深基坑支護技術(shù)在房屋建筑施工中的應(yīng)用

唐 勇

潮州市茂誠建筑安裝工程有限公司 廣東 潮州 521000

在經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，高層建筑逐漸增多，對地基基礎(chǔ)的要求更高。這使得房屋建筑施工中的深基坑支護技術(shù)越來越重要。但深基坑施工屬于一種較為復(fù)雜的巖土工程，容易受到地形地勢的影響，使得房屋建筑工程施工難度增加。因此，為了確保房屋建筑工程安全穩(wěn)定，要加強深基坑支護施工質(zhì)量控制，強化各個環(huán)節(jié)施工質(zhì)量，從而全面提升建筑工程施工質(zhì)量。

1 工程概況

1.1 項目概況

以某房屋建筑項目為例，項目擬建4幢甲級辦公樓及一座110KV變電站等配套設(shè)施。總用地面積21151.8m2，總建筑面積114136m2，地上建筑面積70136m2，地下建筑面積44000m2。塔樓A、D：地上8層，塔樓B：地上5層，塔樓C：地上22層，整體地下室：埋深約15m，地下三層。項目地處城市中心區(qū)的重要地段，毗鄰江河，基坑開挖深度大，周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑安全等級較高。

1.2 施工重難點

（1）工程大面地下三層，基坑挖深14.75～15.45m，周邊在基坑二倍挖深影響范圍內(nèi)的道路、管線、既有建筑非常多，基坑施工過程中對周邊環(huán)境的保護是本工程的重難點之一。

（2）水文地質(zhì)條件復(fù)雜，局部地段雜填土較厚，土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)松散，施工前需進行處理；基坑開挖范圍內(nèi)填土易產(chǎn)生坍塌，粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土易在水頭差作用下發(fā)生管涌、流砂現(xiàn)象，淤泥質(zhì)土開挖時極易產(chǎn)生流變、蠕變現(xiàn)象，導(dǎo)致土體強度降低、變形增加；淺部粘質(zhì)粉土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土局部夾較多粉性土，在成樁施工時易產(chǎn)生流砂、坍塌等現(xiàn)象；軟粘性土下，成樁施工時易產(chǎn)生縮孔，對成樁施工有一定影響；場地內(nèi)的粘質(zhì)粉土、夾層砂質(zhì)粉土，以粉性土為主，透水性較好。若降水和止水措施不當(dāng)，極易產(chǎn)生流砂、管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

2 深基坑支護設(shè)計

2.1 支護依據(jù)

深基坑支護是本工程施工的重點，為保證基坑圍護結(jié)構(gòu)安全、可控，在設(shè)計基坑支護方案時，依據(jù)《建筑基坑支護設(shè)計規(guī)程》（JGJ120-2012）進行設(shè)計，并通過使用軟件F-SPW7.0完成計算。

2.2 支護方案

在房屋建筑施工中，深基坑施工技術(shù)有多種類型，包括錨桿支護、鋼板樁支護、深層攪拌樁支護、鉆孔灌注樁支護、土釘墻支護、地下連續(xù)墻等。不同支護方式的特點不同，還需結(jié)合項目實際情況選擇適宜的支護方案。各支護方案的特點可見表1所示。

