房建项目深基坑施工技术研究

何一军，张程，王丹萍

（浙江城建建设集团有限公司，杭州 310002）

1 引言

近年来，工程施工机械化水平较高，盾构法、微型盾构、非开发技术、计算机化掘进等先进技术已广泛应用，实现了高效、高质量的工程施工。本文基于工程案例总结出深基坑工程完善与改进举措，提出科学合理的深基坑工程支护方案，对建筑施工具有重要意义。

2 案例工程概况

2.1 工程项目概况

某大型商业房建工程项目位于浙江省杭州市拱墅区石祥东路与秋石高架路交会处，该工程规划建设用地24 538 m2，主楼为24层，高约93.6 m，地下建筑共2层，连成一个整体。在此工程中，基坑开挖平均深度为11.2 m，最深位置深度达13.1 m。该房建项目建筑面积共15.3万m2，施工场地西侧与纺织印染工厂相连，与该工程围墙相隔7.3 m的位置存在纺织印染工厂厂房、地下贮油罐存放处、水泵房及煤气库。此外，施工场地东南方向下方埋设城市地下煤气总管，距深基坑仅3.9 m，为施工带来阻碍。施工场地南侧存在复杂的城市地下管线，加大了深基坑开挖支护的困难程度。

2.2 地质情况

在此次房建项目施工中，基坑安全等级为Ⅰ级，整体沿道路方向呈条形分布，基坑总宽59 m，总长275 m。工程所在区域的地下水类型为基岩裂隙水。

项目施工场地的土层分布自上而下为：①层素填土，该土层厚度不均，最薄层厚度约0.4 m，最厚位置土层厚度约1.6 m；②-1层黏质粉土，该土层厚度不均，最薄层厚约0.6 m，最厚位置土层厚约3.0 m；②-2层砂质粉土，该土层厚度较大，最厚位置可达7.4 m，最薄位置达4.5 m；②-3层砂质粉土，该土层厚度不均，最薄层厚约1.5 m，最厚位置土层厚约6.3 m。本次工程中深基坑坑底部位土层为②-3层砂质粉土。

3 房建工程项目中深基坑施工技术应用

3.1 深基坑支护方案设计

本次房建工程中深基坑施工技术应用需确保深基坑工程的施工效果，又要发挥良好的经济效益和安全效益。为实现上述目标，确定4种深基坑支护方案：

1）深基坑工程西侧毗邻纺织印染工厂水泵房和煤气库，此两项设施需进行充分保护，故在进行该方位深基坑支护工程建设时采用钢混排桩支护，挡土桩为钻孔灌注桩。施工方在综合考察当地水文地质条件后，在基坑外侧构筑高压旋喷桩防渗水帷幕，以更好地保障基坑空间结构的稳定性。

2）基坑西侧为纺织印染工厂车间，东南方向与城市地下煤气总管较近，故此区域使用的深基坑工程支护体系为土层锚杆与排桩相结合的复合体系。

3）工程东侧与道路间隔较小，为避免深基坑工程施工期间出现变形情况，该区域使用的围护结构为降水结合水泥搅拌桩复合体系。

4）基坑中的其他位置与道路及周边设施间隔较大，故采用的支护结构为土钉墙结合井点降水。

3.2 土压力计算

分析基坑结构时发现，基坑自身结构与土体之间生成的土压力是基坑本身承受荷载的主要来源，不同的土压力类型对基坑结构的稳定性、强度、挠度及选择方案产生直接影响，因此，需针对土压力内容展开计算[1]。基坑自身结构与土体之间生成的土压力共有3种类型，分别为静止土压力、主动土压力及被动土压力。

3.2.1 静止土压力

如图1所示，当挡土墙的刚度较大时，在土压力作用下并未产生移动或转动的现象，并且此时墙后土体处于静止状态，在这种情况下，作用在墙背上的土压力即为所谓的静止土压力，即图1中的E0。

图1 静止土压力示意图

3.2.2 主动土压力

如图2所示，如果在荷载影响下深基坑自身的支护结构（挡土墙）沿其所承受的压力方向出现滑移现象，同时深基坑支护结构所承受的土压力作用不断降低，最终使土压力作用和深基坑支护结构处于极限平衡状态，且土体在连续滑动面的作用下出现下滑现象，则主动土压力为土压力值达到的最低值[2]，即图2中的Ea，在图2中，-Δ表示在荷载影响下支护结构（挡土墙）在其所承受的压力方向上产生的滑移距离。

图2 主动土压力示意图

3.2.3 被动土压力

如图3所示，如果在外荷载影响下深基坑的支护结构沿贴近填土的方向出现滑移现象，处于深基坑支护结构上方的静止土压力数值呈不断增加趋势，最终保持整体达到平衡状态，且出现连续滑动面，处于基坑支护结构后方的土体表现出向上隆起的态势，此时被动土压力即为土压力达到的最大值，即图3中的Ep。在图3中，+Δ为外荷载（外力）作用下支护结构（挡土墙）所滑移的距离。

