深基坑支護施工技術的應用研究

陳賀

（上海交通大學醫學院，上海 200025）

0 引言

現階段經濟飛速發展，高層建筑的體量迅速增加，且城市土地資源緊缺，對深基坑支護施工技術提出了更高的要求。隨著我國建筑行業的快速發展，深基坑支護施工技術不斷創新，其應用也逐漸成熟，但是深基坑支護形式的選擇受周邊環境、地質條件、水文條件及工程造價等多方面因素影響，同時施工具有危險性大、類型多、難度大等特點［1］。多數項目都是應用單一的深基坑支護技術，對于在復雜環境中復合式深基坑支護技術的應用研究相對較少。基于此，結合工程實例，從保證深基坑支護作業的質量和安全性的角度出發，通過圍護結構、支撐體系、基坑監測等方面對深基坑支護施工技術的應用進行分析，旨在為建筑工程中深基坑支護施工技術的創新及應用提供參考。

1 工程概況

某工程總建筑面積303629.68m2，其中地上建筑面積238020.8m2，地下建筑面積65608.88m2，包括13棟主要單體，3個配套用房，3個連廊及3座地下1層地下室。基坑總面積約為74000m2，開挖深度6.4～7.9m，局部落深1.0～4.0m。建設場地內分布多條明浜及暗浜，場地表層有較厚的雜填土層。周邊環境情況如下：

（1） 東側：基坑東側為河道，采用漿砌塊石斜坡護岸，基坑內邊線距河道藍線最近處約3.8m，該河道處于紅線內部。

（2） 南側：基坑南側為已建市政道路，該道路處于紅線內部，經物探發現目前埋藏眾多市政管線，基坑內邊線距離紅線最近處約3m，距離最近的電力電纜約3.5m。

（3） 西側：基坑西側為已建市政道路，該道路處于紅線內部，經物探發現目前道路下方埋藏眾多市政管線，基坑內邊線距離紅線最近處約4.4m，距離最近的燃氣管約26m（3倍開挖深度外）。

（4） 北側：基坑北側為河道，采用漿砌塊石斜坡護岸，基坑內邊線距離河道藍線7.6m。基坑西北側為已建建筑，地上4層，地下1層，距離基坑最近處約29m。

2 深基坑支護施工技術

工程場地自然地面標高+4.2～+4.8m，基坑底標高-1.8～-3.3m，基坑南側局部鄰近管線處環境保護等級為二級，其它區域環境保護等級為三級。綜合考慮基坑周邊環境、地質條件、水文條件及工程造價等多方面因素影響后采用雙軸水泥土攪拌樁重力壩、鉆孔灌注樁結合雙排雙軸攪拌樁止水帷幕+一道水平支撐（局部采用鋼管斜拋撐）、重力壩內插鉆孔樁+局部暗梁復合型、拉森鋼板樁/PC工法組合鋼板樁+一道水平鋼支撐的支護型式。分區分界處采用放坡處理方式。以下通過深基坑支護中圍護結構、支撐體系、基坑監測等方面對深基坑支護施工技術的應用進行分析和闡述。

2.1 圍護結構

2.1.1 雙軸攪拌樁施工

（1） 工程圍護重力壩、基坑內被動區土體、集水井和電梯井等深坑封閉加固均采用700@500mm的雙軸水泥土攪拌樁，搭接200，水泥摻量13%，暗浜區域提升至15%。其中圍護被動區采用4.2m寬墩式加固或裙邊加固，2m及以下深坑采用1.2m寬深坑加固，2m以上深坑采用2.2m寬深坑加固，被動區加固頂部回摻至+2m。雙軸攪拌樁在施工過程中應嚴格控制鉆頭下沉、提升速度和水泥漿比重，在樁底部分適當持續攪拌注漿，做好每次成樁的原始記錄［2］。

（2） 圍護開槽先做，之后再進行放坡卸土，做支撐。卸土深度嚴格按照設計給的圖紙進行，圍護頂卸土放坡按照1：1放坡，坡面加固，用80mm厚C20混凝土配6@200×200mm鋼筋，并再水平和豎直方向間距1m梅花形布置10插筋。坡底和坡頂都設置排水溝，整個放坡平臺進行硬化，放坡平臺向排水溝位置泛水1%。重力壩頂部需設置200mm厚的鋼筋混凝土壓頂板，壓頂板設置雙向配筋，鋼筋直徑10mm，間距200mm如圖1所示。

