深基坑施工方案應用研究

呂 喬

(1．河北聯合大學，河北 唐山 063009;2．中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100000)

0 引言

基坑工程主要包括基坑支護體系設計與施工和土方開挖，是一項綜合性很強的系統工程。基坑支護體系是臨時性結構，風險性較大;基坑工程區域性特點顯著，同一城市不同區域也有差異，基坑工程的支護體系設計與施工和土方開挖都要因地制宜，根據本地情況進行;基坑工程是系統工程，基坑工程施工主要包括支護(換撐)體系施工、土方開挖、降水及基坑監測四大部分。

我國建設部建質2009［87］號文關于印發《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法的通知》規定:深基坑是指開挖深度超過5 m(含5 m)或地下室三層以上(含三層)，或深度雖未超過5 m，但地質條件和周圍環境及地下管線特別復雜的工程。

綜上，針對特定條件下的深基坑工程進行系統研究是工程成敗的關鍵。

1 研究內容及方案

1．1 設計概況

1．1．1 工程概況

1)主體結構。

整個工程包括3棟高級住宅、商務會館和商業裙房三部分;01棟地上45層，高度141 m;02棟地上31層，高度100m;03棟地上34層，高度175 m，層高5 m，商業裙房為3層 ～4層，高度18．3 m～28．3 m;地下車庫為地下2層。01棟～03棟公寓采用剪力墻結構，商業裙房及地下車庫采用框架結構。

2)基坑規模。

基坑周長約 472．3 m，基坑面積約 14 395．5 m2。

3)基坑開挖深度。

本工程建筑±0．00 m相對于絕對標高+4．0 m，基坑周邊自然地面標高為 －1．1 m，－0．8 m，基坑坑底標高為 －11．3 m，－11．8 m，－12．5 m，－13．0 m，基坑開挖深度 10．7 m ～11．9 m。

1．1．2 基坑支護設計概述

基坑支護采用φ1 100@1 300鉆孔灌注樁以及φ1 000@1 200鉆孔灌注樁加兩層截面分別為750 mm×900 mm(900 mm×1 050 mm)鋼筋混凝土的內支撐結構;并且采用φ850 mm三軸攪拌樁加部分高壓旋噴樁全封閉防滲止水帷幕，坑內局部高差較淺處可放坡開挖。

支撐形式采用角撐和對撐組合結構。壓頂梁和第一道水平支撐的底標高設置在－4．050 m。第二道水平支撐的底標高設置在－8．625 m。壓頂梁、圍檁和水平支撐的混凝土強度等級為C35。

支護樁采用單排鉆孔灌注樁，樁型分為φ1 100@1 300和φ1 000@1 200兩種，樁頂標高為－4．05 m，混凝土強度等級為C35。具體布置詳見基坑支護施工圖。

支撐立柱樁，在立柱樁內設置500×500(600×600)型鋼構柱作為支撐梁臨時立柱。

止水帷幕:采用單排φ850@1 200三軸水泥攪拌樁作為止水帷幕。

電梯井等局部深坑處坑內采用自然放坡方法進行開挖。

1．1．3 基坑降水設計方案概述

本工程采用封閉式降水措施，坑內共設置88口降水井，坑外共設置23口觀測井，降水井井徑800 mm，降水井一與觀測井井深為20．6 m，電梯井內降水井二井深為30．6 m。

1．2 施工方案概況

施工總體部署:土方開挖前，應做好地面排水和基坑四周的場地平整工作，并確保平整后的場地標高不高于設計標高。檢查定位放線、水平標高，并隨時觀測周圍的環境變化。

完成基坑內大口井降水施工，進行10 d以上的降水過程并降至坑底以下不小于0．5 m處才可以進行基坑開挖工作。

據基坑深度，基坑平面形狀，全面考慮總體土方即土方施工工期，以基礎縱橫兩組對撐中為分界線，將基坑分為4個作業區，進行分區段施工。

該工程總土方量約16．6萬m3，土方開挖分三步進行。

2 方案的應用研究

結合本工程場地條件、施工單位技術水平、工期及造價情況選定合理的支護結構方案，并根據最終設計出的深基坑支護方案確定切實可行的施工方案，見圖1。

圖1 深基坑支護施工流程

2．1 挖土及內支撐(換撐)施工工況分析及部署

2．1．1 工況一

第一步土方開挖至－4．05 m，第一道內支撐施工。

施工場地范圍內，為保證施工的進行，先進行場地平整，修筑施工臨時通道，查驗立柱樁的施工狀況，預降水已完成。第一步土方開挖時分兩階段開挖，第一階段開挖時要求先挖周邊圈梁處一圈，然后從周邊向中間開挖土方，同時施工支撐梁。最后開挖第二階段土，開挖至－4．05 m處。第一步開挖無內支撐桁架影響，采用大開挖方式(見表1)。

