深基坑工程支護施工技術的研究

鄭鏢

0 引言

隨著中國經濟的增長、科技的進步、城市化進程的加速，對地下空間資源的開發利用及改造已成為社會發展的重要戰略之一。地下空間開發的規模越來越大，對深基坑支護技術的要求也越來越高，基坑不斷向“深大近”方向發展已成為必然趨勢。為了保證復雜環境下基坑施工、主體地下結構和基坑周邊環境的安全，踐行綠色環保施工、建設生態文明社會的發展理念，對基坑側壁、周邊土體、周圍環境的支擋、加固及保護措施的要求就越來越高，為此，深基坑開挖與支護引起了各方面的廣泛重視，新的技術、方法、工藝也隨之不斷涌現。深基坑支護新技術一般是在原有支護技術上產生的，為彌補原有支護技術存在的缺點與不足，對原有技術進行優化，擴展支護的應用范圍，使其適應不同的施工環境，確保基坑施工、主體地下建筑物結構物及周邊環境的安全，使其達到安全、適用、經濟、綠色環保的目的。

1 工程概況

金林灣花園安置型商品房四期工程位于廈門市湖里區仙岳路北側、湯嶼路東側、規劃高林南一路南側、在建金寶路西側，本工程總用地面積22 935.106m，總建筑面積201 925m，其中地上建筑面積127 025m，地下建筑面積74 900m。擬建物主要由6 棟高層、超高層住宅以及若干1～3 層商業裙樓及配套用房組成，設3 層整體地下室。基礎型式：天然地基、管柱、灌注樁基礎；基坑特征：基坑開挖深度為13.65～17.6m。基坑形狀為長方形，基坑總周長約898m，基坑面積約28 942m，本工程基坑側壁安全等級為一級，重要性系數為1.10，擬建場地近3～5 年最高水位高程約為11.00m。

2 深基坑的概念及特點

依據《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》開挖深度超過5m（含5m）的基坑屬于深基坑工程，深基坑的特點：基坑開挖深度較深，一般需要分層分段開挖，且在開挖前根據地質條件勘測及設計文件要求，需進行支護設計，應遵循“先撐后挖、嚴禁超挖”的原則，同時需要考慮地下水的影響，并在施工過程中按照一定的順序進行施工

3 深基坑支護概述及選型

深基坑工程土方開挖，當現場地質和環境條件不具備放坡條件要求，從施工安全角度考慮，為了確保基坑開挖及基坑內施工作業以及周邊環境安全，應進行深基坑工程支護，深基坑支護形式需要結合不同的項目地質情況，進行合理的選型，可采用地下連續墻、排樁、水泥土墻、土釘墻等，本工程基坑開挖深度13.65～17.6m，根據本工程特點、設計文件以及深基坑支護選型要求等，本工程支護方案，主要采用灌注樁＋2 道鋼支撐（砼支撐）支護結合柱間三重管高壓旋噴柱止水，樁頂以上采用自然放坡或土釘墻。

4 深基坑支護施工技術要點

4.1 施工準備

詳盡搜集工程地質和水文地質資料，充分了解和查明周圍道路交通狀況與周圍施工條件，項目施工前搜集場區及周邊地下埋設物資料，現場踏勘查看并記錄地上、地下管線等埋設物的位置及運行狀況，施工中仔細觀察分辨，避免損壞未標識的地下埋設管網。根據原始設計資料可知本工程基坑開挖深度為13.65～17.6m，根據《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》開挖深度超過5m 的基坑支護及降水工程屬于危大工程，依據設計資料及相關規范要求，項目開工前，應組織編制深基坑支護及降水方案，經專家論證合格后方可進行施工作業。工程開工前應做好相關準備工作，如人、材料、機械設備等。

4.2 土釘墻施工技術要點

土釘墻施工前，進行單根土釘的極限抗拔承載力試驗，同一條件下的試驗數量不少于3 根，可采用單循環加載法，試驗合格后方可大面積開展施工；土釘墻施工應分層進行，待上層土釘墻混凝土強度達到設計強度的70%后，進行下層土方及土釘墻的施工；施工過程中，鋼花管擊入困難，可采用潛孔鉆機引孔，成孔直徑不小于110mm；為確保土釘與面層之間的有效連接，在實際施工過程中可采用承壓板或加強鋼筋作為構造措施，土釘與承壓板或加強鋼筋采用螺栓柔性連接或鋼筋剛性焊接連接；土釘與水平面的夾角5°～20°為宜，土釘間距1～2m為宜，土釘長度宜為0.5～1.2 倍開挖深度；當地下水位較高、且地下水高于基坑底面時，應采取降水或截水措施；在土釘墻頂部采取砂漿或混凝土進行護面，在坡頂、坡腳設排水溝，坡面上設置泄水孔等。