表1 不同支護方案特點

結(jié)合本工程開挖深度及工程水文地質(zhì)條件情況，在本次深基坑施工中設(shè)計了混凝土排樁+混凝土內(nèi)支撐的支護方案，圍護樁體系采用TRD止水帷幕加1200mm、1300mm直徑鉆孔灌注樁的結(jié)構(gòu)組合，樁基參數(shù)見表2。考慮項目地下2層層底埋深較大，最深約為44m左右，常規(guī)的三軸攪拌樁無法施工至該深度。根據(jù)項目所在地規(guī)定，樁徑大于1000mm的鉆孔灌注樁不得采用傳統(tǒng)GPS型鉆機施工，傳統(tǒng)施工采用旋挖成孔，此工法對圖層擾動較大，在軟土地區(qū)及地下水較豐富地下環(huán)境成孔質(zhì)量難以控制，容易造成塌孔縮徑等質(zhì)量問題。本項目毗鄰江，地下水極其豐富，有承壓水層且土層還分布有江灘土層，旋挖法不適合本項目地質(zhì)條件的施工，后經(jīng)項目部研究，組織相關(guān)專家論證后運用新型鉆機SQ-10全液壓潛水鉆機作為鉆孔機械。本項目圍護樁共360根，投入2臺SQ-10設(shè)備，每臺鉆機每天完成4～5根圍護樁，比傳統(tǒng)成孔工藝縮短工期約30天。本技術(shù)可代替?zhèn)鹘y(tǒng)旋挖機成孔施工工藝，可實現(xiàn)不利地質(zhì)條件下完成直徑大于1000mm樁的成孔施工，不僅節(jié)約工期而且節(jié)省成本。特別是在1300mm樁成孔過程中與傳統(tǒng)旋挖鉆機比較功效提升200%，且成孔質(zhì)量好。運用SQ鉆機一天10小時有效工作時間能成5根樁徑1300mm樁的成孔作業(yè)，而旋挖鉆機同樣的時間同樣的樁徑條件下只能完成2個孔且成孔質(zhì)量難以保障。采用SQ-10鉆機與傳統(tǒng)旋挖鉆機方案相比，可節(jié)約造價30%以上。因此，決定采用TRD水泥土攪拌墻止水。此外，為避免出現(xiàn)異常變形的問題，采取信息化施工，實時進行基坑監(jiān)測，確保第一時間處理出現(xiàn)的問題。

表2 樁基參數(shù)

2.3 降水設(shè)計

基坑降水設(shè)計采用排水溝和集水降水方法，在基坑坡頂周圍設(shè)置排水溝，基坑四角間隔30～40m設(shè)置1個集水井，通過排水溝和集水井將坑內(nèi)外積水排至市政管道中。在基坑分層開挖時，在坑內(nèi)設(shè)置臨時排水溝及集水井，句坡腳高度超過5m，敏感區(qū)設(shè)置備用井。為保證止水帷幕施工質(zhì)量，在降水處理時，需結(jié)合實際測水位及時調(diào)整降水方案，加強周圍環(huán)境監(jiān)測，保證降水量符合安全要求。

3 深基坑支護技術(shù)應(yīng)用要點

3.1 土方開挖和回填施工

土方開挖前先進行預(yù)降水，將水位降至開挖面以下0.5～1.0m。開挖過程中遵循時空效應(yīng)，分塊分期挖土，減少土體擾動。在淤泥開挖段，減少人為對淤泥土的擾動，避免土方變形過度。開挖過程嚴(yán)格控制開挖深度，禁止出現(xiàn)超挖、少挖等問題。最后一層土體隨挖隨澆筑墊層，并盡快施工底板，保證基坑底部土體不長期暴露，更不得積水。若在土方開挖時出現(xiàn)異常情況，需立即停止開挖，分析原因并加以處理，同時禁止在暴雨等惡劣天氣下進行土方開挖[1]。

在土方回填前，先清理產(chǎn)生的建筑垃圾，并將內(nèi)部積水排出。回填時，采用分層夯實法進行回填。回填土采用級配砂石、壓實度良好的素土等，禁止使用垃圾土、砂土，以保證回填的密實度在94%以上。

3.2 鉆孔混凝土灌注樁施工

（1）測量放線。使用全站儀進行測量放樣，利用極坐標(biāo)推算出相應(yīng)坐標(biāo)，放出樁位。在確認(rèn)樁位定位準(zhǔn)確無誤后，在樁位處及四周設(shè)置鋼筋棍，并采取相應(yīng)的保護措施。

（2）鋼筋籠制作與吊裝。結(jié)合設(shè)計要求分段進行鋼筋籠制作，將每段長度控制在5～9m。在施工現(xiàn)場進行主筋連接，采用搭接焊接的方式，接頭需錯開處理。接頭焊接時，控制焊接長度為10mm，并使用螺旋箍箍筋處理，主筋保護層的厚度約為50mm。在鋼筋籠吊裝時，保證其安放方向與設(shè)計方向一致，正式下放鋼筋籠時，緩慢下放，并保證其垂直度良好，以防出現(xiàn)鋼筋籠上浮。