图3 被动土压力示意图

3.2.4 计算分析

以深基坑支护结构所承受的静止土压力为例进行计算，当深基坑支护结构承受静止土压力时，处于支护结构后方的土体保持弹性平衡状态，针对其强度展开计算时，可使用以下公式：

式中，Po为深基坑支护结构相应位置所承受的静止土压力强度，kPa；γi为深基坑支护结构相应位置以上第i层土体重度，kN/m2；hi为深基坑支护结构相应位置以上第i层土体厚度，m；q为地面均布荷载，kPa；Ko为深基坑支护结构相应位置所承受的静止土压力系数，在确定该系数时，通常需要借助相应试验，规范规定正常固结土近似为：

式中，φ为土体的有效内摩擦角，确定φ时，需借助固结不排水试验或慢剪试验，对孔隙水压力进行检测，由此获得相应数值。

3.3 深基坑施工技术应用要点

3.3.1 深基坑施工设计与勘察要点

在房建工程项目的深基坑支护施工过程中，深基坑支护设计是必不可少的一部分，同样也是深基坑施工技术应用期间的要点。一方面，实现设计水平的优化可以实现准确把握深基坑支护情况的目的，另一方面，还可以为顺利进行深基坑支护作业提供保障。通常来说，对于房建工程项目施工，设计工作中涉及的每一项参数均会在不同程度上影响工程的施工效果。因此，此次工程在开展深基坑支护之前对设计工作做到了高度重视。从而有效避免由于差错的存在而使深基坑支护在进行期间出现问题。在实际开展设计工作之前，设计人员首先应深入工程项目的建设区域，全方位地了解了建设场地的地质条件、地形结构条件、水文条件等内容，为工程施工的顺利进行奠定了坚实的基础，以此实现该项目深基坑工程建设效果的优化。此外，在施工设计过程中还需要对施工流程进行科学安排，在掌握施工现场情况的前提下，需要对施工期间可能出现的问题进行预测，同时以此为基础生成针对性的解决策略，确保深基坑工程的进行可以足够顺利。

除设计工作之外，施工单位还应当在勘测工作中投入更多的努力。当施工现场存在较为复杂的地质条件和恶劣的地理环境时，如果由于勘测工作不到位，会导致在实际开展施工的过程中面临较大的安全隐患，进而影响施工的安全性。所以，施工团队应当全方位地勘测施工场地的周边环境，在开挖深基坑之前，建立行之有效的监测方案，为施工的顺利进行奠定基础。

3.3.2 基坑降水措施

在本次房建项目深基坑工程中，基坑降水是其中的一项关键施工部分，同时也是基坑土方开挖成功的重要保障[3]。基于此，需采取恰当的降水措施，有效降低基坑所在部位的地下水位，并将基坑中的土体特性进行优化，避免砂土液化增加基坑支护结构承受的被动土压力，进而防止深基坑及其围护结构的形状变化。

此次工程中深基坑面积较大，开挖深度达13.1 m，故需确定合理的降水方案。经相关主体研究，实际应用的降水措施为：在该深基坑西侧区域坑外位置设立一级轻型井点降水，在坑内位置采用轻型井点降水。在该深基坑东侧和北侧区域使用井点降水与800 mm深井相结合的形式，深井布置间距为15 m，共进行23口深井布置，产生与预期相符的降水效果。在该深基坑西南侧和南侧位置，使用的降水形式为三级轻型井点降水。

3.3.3 土方开挖施工要点

进行土方开挖前，应先完成场地平整工作，同时以实际应用的深基坑支护形式为基础，确保土方开挖成功。

1）对深基坑西侧进行土方开挖时，需避免机械设备直接在支撑结构上碾压，做好事先开槽工作，在进行最后0.3 m土方开挖时，应由人工完成，避免出现超挖现象。

2）对深基坑中土层锚杆加排桩位置进行土方开挖时，应做好预应力张拉与锚锭工作，按顺序完成施工。

3）对深基坑中使用土钉墙支护结构位置进行土方开挖时，需做好施工护坡，确保土钉墙施工强度满足设计要求，确保开挖深度符合底部标高要求。

4 结语

对房建项目深基坑施工技术进行深入研究有助于构建施工技术应用理论体系，为深基坑施工技术实践提供依据。在施工技术应用中，通过技术参数计算，采取科学开挖、防水等措施可提升深基坑施工技术应用水平，保证工程项目效果。在此过程中需结合实际情况合理规划施工技术的具体应用思路和方法，制订精准、科学的施工技术应用方案，充分发挥施工技术效能，使基础工程的施工效果达到预期水平，以推动工程施工领域的可持续发展。