4.3 灌注樁施工技術要點

灌注樁應確保縱向主筋保護層厚度不小于50mm，施工時應在鋼筋籠外側設置混凝土墊塊，并確保施工過程中不得碰傷孔壁。灌注樁的沖盈系數≥1.05。施工過程中應嚴格控制灌注樁樁頂標高，按照設計及規范要求，一般超灌出設計標高500mm，待超灌混凝土達到設計強度70%后，鑿除超灌部分混凝土，樁頂鋼筋按照35d 錨入冠梁內，樁身嵌入冠梁不宜小于100mm。澆筑柱頂冠梁前，應用清水沖洗柱頭的浮土、積水、浮漿，清洗干凈后方可澆筑。排樁頂部冠梁水平方向的寬度，按照設計及標準規范要求不宜小于樁徑，冠梁的高度尺寸不宜小于梁寬度的0.6 倍。排樁與樁頂冠梁的混凝土強度等級不宜小于C25，當冠梁作為連系梁時可按構造配筋。灌注排樁支護砼施工完成后，砼強度達到設計要求，具備土方開挖條件，進行基坑土方開挖后，在各個排樁之間采用布設鋼絲網加噴射混凝土進行樁間土的防護，如果出現樁間滲水，應在護面設置泄水孔。

4.4 鋼結構支撐施工技術要點

（1）鋼結構支撐施工應嚴格遵循先撐后挖的原則，待圍護樁及冠梁施工完成并達到設計要求強度后，方可進行土方開挖作業，首先，土方開挖至腰梁底標高處，暫停開挖，進行腰梁砼施工及養護，待腰梁砼強度達到設計強度，進行安裝鋼結構支撐安裝，鋼支撐安裝完成后，再進行土方分層開挖至基坑底設計標高。

（2）鋼結構支撐安裝達到設計要求、且土方開挖達到設計標高后，要及時進行地下室基礎結構的施工，待地下結構底板施工完成后，設置傳力帶，要求傳力帶撐緊抵支護樁，不留任何間隙。

（3）地下室-2F、-3F 頂板施工及養護至設計強度后進行傳力短柱施工，要求傳力短柱緊抵支護樁。

（4）當傳力帶與傳力短柱撐住的地下室結構層分塊施工，設置后澆帶或不連續時，應隨著分塊或后燒帶設置傳力構件，并始終保證傳力帶與傳力短柱與地下室結構緊抵。

（5）在基礎、主體結構和支護結構之間設置牢固可靠的傳力構件或采取回填土夯實后，方可拆除支撐。

（6）鋼結構支撐大樣如圖1 所示。

圖1 節點大樣圖（TQ1 大樣）

4.5 鋼筋砼水平支撐體系施工技術要點

傳力帶連續設置，厚度同底板厚度，傳力帶（傳力短柱）及地下室底板（樓板）達到設計強度后方可拆除支撐系統。當地下室底板（樓板）分塊施工或設置后澆帶時，應在分塊或后澆帶部位設置可靠的傳力構件。內支撐梁體系上禁止堆載。

4.6 噴射混凝土護壁施工技術要點

挖出的作業面修整后，初噴混凝土厚度40mm，并盡快鋪設鋼筋網，鋼筋網與壁面間隙不小于30mm。分層分段掛設鋼筋網，鋼筋網應牢固固定在坑登上，坑壁上的鋼能網搭接采用綁扎方式，上下鋼筋搭接長度應大于300mm，水平方向搭接不小于20d。加強筋單面焊焊縫長度大于10d，雙面坪大于5d，綁扎搭接長度大于45d。噴射混凝土護壁完成后，應進行不小于5～7 天每天2h 的流水養護。樁間防護及樁間掛鋼筋網噴砼節點大樣如圖2、圖3 所示。

圖2 樁間防護大樣圖

圖3 樁間掛鋼筋網噴砼大樣圖

4.7 三重管高壓旋噴樁施工技術要點

施工前，應進行試柱試驗，試柱根數不少于2 根。當注漿管不能一次提升完成，而需分數次卸管時，卸管后噴射的搭接長度不小于200mm；故障中斷后，恢復噴射時復噴搭接長度為0.2～0.5m，中斷時間超過漿液初凝時間的，應進行掃孔，復噴搭接長度0.5～1.0m。

相鄰的旋噴樁項標高有高差時，應按先底后高的順序施工。為保證高壓旋噴樁樁體施工垂直度，確保符合設計和規范要求，在施工前及施工過程中應嚴格檢查和控制機架平整與導向架垂直度，垂直度偏差控制在0.5%以內、樁位偏差應小于50mm。

5 深基坑工程支護土方開挖及降水注意事項

因本工程支護樁上部土質部分良好，對于滿足放坡條件的部分采取土方開挖自然放坡處理，不滿足放坡條件的部分采用土釘墻和排樁方式進行支護處理。深基坑土方開挖與深基坑支護及降水工程應協同作業，互相配合施工。按照相關安全管理要求編制專項施工方案，經施工單位企業內部自審及監理和甲方對專項方案審核合格后，上報進行專家論證，方案論證合格后，方可進行土方開挖施工作業，在深基坑土方開挖過程中，應隨時觀察支護結構的變形，且應減少支護結構變形，并注意采取分層、分段、均衡、對稱的合理方式進行土方開挖，確保樁位不出現位移及變形，保證支護邊坡的穩定，挖土作業一定要注意機械不得碰撞或者損壞支護樁、錨桿、展梁、土釘墻面、內支撐及其連接件等構件，排樁、土釘混凝土強度及支撐未達設計要求時不得出現超挖土方，土方開挖過程中嚴禁拆除錨桿或支撐，基坑周邊嚴禁超載堆放土方、施工材料、設備設施等，基坑周邊應按照要求布設排水溝，對坡頂、坡面、坡腳采取降排水措施。

