江北南區安置房小區基坑支護施工設計探討

謝偉銘

（廣東省地質局第七地質大隊，廣東惠州 516008）

1 工程概述

擬建場地位于惠州市惠城區新江路南側，場地擬建建筑物設1~2 層地下室，建設4 棟塔樓及低層裙樓，采用框架及剪力墻結構，室外地坪標高約13.00~15.50m，地下二層底板墊層底絕對標高6.45m；地下一層底板墊層底絕對標高10.45m。基坑最大深度9.05m，面積16466m2，電梯井等特殊部位按實際。施工前應核對結構圖紙明確坑底標高，且基坑開挖最后300mm 的土應由人工開挖，以上資料以建筑結構圖紙為準，出土口暫定設置在東側，工程按規模和特征，基坑環境等級為二級，工程采用2000 坐標系和1985 國家高程，工程工程樁暫擬采用預應力高強混凝土管樁。

2 基坑支護設計原則

2.1 全面了解基坑工程背景和地質條件

在進行基坑支護設計之前，全面了解基坑工程背景和地質條件是至關重要的。這一原則的目的是為了獲取關鍵的工程信息和地質特征，以便更準確地評估基坑的穩定性風險并選擇適當的支護措施和設計方案。首先，了解基坑工程背景意味著要了解項目的整體規模、施工進度和施工方法。這包括基坑的深度、面積、形狀以及工程的時間表和計劃。這些信息有助于確定支護設計所需的臨時和永久性支撐結構的類型和數量，并為施工過程中的安全措施提供基礎。其次，對地質條件進行全面了解是必不可少的。這包括地下水位、土壤類型和特性、地下巖層的分布等[1]。地質條件對基坑的穩定性具有重要影響，因此必須考慮地質特征在基坑支護設計中的影響。例如，軟弱的土壤可能需要采取更加復雜的支護措施，而巖層較硬的地質條件可能會降低支護結構的要求。場地內分布的各地層的工程特性指標建議如表1所示。

表1 各巖土層的巖土技術指標建議值

此外，了解地下管線、鄰近建筑物以及其他潛在的地下障礙物也是至關重要。這些因素可能會對基坑支護設計產生影響，因此需要在設計過程中予以考慮和解決，以確保施工的安全性和周圍環境的保護。

工程基坑北側及東側擬采用上部土釘墻，下部樁錨的支護形式；東側局部負一層地下室范圍采用微型樁復合土釘墻的支護形式；南側負一層根據用地條件采用放坡或土釘墻的支護形式，負二層根據土質采用土釘墻的支護形式；西側擬采用樁錨的支護形式。

2.2 選擇合適的支護結構和方法

選擇合適的支護結構和方法是基坑支護設計的核心原則。根據基坑的規模、深度、土質特性以及施工條件等因素，確定合適的支護結構和方法對確保基坑的穩定和施工的順利進行至關重要。首先，需要根據基坑的規模和深度來選擇適當的支護結構。常見的支護結構包括鋼支撐、混凝土墻、鋼板樁等。對于較小且淺的基坑，簡單的鋼支撐結構可能就足夠；而對于更大和深的基坑，則可能需要采用更穩定和耐久的混凝土墻或鋼板樁結構。選擇合適的支護結構需要考慮其承載能力、變形特性、施工便捷性以及經濟性等因素。其次，土質特性對支護結構和方法的選擇也具有重要影響[2]。不同類型的土質（如粘土、砂土、巖石等）具有不同的工程特性，例如強度、穩定性和水分含量等。基于對土質特性的評估，可以選擇適當的支護方法，如加固土體、排水處理或土體改良等。此外，還需要考慮土質的變形特性和與支護結構之間的相互作用，以確保支護結構與土體的相容性和穩定性。此外，施工條件也是選擇支護結構和方法時需要考慮的因素之一。施工條件包括工程場地的限制、周圍環境的影響、施工時間等。例如，如果基坑周圍有敏感的鄰近建筑物或地下管線，可能需要選擇輕型的支護結構以減少振動和影響；而在施工時間緊迫的情況下，可以選擇預制支護結構以加快施工進度。

2.3 合理利用地質和土力條件

合理利用地質和土力條件是基坑支護設計的重要原則之一。地質和土力條件對基坑的穩定性和支護設計具有重要影響。在設計過程中，應充分了解地質和土力條件，并根據其特點采取相應的支護措施。首先，對地質條件的合理利用意味著根據地質特征選擇適當的支護結構和方法。例如，在巖石地質條件下，可以利用巖體的自身穩定性，減少支護結構的使用。而在軟弱土層中，可能需要采取加固措施，如土釘墻、地錨或灌漿等，以提高土體的穩定性。其次，合理利用土力條件可以減輕支護結構的壓力和變形。土力條件包括土體的內聚力、粘聚力、摩擦角等參數。通過了解土體的土力特性，可以選擇適當的支護結構來減少土體的變形和沉降。例如，通過合理設計支撐結構的位置和間距，可以使土體的受力更加均勻，減少土體的應力集中，從而降低支護結構的負荷。此外，合理利用地質和土力條件還可以提高工程的經濟性。通過充分了解土體的穩定性和承載能力，可以避免過度設計和不必要的支護措施，從而降低工程成本。例如，在較穩定的地質條件下，可以選擇較輕型的支護結構，以減少施工材料和人工成本。