（3）成孔施工。在鉆機就位后，進行護筒埋設(shè)。本工程使用的是鋼制8mm護筒，護筒內(nèi)徑比樁徑大200mm，長度在2～4m范圍。全部的護筒均在工廠加工制作完成后運送至施工現(xiàn)場。為保證護筒剛度，需在護筒的上下兩端與中部外側(cè)各焊上一道加勁肋。在護筒埋設(shè)時，注意控制其高度要高于地面0.2～0.3m，埋深深度在2m以上，并確保護筒中與樁中心重合，誤差控制在50mm內(nèi)，隨后才可進行打擊埋設(shè)作業(yè)。完成護筒埋設(shè)后，進行成孔施工。在實際鉆孔過程中，需要合理控制鉆孔的速度，首次樁應(yīng)保持抵擋慢速、輕壓慢鉆、泥漿小泵量的狀態(tài)鉆進。待鉆至護筒刃腳下1m時，改為大泵量中速鉆進，并控制泥漿比在1.2左右。期間避免止?jié){將鉆頭插入管底，應(yīng)控制鉆頭與孔底的距離大于20cm。同時，在鉆孔時，應(yīng)重視鉆孔傾斜度的檢查，確保各項參數(shù)符合設(shè)計規(guī)范[2]。本工程成孔質(zhì)量允許偏差可見下表3。此外，還要隨時檢測地層變化位置的渣樣，一旦發(fā)現(xiàn)實際地質(zhì)情況與設(shè)計有差異，需及時采取有效的應(yīng)對措施，確保施工的質(zhì)量與安全。

表3 成孔質(zhì)量允許偏差

（4）清孔。由于鉆孔灌注樁一般是通過干方式成孔，但因為地下水位較高，導(dǎo)致在成孔施工中，孔內(nèi)會形成泥漿。由于泥漿會對成樁質(zhì)量有影響，所以需要在鉆至設(shè)計孔深后進行一次清孔。在首次清孔時，可在孔底利用樁機反復(fù)撈渣，直到無明顯沉渣。一次清孔后，應(yīng)確保孔底沉渣厚度要≤150mm。二次清孔作業(yè)是在導(dǎo)管下放和混凝土澆筑前，在水下混凝土澆筑前對孔底沉渣厚度檢測，若超出設(shè)計規(guī)定值，就需要按照首次清孔步驟再次進行清孔，直到孔底沉渣厚度符合設(shè)計規(guī)定后，再進行混凝土澆筑。

（5）混凝土灌注。混凝圖灌注前，需要下設(shè)澆筑導(dǎo)管。本工程中采用的是雙螺紋接頭導(dǎo)管，導(dǎo)管上部與漏斗連接，隨后結(jié)合孔洞深度設(shè)立設(shè)計導(dǎo)管長度，導(dǎo)管與孔底間距在40cm左右便可。為確保混凝土灌注效果，需在導(dǎo)管下設(shè)前檢查導(dǎo)管的質(zhì)量，確保導(dǎo)管無漏氣、漏水、變形等質(zhì)量問題，同時還需要在水壓為0.7～1.0MPa下進行水密性檢測與抗拉試驗，充分保證導(dǎo)管下設(shè)質(zhì)量[3]。之后水下混凝土灌注，為進一步提高混凝土澆筑質(zhì)量，需合理制備混凝土，保證混凝土性能符合施工質(zhì)量要求。接著進行混凝土灌注。在灌注過程中，如果鉆桿管芯中充滿混凝土，應(yīng)及時提鉆，并控制提鉆速度在2.0～3.0m/min，始終保證鉆桿導(dǎo)管沒入混凝土1m左右，樁頂超過設(shè)計標(biāo)高50cm以上，實現(xiàn)對樁身的有效保護。