本工程采用降水井降水結合明溝排水，在基坑飲頂設置一道400mm×400mm 截水溝，坡底設置一道400mm×400mm 排（頂），每30m 設置一個集水井，降水過程中注意觀察水位及周邊建筑沉降影響，根據情況，采取回灌措施。

6 深基坑工程支護施工期間監測方法及注意事項

深基坑工程現場監測應采用儀器監測與巡視檢查相結合的方法，對關鍵部位做到重點觀測，當出現下列情況之一時，應加強監測，提高監測頻率：（1）監測數據達到報警值；（2）監測數據變化量較大或者道率加快；（3）支護結構出現開裂；（4）周邊地面出現突然較大沉降或嚴重開裂；（5）臨近的建（構）筑物突然出現較大、不均勻沉降或嚴重開裂；（6）基坑及周邊大量積水，長時間連續降雨，市政管道出現泄漏；（7）基坑底部，坡體或支護結構出現管涌、滲漏或流砂等現象。

7 深基坑工程支護施工圍護樁質量檢測原則及實驗方法

7.1 檢測原則

樁身完整性檢測數量不少于總柱數的20%，且不少于5 根；檢測柱長檢測數量不少于總樁數的0.5%，不少于3 根且不多于10 根；當總柱小于50 根時，檢測數量不少于2 根；圍護樁混凝土噴射厚度，一般以混凝土噴射面積500m，檢測點不少于3 點為一組進行檢測。

止水樁（旋噴柱）質量檢測28 天后采用鉆孔取芯法進行單軸抗壓強度，連續性及樁長檢測，檢驗量為各類樁根數的2%，并不得小于6 根；注漿鋼花管承載力檢測數量一般不得少于土釘數量總數的1%，在同一土層中，檢測土釘的數量不得少于3 根；抗拔承載力試驗檢測數值應大于或等于土釘軸向拉力標準值的1.3 倍；土釘墻噴射混凝土面層混凝土試塊強度檢測試驗，一般按照500m，不得少于一組3 個。

7.2 實驗方法

采用低應變動測法或鉆芯法檢測樁身完整性；采用鉆芯法和磁測井法檢測柱長；圍護樁混凝土噴射厚度，應嚴格按照標準進行檢測；止水樁（旋噴柱）質量檢應在基坑開挖前或開挖時，檢測水泥土固結體的表面輪糖、搭接接縫；檢測點應按隨機方法選取施工中出現異常，開挖中出現漏水的部位；注漿鋼花管承載力的檢測一般采用抗拉試驗方式進行；土釘墻噴射混凝土面層施工過程中應在澆筑地點隨機抽取混凝土制作試塊，在養護期達到齡期后進行混凝土試塊強度檢測試驗。

8 結論

本文結合“金林灣花園安置型商品房四期工程”項目實際經驗，引用相關文獻及參考資料，對深基坑的概念、特點及選型進行介紹，著重分析深基坑支護施工技術要點，同時對深基坑支護施工期間，土方開挖、降水及監測等注意事項以及深基坑工程支護圍護樁質量檢測原則及實驗方法等方面，對深基坑工程支護施工進行了較為系統的論述和研究。國內外目前深基坑工程中由于受復雜的工程地質條件、水文地質條件及施工環境等各種因素的影響，往往運用多種支護技術而不是單一的某種支護技術，隨著人們對地下空間資源需求的不斷增加，深基坑支護技術無論在工程實踐中，還是在理論研究上都會有很大的進展，使得基坑工程更加安全、適用、經濟、環保，從而滿足工程建設和社會發展的需求，在未來如何根據工程建設的實際需求，對圍護結構進行優化，發展新型基坑圍護體系和圍護新技術，將是深基坑工程領域的主要發展趨勢。國內建筑業發展較快，但在實際施工中，很多因素都會對施工技術產生負面影響，比如項目各參與方的管理因素，尤其是地下水文條件勘測以及原材料質量管理不到位影響較大，如果地下水處理不當，將導致深基坑支護技術不能繼續實施，甚至給整個工程帶來安全隱患，建筑原材料的選擇影響深基坑支護的效率，為了控制施工成本，大多數施工企業都會減少對建筑材料的投資，導致材料質量不合格，也會給建筑工程的施工質量帶來損害。每個施工環節都直接影響整個深基坑支護技術的實際效果，只有不斷加強深基坑支護技術的管理，才能正確解決上述問題。