表1 第一步土方開挖施工參數

第一道內支撐施工:為加快施工進度，隨基坑挖土同時進行人工清槽至第一道支撐底下100 mm處，施工第一道鋼筋混凝土內支撐，內支撐梁底底模采用100 mm厚C15混凝土墊層上鋪一層塑料布，側模采用12 mm厚木膠合板的施工方法，支撐混凝土施工隨土方開挖進行。

2．1．2 工況二

工況二:第二步土方開挖(－4．05 m～－8．625 m)及第二道內支撐施工待第一道內支撐體系的混凝土達到設計強度80%后，方可開挖第一道內支撐下的第二步土。實際挖土約67 000 m3。

第二步土方開挖原則是，在出土口填墊8 m寬的土坡道，放坡比例為1∶10，坡道端部設在－4．05 m標高，在－4．05 m設挖土平臺，挖土車在挖土平臺裝車外運。基坑內土方采用接力的方法倒運至平臺處，裝車外運。具體挖土順序是每個區由2臺小挖掘機挖角部土方，大挖掘機接力倒土(見表2)。

第二道內支撐施工同第一道內支撐施工。

表2 第二步土方開挖施工參數

2．1．3 工況三

第三步土方開挖(－8．625 m～坑底)。待第二道內支撐體系的混凝土達到設計強度80%后，方可開挖第二道內支撐下的第三步土。第三步土方開挖深度為3．8 m，從－8．625 m至基坑底，開挖土方量約56 000 m3。計劃28 d內完成土方開挖。

第三步土方施工前，先用拆房土填墊兩出土口坡道。第三步土方分棟號開挖至統一標高，局部承臺采用人工挖至承臺底標高。第三步土方量約56 000 m3(見表3)。

2．1．4 工況四

基坑內余留土方開挖。

每個出土口甩的剩余土方用長臂挖掘機收尾，收尾階段要嚴格控制挖土機在挖空的支撐上作業，遠離水平支撐，以免對支撐造成不利影響。

表3 第三步土方開挖施工參數

2．1．5 工況五

基礎底板施工完成并達到設計強度后拆除第二道內支撐(見圖2)。

圖2 工況五底板施工圖

2．1．6 工況六

負一層底板施工完成并達到設計強度后拆除第二道內支撐。至此深基坑施工完成(見圖3)。

圖3 工況六底板施工圖

2．2 降水工程施工的設計及施工優化

在基礎底板施工前進行抽水觀測，將回水速度大于2．5 h的井口進行回填淤死處理，減少地下室結構施工階段管井預留數量，節約施工成本。

1)土方開挖階段井口布置情況:有疏干井66口，減壓井22口，呈梅花形布置。

2)地下室結構施工階段井口布置情況:有疏干井15口，減壓井10口。

3 結語

通過對深基坑施工的全過程多工況的分析研究，進一步掌握了排樁+內支撐支護體系的施工特點和技術細節。為通過精細化管理手段，分階段管理工程施工做出了必要的技術儲備。

［1］《地基處理手冊》編寫委員會．地基處理手冊［M］．北京:中國建筑工業出版社，2002．

［2］劉建航，侯學淵．基坑工程手冊［M］．北京:中國建筑工業出版社，2011．

［3］龔曉南，高有潮．深基坑工程設計施工手冊［M］．北京:中國建筑工業出版社，2009．

［4］高永貴，韓曉雷．全國注冊土木工程師(巖土)職業資格考試應試指導及復習題解［M］．北京:中國建材工業出版社，2003．

［5］趙志緒．高層建筑基礎工程施工［M］．北京:中國建筑工業出版社，2009．