地下室深基坑施工技术

戴广祥

【摘要】城市基坑工程往往处于房屋和生命线工程的密集地区。如果对深基坑开挖组织不好，定会给人们的生命财产带来威胁。深基坑的施工不仅要保证施工过程中的稳定，而且要严格限制周边的地层位移以确保环境安全。本文介绍了深基坑施工技术的特点和关键要点，进行了地下室深基坑施工的实证分析。

【关键词】地下室深基坑施工实证分析

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

随着城市建设中高层、超高层建筑的大量涌现和城市地下空间的充分利用，深基坑工程越来越多。这些地下空间的建设，多采用费用低廉、施工方便的明挖法，由此产生了大量深基坑工程，其规模和深度不断加大，而城市基坑工程往往处于房屋和生命线工程的密集地区。如果对深基坑开挖组织不好，定会给人们的生命财产带来威胁。因此深基坑的施工不仅要保证施工过程中的稳定，而且要严格限制周边的地层位移以确保环境安全。我们要高度重视深基坑工程设计与施工。

一、深基坑施工技术的特点和关键要点

1、深基坑施工技术的特点

基坑工程包括维护体系设计施工和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对围护体系是否成功产生重要的影响。不合理的土方开挖方式，步骤和速度可能导致主体结构桩基变位。因此，深基坑开挖与支护引起了广泛重视。深基坑工程施工具有以下特点:

( 1) 建筑趋向高层化，基坑向大深度方向发展;

( 2) 基坑开挖面积大，长度与宽度有的达数百米，给支撑系统带来较大的难度;

( 3) 在软弱的土层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉降，对周围建筑物、市政设施和地下管线产生严重威胁;

( 4) 深基坑施工工期长、场地狭窄，降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利;

( 5) 在相邻场地的施工中，打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序相互制约影响，增加协调工作的难度;

( 6) 支护型式的多样性。迄今为止，支护型式已经发展到数十种。

2、深基坑施工技术的关键要点

(1) 施工前应对工程的地质勘察报告认真分析研究，根据挖土深度范围内不同土质的物理性能和地下水位情况( 特别是丰水期的水位情况) ，选择相应的土方开挖、支护结构及降水方案。根据所制定的施工方案，对全体施工人员作详细的安全与技术交底工作。

( 2) 基坑开挖前，通过降水提高坑内土体的水平抗力，减少基坑的变形量。施工降水不宜过快。降水过程中应加强周边建筑物、地下管线和地表沉降的监测，同时在坑外地面设回灌井，必要时应采取回灌措施，确保周边建筑物安全。在基坑开挖施工中，发现监控数据接近或超过警戒值时，应立即分析原因，准确地找出施工过程中存在的问题及时调整施工步骤，采取相应的对策，以便能有效控制基坑变形，确保基坑安全。

( 3) 为防止边坡失稳，施工前先清除基坑边堆土等荷载，防止由于荷载过大引起基坑坍塌等事故的发生。

( 4) 基坑开挖分层进行，从上到下逐层进行开挖，严禁超挖和掏底开挖，同时开挖过程要与支撑架设同步施工。开挖段的长度必须根据基坑深度和坡度合理确定，不宜过长。当基坑挖至设计标高后，必须马上浇筑垫层混凝土，进一步减小基坑变形值。底板混凝土必须在5 d ～ 7d 内完成，相应结构层施工及时跟上，以建立永久的受力平衡体系，从根本上控制住基坑变形。

( 5) 在采用拱圈墙方案时，拱墙本身可采用水平分缝及垂直分缝的逆作拱墙方法施工，拱脚稳定性很重要，设计施工应予重视，挖土时应维持拱圈荷载对称，受力均衡。

二、地下室深基坑施工的实证分析

1、工程实况

某工程建筑高度为88. 7 m，地上24 层，建筑面积为6 850 m2 ;地下3 层，建筑面积为13 624. 4 m2。结构形式采用框剪结构，基础采用钻孔灌注桩。工程±0. 000 相当于绝对高程6. 40 m，自然地坪绝对标高5. 20 m。地下1 层板面标高- 1. 9～ - 3. 4 m，厚度150～250 mm，地下2 层板面标高- 7. 00 m，厚度150 mm，地下室底板面标高- 10. 6 m，底板底标高- 11. 5 m (含100 mm 素混凝土垫层和200 mm 碎石垫层) ，基坑边承台底标高- 12. 5 m，地梁底标高- 12. 2 m， 电梯井底标高- 14. 8 m。综合考虑承台和电梯井的平面位置和间距，取设计基坑底标高- 12. 2 m 和- 12. 7 m，设计基坑开挖深度分别为11 m 和11. 5 m。由于基坑开挖深，场地周围环境复杂，增加了基坑开挖的难度。