2.4 施工與監測的一體化設計

施工與監測的一體化設計，可以提高基坑支護設計的可行性和有效性。這一原則要求將施工和監測考慮在內，以確保設計方案在施工過程中的安全性和質量。首先，施工過程應與支護設計緊密結合。設計支護結構時，需要考慮施工方法和步驟，以確保支護結構的施工安全和順利進行。例如，在選擇支護材料時，應考慮其易于安裝和拆除的特性，以適應施工進度和工藝要求。同時，要充分考慮施工人員的工作條件和安全要求，確保他們能夠有效地操作和控制支護結構的施工過程。其次，監測在整個施工過程中起著重要作用。通過設置監測點位，可以實時監測基坑支護結構的變形、應力、水位等參數，及時發現并解決問題。監測結果可以提供關鍵的數據和信息，用于評估支護結構的性能和穩定性，并指導施工過程中的調整和優化。監測數據的及時反饋和分析，能夠幫助確保基坑工程的安全性和質量，并為進一步的決策提供依據。

3 基坑施工技術要求

3.1 地下地上環境調查

從現狀情況調查，施工前應進一步探明地下管線情況，其他區域或也可能存在現狀管線。

為提高基坑安全保證度，開工前須對基坑周邊3倍深度以內建筑物進行現狀調查。重點核實建筑物基礎情況，查明建筑物裂縫及破損情況，并告知業主共同做好必要的照相記錄。開工前如調查到存在現狀管線，根據地下管線調查報告，聯系各類管線權屬單位，現場確認管線位置。對進入紅線內或對支護結構有影響的管線，應與管線權屬單位協商進行改線[3]。對施工可能觸及的管線，應采取現場人工開挖等方式進一步確認。對支護結構以外的管線，應在地面明確標識深度及類型，并采取保護措施、進行變形監測。二級基坑監測頻率如表2所示。

表2 二級基坑監測頻率表

3.2 土釘和噴射混凝土施工工藝

3.2.1 噴射混凝土的施工工藝

（1）噴射混凝土作業應分段分片依次進行，同一分段內噴射順序應自下而上。

對掛網噴砼的護面噴砼，可分兩次噴射，第一次噴射厚度為40mm，第二次待土釘掛網施工完成后再噴射砼40mm；坡面防護采用掛向鋼單層筋網砼C20 細石砼，掛鋼筋網前，必須先將坡面修整平整，平整度不大于2%。

（2）噴射時，噴頭應盡量與受噴面垂直，距離宜為0.6~1.2m。

（3）噴射時應控制好水灰比，保持混凝土表面平整、濕潤光澤、無干斑及滑移流淌現象。

（4）在土釘部分，應先噴土釘下方，再噴土釘上方。

（5）噴砼面設置?50mmUPVC泄水孔，土釘墻設置坡面泄水管。

（6）當電梯井等素砼部分，可一次噴砼成型。

（7）支護樁對應的掛網噴砼，其豎向鋼筋應錨入冠梁15d，噴砼頂高于冠梁底100mm，防止噴砼突沉。

（8）噴射混凝土的其它可參照《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》（GB50086-2015）。

3.2.2 鋼筋網鋪設的注意事項

（1）鋼筋網應與土釘和梁主筋連接牢固，噴射混凝土時鋼筋網不得晃動；

（2）鋼筋網的搭接長度不得小于300mm；

（3）鋼筋網與樁錨支護區的交接處，將鋼筋網用膨脹螺絲固定在樁上。

3.2.3 鋼筋土釘鉆孔要求

（1）鉆孔前，根據設計要求寫出孔位，并做好標記；

（2）錨孔水平及垂直方向孔距允許偏差為±50mm；

（3）土釘鉆孔角度允許偏差為±3°；

（4）鉆孔底部偏離軸線的允許偏差為土釘長度的3%；

（5）鉆孔深度應超過設計長度0.2~0.5m；

（6）鉆孔過程中，若遇易塌孔的土層，宜采用加套管護壁，施工時應考慮地質因素綜合報價，鋼花管與土釘的等效替換，不列入設計方的變更[4]；

（7）相鄰剖面遇土釘位置沖突，應調整角度約2°~3°避免竄孔；

（8）清孔完成后，應迅速拔出鉆桿，安放錨桿桿體，對于濕式鉆孔要用水清孔，直至流出清水為止；

（9）鉆孔記錄應詳細、完整，對巖層土釘應有判層記錄，確定入巖長度。

3.3 拌樁施工工藝及注意事項

攪拌樁直徑?550mm，間距350 或400mm，攪拌樁機應采用大功率攪拌樁機，功率應大于75kW。加固材料為42.5R硅酸鹽水泥，水泥漿的水灰比為0.5，水泥摻量不小于15%，水泥用量約為65kg/m。具體水泥摻量宜根據抗壓強度現場試驗確定。

