房建項目深基坑施工技術研究

何一軍，張程，王丹萍

（浙江城建建設集團有限公司，杭州 310002）

1 引言

近年來，工程施工機械化水平較高，盾構法、微型盾構、非開發技術、計算機化掘進等先進技術已廣泛應用，實現了高效、高質量的工程施工。本文基于工程案例總結出深基坑工程完善與改進舉措，提出科學合理的深基坑工程支護方案，對建筑施工具有重要意義。

2 案例工程概況

2.1 工程項目概況

某大型商業房建工程項目位于浙江省杭州市拱墅區石祥東路與秋石高架路交會處，該工程規劃建設用地24 538 m2，主樓為24層，高約93.6 m，地下建筑共2層，連成一個整體。在此工程中，基坑開挖平均深度為11.2 m，最深位置深度達13.1 m。該房建項目建筑面積共15.3萬m2，施工場地西側與紡織印染工廠相連，與該工程圍墻相隔7.3 m的位置存在紡織印染工廠廠房、地下貯油罐存放處、水泵房及煤氣庫。此外，施工場地東南方向下方埋設城市地下煤氣總管，距深基坑僅3.9 m，為施工帶來阻礙。施工場地南側存在復雜的城市地下管線，加大了深基坑開挖支護的困難程度。

2.2 地質情況

在此次房建項目施工中，基坑安全等級為Ⅰ級，整體沿道路方向呈條形分布，基坑總寬59 m，總長275 m。工程所在區域的地下水類型為基巖裂隙水。

項目施工場地的土層分布自上而下為：①層素填土，該土層厚度不均，最薄層厚度約0.4 m，最厚位置土層厚度約1.6 m；②-1層黏質粉土，該土層厚度不均，最薄層厚約0.6 m，最厚位置土層厚約3.0 m；②-2層砂質粉土，該土層厚度較大，最厚位置可達7.4 m，最薄位置達4.5 m；②-3層砂質粉土，該土層厚度不均，最薄層厚約1.5 m，最厚位置土層厚約6.3 m。本次工程中深基坑坑底部位土層為②-3層砂質粉土。

3 房建工程項目中深基坑施工技術應用

3.1 深基坑支護方案設計

本次房建工程中深基坑施工技術應用需確保深基坑工程的施工效果，又要發揮良好的經濟效益和安全效益。為實現上述目標，確定4種深基坑支護方案：

1）深基坑工程西側毗鄰紡織印染工廠水泵房和煤氣庫，此兩項設施需進行充分保護，故在進行該方位深基坑支護工程建設時采用鋼混排樁支護，擋土樁為鉆孔灌注樁。施工方在綜合考察當地水文地質條件后，在基坑外側構筑高壓旋噴樁防滲水帷幕，以更好地保障基坑空間結構的穩定性。

2）基坑西側為紡織印染工廠車間，東南方向與城市地下煤氣總管較近，故此區域使用的深基坑工程支護體系為土層錨桿與排樁相結合的復合體系。

3）工程東側與道路間隔較小，為避免深基坑工程施工期間出現變形情況，該區域使用的圍護結構為降水結合水泥攪拌樁復合體系。

4）基坑中的其他位置與道路及周邊設施間隔較大，故采用的支護結構為土釘墻結合井點降水。

3.2 土壓力計算

分析基坑結構時發現，基坑自身結構與土體之間生成的土壓力是基坑本身承受荷載的主要來源，不同的土壓力類型對基坑結構的穩定性、強度、撓度及選擇方案產生直接影響，因此，需針對土壓力內容展開計算[1]。基坑自身結構與土體之間生成的土壓力共有3種類型，分別為靜止土壓力、主動土壓力及被動土壓力。

3.2.1 靜止土壓力

如圖1所示，當擋土墻的剛度較大時，在土壓力作用下并未產生移動或轉動的現象，并且此時墻后土體處于靜止狀態，在這種情況下，作用在墻背上的土壓力即為所謂的靜止土壓力，即圖1中的E0。

圖1 靜止土壓力示意圖

3.2.2 主動土壓力

如圖2所示，如果在荷載影響下深基坑自身的支護結構（擋土墻）沿其所承受的壓力方向出現滑移現象，同時深基坑支護結構所承受的土壓力作用不斷降低，最終使土壓力作用和深基坑支護結構處于極限平衡狀態，且土體在連續滑動面的作用下出現下滑現象，則主動土壓力為土壓力值達到的最低值[2]，即圖2中的Ea，在圖2中，-Δ表示在荷載影響下支護結構（擋土墻）在其所承受的壓力方向上產生的滑移距離。

圖2 主動土壓力示意圖

3.2.3 被動土壓力

如圖3所示，如果在外荷載影響下深基坑的支護結構沿貼近填土的方向出現滑移現象，處于深基坑支護結構上方的靜止土壓力數值呈不斷增加趨勢，最終保持整體達到平衡狀態，且出現連續滑動面，處于基坑支護結構后方的土體表現出向上隆起的態勢，此時被動土壓力即為土壓力達到的最大值，即圖3中的Ep。在圖3中，+Δ為外荷載（外力）作用下支護結構（擋土墻）所滑移的距離。