2、场地周边条件及工程地质条件

该工程地下室为深基坑工程，特点是基坑开挖深、规模大，施工场地狭小。距基坑东面上坎线4. 6m 为路边，路面下1. 4～3. 9 m范围埋有地下管线;距基坑西面11. 9 m、34. 6 m 处分别有1 幢7 层灌注桩基础住宅和3～5 层休闲活动中心;基坑北面14. 5 m，地下0.8～3. 9 m 范围埋有地下管线，高架桥桩基础与基坑边的最小距离为18 m。工程地下为潜水，水位在- 1. 4 m 左右，对基坑的侧壁渗漏有较大影响。根据地质勘察报告，场地土划分为7 个大层，基坑开挖面主要位于2 - 1 层黏质粉土，该土层厚5. 0～11. 0 m，局部呈黄褐色、灰褐色，软塑，切面较光滑，干强度中等，韧性较差，含氧化铁、云母，夹薄层粉土。

3、基坑围护结构设计

基坑上部为土钉墙支护，下部采用两层钢筋混凝土内撑与钻孔灌注桩相结合的围护方案，同时采用水泥搅拌桩形成基坑外侧的止水帷幕;对电梯井坑中局部加深(从板底计算深为3. 3 m) ，采用松木桩普通土钉墙围护。钻孔灌注桩直径Φ 800 mm～Φ 900 mm，中心距为950 ～1 050 mm，混凝土强度等级为C 25，桩长为19. 0～23. 0 m。顶梁、围檩和支撑的混凝土强度等级为C 30。支撑的竖向立柱的下部尽可能利用工程桩(钻孔灌注桩) ，局部采用新增Φ 800 mm 钻孔灌注桩;立柱上部为井字钢构架，伸入第1 层支撑400 mm，下部伸入桩内2 m，构架截面尺寸为500 mm ×500 mm，由4 根L 140 ×12的角钢和1 根420 ×220 ×12@600 mm 的缀条焊接而成，钢材为Q235 钢，焊条为E 43 型，焊接为围焊，焊缝高度8 mm，施工时先将桁架与下部钻孔灌注桩的钢筋笼主筋焊接牢固，再整体吊入孔内。水泥搅拌桩直径为Φ 700 mm，桩长11 m，相互搭接而成。基坑西面偏北段与邻近建筑物距离较近，水泥搅拌桩中心距为450 mm，搭接250 mm;其余各侧桩中心距为500 mm，搭接200 mm。松木桩长度为6 m，中心距500 mm，桩梢径直径140 mm，共设置两排土钉，长度为4～6 m。

4、基坑施工

（1）基坑降水、排水

对地表雨水和施工用水，在基坑坡顶2 m 外设置1 道贯通的地面排水沟，并在沿排水沟一定距离处设置集水井，将地面雨水、污水通过集水井排入城市污水管网。在坑外及时排走地表水的同时，根据现场情况在基坑内设纵横向排水沟，每隔20 m 左右设坑底集中排水井，以确保地下室排水效果，保证地下室围护的安全。

（2）基坑施工流程

基坑施工的工艺流程为:测量放线→钻孔灌注桩和立柱桩施工→水泥搅拌桩施工→第1 次土方开挖(标高- 2. 5 m 处) →土钉墙边坡支护(第1 道锚杆) →第2 次土方开挖(开挖至- 5. 0 m) →土钉墙第2 道锚杆施工→压顶梁、第1 道支撑施工→养护至压顶梁及支撑混凝土强度达到设计强度的80 %后，第3 次土方开挖(标高- 9. 7m) →施工围檩和第2 道支撑→养护→第4 次土方开挖至基底标高上200 mm (人工修土紧跟) →电梯坑土钉墙边坡支护→浇注垫层、承台及施工地下室底板→换撑(随基础同时浇注) ，养护后拆除第2 道内支撑→浇注墙板、地下室2 层底板施工→ (换撑)第1 道内支撑拆除→浇注墙板、地下室1 层底板→墙板、地下室1 层顶板施工→地下室墙板防水施工→四周土方回填。

（3）围护结构施工

钻孔灌注桩施工。成孔采用正循环施工工艺，泥浆护壁，正循环清孔，水下导管法灌筑混凝土成桩。其施工顺序为:测定桩位→埋设钢护筒(包括挖泥浆沟槽) →复测桩位→钻机就位→钻进成孔(包括泥浆护壁) →冲孔(第1 次清孔) →吊接钢筋笼→下导管→清孔(第2 次清孔) →水下导管法灌注混凝土→控制桩头加灌高度→钻孔空灌段回填→清洗机具→移至新桩位。