圖1 圍護頂卸土示意圖

2.1.2 鉆孔灌注樁施工

（2） 圍護樁正式施工前進行試成孔，利用空閑場地分別采用3個樁徑700、800、850mm作為圍護排樁試成孔，深度同相應類型深度。根據試成孔指標及參數調整施工工藝及機械設備。首先施工雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕，后跟進施工鉆孔灌注圍護樁，鉆孔灌注樁應嚴格按照間隔成孔4倍樁徑間距或36h的要求施工［3］。在施工時，要慢速運轉，掌握地層對鉆機的影響情況，以確定在該地層條件下的最優鉆進參數。在成孔過程中，要保持泥漿面不得低于護筒頂40cm。在提鉆時，須及時向孔內補漿，以保證泥漿高度。

2.1.3 拉森鋼板樁、PC工法組合鋼板樁施工

（1） 基坑西側連通道用拉森鋼板樁圍護的方式，鋼板樁型號為FSP-VI，鋼板樁有效長度18m，采用一道型鋼圍檁（部分區域兩道），鋼板樁采用PC450打樁機施打，采用“屏風式打入法”，利用兩根H型鋼作為圍檁導向架，10～20塊鋼板成排插入導架內，呈屏風狀，逐塊階梯式分批次打入。地下室通道采用630×14PC工法組合鋼管樁圍護，采用履帶吊配合振動錘施工。

（2） 鋼板樁接口采用小企口連接，企口涂抹黃油回絲加強樁身止水效果。鋼板樁鎖口對準振動錘咬口時，開振動錘油泵夾緊鋼板柱，樁錘和鋼板樁在沉樁過程中始終保持在同一直線上。在基坑頂板完成、鋼支撐及圍檁拆除且外墻板與鋼板樁之間的空隙回填后，方可拔除鋼板樁。因鋼板樁拔出時會形成孔隙，必須及時填充，填充方式采用壓力注漿，以免因拔樁而造成周邊地表下陷［4］。為防止鄰近板樁同時拔出，可采用在鄰近板樁上堆壓重物的方式。

2.2 支撐體系

2.2.1 PC支撐施工

基坑共一道鋼筋混凝土支撐，其中心標高為+2.2/+2.7m，混凝土壓頂梁1000×800mm，混凝土主撐900×800mm，混凝土連接桿600×600mm，支撐底模采用木模板墊層。當機械開挖至支撐底標高時，人工找平，并根據基準點對支撐標高進行控制，然后進行澆筑。待支撐系統全部形成并達到設計強度后，方可開挖支撐系統下方土體，待基坑底板施工完成，并達到設計強度80%之后方可拆除支撐。主次支撐鋼筋交錯施工時，為避免主次支撐相互交接時此部位節點偏高，造成結合點偏厚，中間部位采取次撐主筋穿于主撐內筋內側。

2.2.2 鋼支撐施工

基坑共兩道鋼支撐，第一道鋼支撐中心標高為+4.1m，第二道鋼支撐中心標高為+1.1m，鋼支撐采用609×16的鋼管，圍凜采用雙拼H700×300型鋼，水平連桿采用H400×400型鋼。鋼板樁與鋼圍凜間采用鋼牛腿滿焊連接，鋼圍檁需貼合鋼板樁，并與鋼板樁焊接，鋼圍檁與鋼板樁之間的縫隙應灌以C30細石混凝土填實見圖2。鋼支撐開槽架設安裝，安裝必須平直，安裝完畢后，應及時檢查各節點的連接狀況見圖3。待地下室基礎底板以及傳力帶混凝土強度滿足設計要求的80%后拆除第一道鋼支撐，待頂板完成后拆除第二道鋼支撐。施工過程中坑邊需設置臨邊護欄，并設立醒目標志，防止人員墜落造成傷害，禁止坑內及坑外施工設備觸碰鋼支撐。

圖2 鋼圍檁與圍護樁連接節點詳圖（單位：mm）

圖3 鋼支撐與鋼圍檁連接節點詳圖（單位：mm）

2.2.3 斜拋撐施工

圖4 斜拋撐節點詳圖

2.2.4 豎向支撐施工

工程采用臨時鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁作為水平支撐系統的豎向支承構件。支撐下鋼立柱采用截面為420mm×420mm的角鋼格構柱，支撐鋼立柱角鋼采用4L125×12。支撐下立柱樁采用700mm的鉆孔灌注樁、樁長20m。鋼立柱施工前，施工單位應結合結構施工圖復核樁位與軸線關系尺寸，確保鋼立柱與結構柱不發生矛盾，確認無誤后方可施工。施工過程中施工單位應采取有效的調垂措施確保鋼立柱的垂直度，監理單位應嚴格監督并按照規范、圖紙要求對鋼立柱的垂直度進行檢查。鋼立柱應整體吊裝入孔就位，如確需分節安裝，必須保證焊接質量及垂直度要求。水平支撐拆除后方可割除鋼格構柱。