3.3 TRD水泥土攪拌墻施工

（1）測量放線。施工前，結(jié)合設(shè)計和業(yè)主提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點，準(zhǔn)確計算出圍護墻中心線角點坐標(biāo)，使用全站儀等進行放樣，并復(fù)核坐標(biāo)數(shù)據(jù)和做好護樁工作。

（2）開挖溝槽。在圍護墻中線放樣后，對施工場地鋪設(shè)鋼板等進行加固處理，以保證樁機穩(wěn)定。之后使用挖掘機沿著圍護墻中線平行向進行溝槽開挖，槽寬約1.2m，槽深約1.0m。

（3）吊放預(yù)埋箱。使用挖掘機挖預(yù)埋線，其深度約3m，長度約2m，寬度約1m，之后利用吊車將預(yù)埋線吊至預(yù)埋穴內(nèi)。

（4）樁機就位。項目負(fù)責(zé)人統(tǒng)一指揮樁機就位，移動上下左右各了解情況，發(fā)現(xiàn)障礙物及時清除，移動結(jié)束后檢查定位情況，保證樁機平穩(wěn)平正。

（5）切割箱與主機連接。使用履帶式吊車將切割箱吊至預(yù)埋穴中，并使用支撐臺進行固定處理。將主機移動至預(yù)埋穴位置與切割箱連接，主機再返回值預(yù)定施工文章，之后且切割箱自行打入挖掘工序。

（6）安裝測斜儀。在切割線打入至設(shè)計深度后，安裝測斜儀，用于進行墻體的垂直精度管理。

（7）成墻施工。在完成測斜儀后，主機與切割箱連接。在切割箱底部注入挖掘液預(yù)先切割土層一段距離，再回撤挖掘至原處，開始固化液體使其原位土體強制混合攪拌，最終形成等候水泥土地下連續(xù)墻。

4 深基坑監(jiān)測

4.1 監(jiān)測目的

本次基坑監(jiān)測目的主要在于：（1）充分把握各類因素對地表附著物及土地變形的影響，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境及施工工藝對施工參數(shù)進行調(diào)整，降低地表及土地變形的幾率；（2）對地表及土地變形情況進行預(yù)測，分析變形發(fā)展的趨勢及周圍構(gòu)筑物的實際情況，制定針對性的處理方案；（3）檢查施工中圍護結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，檢查周邊巖土變形情況是否在可控范圍內(nèi)，以此將地面沉降對周圍建筑物的影響降至最低；（4）合理對施工現(xiàn)場的土質(zhì)及地下水條件進行分析，并記錄施工方法、地表沉降之間生成的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)不合理之處及時改正。

4.2 監(jiān)測項目和預(yù)警設(shè)計

結(jié)合工程實際情況及基坑監(jiān)測工程的目的，針對坡頂水平位移、坡頂豎向位移、深層水平位移、地下水位變化、周邊建筑位移、地表沉降、立柱沉降等項目進行監(jiān)測。在確定監(jiān)測項目后，首先沿著基坑四周設(shè)置若干個位移監(jiān)測點，并保證監(jiān)測點能全面反映建筑和地基變形特征。之后設(shè)計各監(jiān)測項目預(yù)警值，具體見表4。當(dāng)監(jiān)測項目達到規(guī)定值或連續(xù)3天超過該值的70%，立即預(yù)警，并及時處理，以保證施工安全。

表4 監(jiān)測預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)

4.3 監(jiān)測頻率和監(jiān)測結(jié)果

在基坑開挖前測量初始值，觀測次數(shù)至少2次。在施工過程中，安排專人嚴(yán)格按照要求定期監(jiān)測。最終監(jiān)測支護結(jié)構(gòu)位移較為穩(wěn)定，最大變形量未達到預(yù)警極限。這說明深基坑支護施工良好。

5 結(jié)語

深基坑工程是一項較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的內(nèi)容較多，容易受到周圍環(huán)境的影響，因此施工中要從全局角度出發(fā)，建立相應(yīng)的基坑支護體系，有效進行了深基坑的監(jiān)測，把握深基坑支護施工技術(shù)要點，并加強施工過程的控制，以保障工程的質(zhì)量與安全。