（1）攪拌樁施工前需做現場成樁試驗，以確定各項施工技術參數，試樁時可摻入早強劑，7~10d 左右采用鉆探取芯方法檢查成樁質量（取芯數量不宜少于3根），單軸抗壓強度不低于1.0MPa，確保基坑止水效果；

（2）水泥漿的水灰比為0.5，施工時宜用流量泵控制輸漿速度，注漿泵出口壓力應保持在0.40~0.60MPa，輸漿速度應保持常量；

（3）攪拌樁施工采用四攪四噴工藝，水泥滲入比不小于15%。處理粗砂時，宜增加攪拌次數；

（4）攪拌樁機機架安裝就位應水平，導向塔垂直度偏差不得超過1.0%，樁位偏差不得大于50mm，樁徑偏差不得大于4%。

3.4 基坑截排水溝及護欄

（1）在基坑坡頂設一道300mm（高）×300mm（寬）的磚砌排水溝，坡腳設一道300mm（高）×300mm（寬）的磚砌排水溝，以截排地表水，并在坑底坡腳轉角處及距離約40~60m處設集水井，以排泄基坑內的地下水。地下水排出需匯入城市管網。地下水在進入城市管網前設三級沉淀池。

（2）基坑防護欄：基坑頂邊設置護欄，護欄豎向采用?48mm鋼管打入基坑壁土體中固定，其頂上和中間橫向用扣件各連接1條鋼管，或采用圖紙中在坡頂噴砼處伸出護欄的做法，并用密眼尼龍紗網進行綁扎，以確保安全[5]。

（3）雨季期間，場地周圍和臨近地區地表水匯流和排泄條件：由于雜填土較多，砂層較厚，周邊水系發達，雨季水面會上漲，故雨季時應加強抽排水，地表水通過匯流進坡頂排水溝，坡面的水和坑底的水進入坡腳排水溝，經沉淀池沉淀后通過強排排入市政管道。

3.5 支護樁施工技術要求

灌注樁采用?800mm 鋼筋混凝土樁，混凝土等級為C30（水下）。支護樁（可旋挖、鉆孔或沖孔）的具體施工要求如下：

（1）灌注樁可采用泥漿護壁法施工。

（2）灌注樁清孔后必須控制樁底浮渣厚度不大于200mm。

（3）鋼筋籠宜分段制作，在起吊、運輸、安裝中應采取措施防止變形，吊點宜設于加強箍筋部位，分段沉放時，縱筋的連接須采用焊接，要特別注意焊接質量，同一截面上接頭數量不得大于50%，相鄰接頭間距不小于35d（d為縱向受力鋼筋的較大直徑）。主筋和螺旋箍筋以及加勁箍筋之間應全部進行點焊，并保證焊接質量。另外，鋼筋籠上應均勻焊接保護層定位墊塊，保證圍護樁的保護層厚度。

（4）樁成孔施工中的護壁泥漿質量及配比應予以重視，以滿足圍護樁安全正常成孔。圍護樁混凝土澆筑前須進行清孔和測孔底沉渣，并達到設計要求；清孔后應及時進行混凝土灌注，如清孔后超過30min還未灌注混凝土時，則灌注前必須再次進行孔底沉渣測定并達到設計要求。

3.6 冠梁施工工藝及要求

（1）冠梁施工時，應完整揭露灌注樁，并保證出露長度符合設計要求，澆注砼前，必須清理干凈殘渣、浮土和積水，編扎好鋼筋籠，支模應牢固、平直，保證樁與冠梁牢固連接。

（2）現澆鋼筋混凝土冠梁轉角點，鋼筋應保證有足夠的錨固長度。

（3）冠梁上有錨索分布的位置，先施工錨索，預留PVC管，管內徑80mm。

（4）冠梁在不同標高處應現澆連接。

（5）為避免冠梁大范圍開挖，引起地面沉降，應分段跳段施工。

3.7 微型樁施工技術要求

（1）微型樁采用鉆機成孔，成孔直徑為300mm，內置Ⅰ20a工字鋼，布置在鉆孔中線上；

（2）成樁位偏差小于50mm，垂直度偏差小于0.5%；

（3）注漿水泥采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，漿水灰比為0.45～0.55；

（4）單根微型樁施工前，需配合雙注漿管施工；

（5）微型樁應對應剖面的地質柱狀圖施工，如與地質柱狀圖不吻合，應暫停施工并告知甲方和設計，復核后方可進行復工。

4 結束語

總而言之，建筑工程深基坑支護方案研究越來越受到關注，原因在于深基坑工程的綜合性極強，是整個建筑物的基礎，與安全性的聯系不言而喻，同時也是能夠順利完成工程的前提要素。本文以江北南區安置房小區基坑支護施工的設計研究為例，對基坑支護設計原則及基坑施工技術等進行了深入的探討，以期能為相關人員提供有益的參考。