水泥搅拌桩施工。采用P•O 32. 5 水泥，水泥掺量为15 % ，水灰比为0. 45～0. 55，采用二次下沉二次提升工艺，第1 次预搅下沉至设计标高，喷浆提升;第2 次下沉至设计标高，喷浆提升复搅，提升速度控制在0. 5 m /min。相邻桩的施工间隔时间≯24 h，要求搅拌桩成桩均匀、连续、无缩颈和断层，搅拌桩垂直度偏差≯0. 5 %。

土钉墙支护施工。土方开挖后进行修坡，喷射混凝土采用干喷法，在喷头处加入水(水量控制以最小回弹率为准) ，并添加2 % ～5 %的速凝剂，喷射第1 层混凝土厚30 ～50 mm，强度等级为C 20。用洛阳铲造孔至设计深度，并控制孔深、孔位、孔径误差。土钉采用Φ 48 mm 钢管加工，钢管前端敲成扁平状封闭，管壁上沿长度方向每隔0. 5 m 转动90°设2 个Φ < 8 mm 相对的注浆眼，注浆眼从距离坑壁2. 0 m 处开始设置直至管底，土钉主筋保护层厚度≮30 mm。土钉注浆(水灰比为0. 6)采用从孔口向孔底压浆，孔内放置排气管，孔口采用止浆袋，注浆压力≥0. 5 MPa，确保注浆充盈系数≥1。钢筋网为Φ 6. 5@200 ×200 mm 双向排列，上下施工段之间以及水平加强筋的搭接采用焊接，锚头采用2Φ 16 mm通长加强筋压于钢筋网之上，并与土钉主筋焊接。

内支撑施工与拆除。土方挖至压顶梁底标高后，将围护桩桩顶凿除，确保灌注桩进入压顶梁50 cm，同时按图纸要求进行放线测量，保证支撑的平面几何尺寸。支撑底模采用混凝土垫层，垫层完成后进行钢筋绑扎及侧模施工。混凝土采用C 30 预拌混凝土并掺早强剂，第1 道支撑混凝土一次性施工完成，第2 道支撑混凝土按支撑分布情况分5 段施工。混凝土浇水养护，其强度以同条件下养护试块的试验结果为判断依据。基坑开挖至坑底时，立即进行垫层和底板浇注。内支撑拆除前，先在支撑拆除部位的下方搭设人工操作平台，确保新浇注的地下室混凝土结构牢固、四周围护稳定。当围护桩与地下室外墙板之间的临时支撑的强度达到设计强度的80 %后，方可拆除第2 道支撑;完成地下2 层全部底板，围护桩与地下室外墙板之间的临时支撑的强度达到设计强度的80 %后，拆除第1 道支撑。

（4）基坑土方开挖

土方开挖分两段、4 层进行，运输道设置在中间空隙内，由东大门出土。标高- 5. 00 m 以上，采用两台PC200 反铲挖机开挖;标高- 5. 00～ - 9. 7 m，采用4 ～6 台PC200 反铲挖机由西北区块开始挖土，阴角部位采用小挖机配合人工挖土、修土。随挖人力紧随修平支撑处土方，并浇垫层，完成支撑梁及围檩等工序。挖至设计标高以上200 mm 时，使用人工跟随挖机作业，使土方一次性挖至设计标高。

5、围护监测

具体的监测点布置为:测斜观管8 根，深度30 m，每层支撑的内力监测设置12 个点，压顶梁上布置8 个沉降点。在施工期间，各监测项目每天观测1 次，如遇位移沉降及其速率增大时，则增加观测次数。在整个基坑施工过程中，位移最大值为CX8 监测点，其值达28. 25 mm (小于设计警戒值50. 00 mm) 。沉降测量最大处为25. 21mm (位于基坑西北侧) 。最大支撑内力为基坑中部S2 处，当第2 道支撑换撑后，支护桩中部横向力由地下室底板和换撑协调平衡，此时引起第1 道支撑梁内力加大， 监测值为4 517 kN (小于警戒值6 500kN) 。

从监测结果来看，施工中各项监测数据均在预计范围之内，基坑开挖对周围道路管线及建筑物基本没有影响。

参考文献：

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[3] 王大军. 小议建筑工程中的深基坑支护施工技术[J]. 中国房地产业, 2011,(02) .

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