圖3 被動土壓力示意圖

3.2.4 計算分析

以深基坑支護結構所承受的靜止土壓力為例進行計算，當深基坑支護結構承受靜止土壓力時，處于支護結構后方的土體保持彈性平衡狀態，針對其強度展開計算時，可使用以下公式：

式中，Po為深基坑支護結構相應位置所承受的靜止土壓力強度，kPa；γi為深基坑支護結構相應位置以上第i層土體重度，kN/m2；hi為深基坑支護結構相應位置以上第i層土體厚度，m；q為地面均布荷載，kPa；Ko為深基坑支護結構相應位置所承受的靜止土壓力系數，在確定該系數時，通常需要借助相應試驗，規范規定正常固結土近似為：

式中，φ為土體的有效內摩擦角，確定φ時，需借助固結不排水試驗或慢剪試驗，對孔隙水壓力進行檢測，由此獲得相應數值。

3.3 深基坑施工技術應用要點

3.3.1 深基坑施工設計與勘察要點

在房建工程項目的深基坑支護施工過程中，深基坑支護設計是必不可少的一部分，同樣也是深基坑施工技術應用期間的要點。一方面，實現設計水平的優化可以實現準確把握深基坑支護情況的目的，另一方面，還可以為順利進行深基坑支護作業提供保障。通常來說，對于房建工程項目施工，設計工作中涉及的每一項參數均會在不同程度上影響工程的施工效果。因此，此次工程在開展深基坑支護之前對設計工作做到了高度重視。從而有效避免由于差錯的存在而使深基坑支護在進行期間出現問題。在實際開展設計工作之前，設計人員首先應深入工程項目的建設區域，全方位地了解了建設場地的地質條件、地形結構條件、水文條件等內容，為工程施工的順利進行奠定了堅實的基礎，以此實現該項目深基坑工程建設效果的優化。此外，在施工設計過程中還需要對施工流程進行科學安排，在掌握施工現場情況的前提下，需要對施工期間可能出現的問題進行預測，同時以此為基礎生成針對性的解決策略，確保深基坑工程的進行可以足夠順利。

除設計工作之外，施工單位還應當在勘測工作中投入更多的努力。當施工現場存在較為復雜的地質條件和惡劣的地理環境時，如果由于勘測工作不到位，會導致在實際開展施工的過程中面臨較大的安全隱患，進而影響施工的安全性。所以，施工團隊應當全方位地勘測施工場地的周邊環境，在開挖深基坑之前，建立行之有效的監測方案，為施工的順利進行奠定基礎。

3.3.2 基坑降水措施

在本次房建項目深基坑工程中，基坑降水是其中的一項關鍵施工部分，同時也是基坑土方開挖成功的重要保障[3]。基于此，需采取恰當的降水措施，有效降低基坑所在部位的地下水位，并將基坑中的土體特性進行優化，避免砂土液化增加基坑支護結構承受的被動土壓力，進而防止深基坑及其圍護結構的形狀變化。

此次工程中深基坑面積較大，開挖深度達13.1 m，故需確定合理的降水方案。經相關主體研究，實際應用的降水措施為：在該深基坑西側區域坑外位置設立一級輕型井點降水，在坑內位置采用輕型井點降水。在該深基坑東側和北側區域使用井點降水與800 mm深井相結合的形式，深井布置間距為15 m，共進行23口深井布置，產生與預期相符的降水效果。在該深基坑西南側和南側位置，使用的降水形式為三級輕型井點降水。

3.3.3 土方開挖施工要點

進行土方開挖前，應先完成場地平整工作，同時以實際應用的深基坑支護形式為基礎，確保土方開挖成功。

1）對深基坑西側進行土方開挖時，需避免機械設備直接在支撐結構上碾壓，做好事先開槽工作，在進行最后0.3 m土方開挖時，應由人工完成，避免出現超挖現象。

2）對深基坑中土層錨桿加排樁位置進行土方開挖時，應做好預應力張拉與錨錠工作，按順序完成施工。

3）對深基坑中使用土釘墻支護結構位置進行土方開挖時，需做好施工護坡，確保土釘墻施工強度滿足設計要求，確保開挖深度符合底部標高要求。

4 結語

對房建項目深基坑施工技術進行深入研究有助于構建施工技術應用理論體系，為深基坑施工技術實踐提供依據。在施工技術應用中，通過技術參數計算，采取科學開挖、防水等措施可提升深基坑施工技術應用水平，保證工程項目效果。在此過程中需結合實際情況合理規劃施工技術的具體應用思路和方法，制訂精準、科學的施工技術應用方案，充分發揮施工技術效能，使基礎工程的施工效果達到預期水平，以推動工程施工領域的可持續發展。