2.2.5 換撐施工

工程底板后澆帶位置采用工28a@3000mm工字鋼換撐，封頭板為200×350×10mm，型鋼通過封頭板與底板連接，型鋼與封頭板連接處均滿焊，焊縫高度不小于8mm，并確保型鋼封頭板與底板連接緊密如圖5所示。地下室底板與圍護樁之間有一定的空隙，需要在這些空隙里面填滿與底板同強度等級的素混凝土，增加底板與圍護樁之間的粘結力，以達到支撐的效果，同時能夠減小拆除上部支撐后圍護樁懸臂的長度，增大基坑的安全性［5］。底板換撐施工前，應清理干凈基層雜物，混凝土要振搗密實，嚴格控制混凝土澆筑標高，保證素混凝土換撐板帶與底板同厚如圖6所示。

圖5 基礎底板后澆帶換撐圖（單位：mm）

圖6 換撐板帶示意圖

2.3 基坑監測

（1） 工程基坑面積大，開挖深度超過7m，基坑監測工作任務重、難度大。基坑監測單位要嚴格按照監測方案，采用信息化監測技術對基坑工程進行全過程監測，主要監測內容包括圍護樁頂部垂直和水平位移、圍護樁深層水平位移、坑外地面沉降、支撐軸力、立柱的變形、坑內外地下水位、鄰近地下管線垂直和水平位移、鄰近建筑物的沉降和傾斜、臨時邊坡的穩定［6］。基坑西側、南側道路上的管線位移和東側、北側河道附近的地下水位是監測的重點工作。

（2） 監測工作從工程樁（圍護樁）施工開始，至±0.000結構頂板施工結束土方回填完成止。當監測數據出現突變或達到報警值時，加密監測頻率，待監測數據穩定后，再逐漸將監測頻率恢復正常。若基坑變形持續增大，根據具體情況采取加固基坑坡腳、增加坑內支撐、水泥砂漿填灌坑外裂縫、增加坑外降水及排水等措施，同時啟動基坑監測應急預案，基坑周邊拉警戒線，安全員加強巡視。

3 深基坑支護施工技術管理要點

3.1 質量控制要點

（1） 在深基坑支護作業中，施工質量是管理工作的重點。圍繞質量工作目標，形成科學的網絡化管理模式，建立質量目標管理網絡，制定質量保證計劃和質量管理制度，并層層分解到各個施工環節及日常工作實務管理中去，加強關鍵環節控制，確保工程質量達標。

（2） 施工單位嚴格執行“三檢”的自檢制度，監理單位嚴格按照流程和標準要求對基坑支護施工質量進行管控。建設單位定期組織各參建單位召開質量專題會議，梳理施工過程中出現的質量通病，以便于采取有針對性的控制措施。

（3） 在深基坑支護施工作業中，包括降水排水、圍護加固、支撐、土方開挖等多個環節，且各環節連接緊密，其中任何一個環節出現問題，就會對整個基坑工程的施工質量造成嚴重的影響［7］。因此必須嚴格按照施工方案施工，加強各個施工環節的質量控制，保障基坑工程施工質量。

3.2 安全管理措施

（1） 施工前建立安全生產責任制，設專職安全員。根據工程施工特點，制定切實可行的安全技術措施，及時解決施工中的安全問題，以達到安全目標的實現。施工單位加強對新進場人員進行三級安全教育以及對作業人員進行安全技術交底，確保特殊工種作業人員持證上崗。

（2） 建設、監理、施工單位定期對施工現場進行聯合檢查，及時發現和排除安全事故隱患，定期召開安全生產專題會議，認真落實各項防范措施，做到任務明確，責任到人，措施到位，確保安全生產排查不留死角，隱患治理落到實處。

（3） 深基坑支護作業危險性大，要加強施工過程中的安全管理措施，減少施工作業的安全風險。現場多種形式圍護施工全面展開，各類機械眾多，要求專職安全員每日重點對現場機械設備的安全運行狀況和操作人員規范操作進行檢查，發現問題及時整改。

4 結語

文中通過工程實例，從圍護結構、支撐體系、基坑監測等方面，對深基坑支護施工技術的應用進行了分析，得出結論如下：

（1） 選擇合理的深基坑支護形式，對質量保障、造價成本等方面有著重要意義。

（2） 換撐技術的應用能夠減小拆除上部支撐后圍護樁懸臂的長度，提高了基坑的安全性。

（3） 掌握深基坑支護各項施工技術要點，加強施工過程中的質量控制和安全管理，是保證深基坑支護施工的質量和安全的關鍵。