某地下室深基坑工程施工技術初探

【摘 要】在建筑基坑施工時，為確保施工安全，防止塌方事故發生，必須對開挖的建筑基坑采取支護措施，本文結合工程實例，論述了某工程地下室深基坑圍護結構的設計與施工。

【關鍵詞】地下室工程；深基坑支護；基坑施工

1 工程實況

某工程建筑高度為88. 7 m，地上24層，建筑面積為6 850 m2 ；地下3層，建筑面積為13 624. 4 m2。結構形式采用框剪結構，基礎采用鉆孔灌注樁。工程±0. 000相當于絕對高程6. 40 m，自然地坪絕對標高5. 20 m。地下1 層板面標高- 1. 9～ - 3. 4 m， 厚度150～250 mm， 地下2層板面標高- 7. 00 m， 厚度150 mm， 地下室底板面標高- 10. 6 m， 底板底標高- 11. 5 m ， 基坑邊承臺底標高- 12. 5 m， 地梁底標高- 12. 2 m， 電梯井底標高- 14. 8 m。綜合考慮承臺和電梯井的平面位置和間距， 取設計基坑底標高- 12. 2 m和- 12. 7 m， 設計基坑開挖深度分別為11 m和11. 5 m。

2 場地周邊及工程地質條件

該工程地下室為深基坑工程，特點是基坑開挖深、規模大，施工場地狹小。距基坑東面上坎線4. 6m為路邊，路面下1. 4～3. 9 m范圍埋有地下管線；距基坑西面11. 9 m、34. 6 m處分別有1幢7層灌注樁基礎住宅和3～5層休閑活動中心；基坑北面14. 5 m，地下0. 8～3. 9 m范圍埋有地下管線，高架橋樁基礎與基坑邊的最小距離為18 m。工程地下為潛水，水位在- 1. 4 m左右，對基坑的側壁滲漏有較大影響。根據地質勘察報告，場地土劃分為7個大層，基坑開挖面主要位于2 - 1層黏質粉土，該土層厚5. 0～11. 0 m，局部呈黃褐色、灰褐色，軟塑，切面較光滑，干強度中等，韌性較差，含氧化鐵、云母，夾薄層粉土。

3 基坑圍護結構設計

基坑上部為土釘墻支護，下部采用兩層鋼筋混凝土內撐與鉆孔灌注樁相結合的圍護方案， 同時采用水泥攪拌樁形成基坑外側的止水帷幕； 對電梯井坑中局部加深， 采用松木樁普通土釘墻圍護。鉆孔灌注樁直徑Φ 800 mm～Φ 900 mm， 中心距為950 ～1 050 mm， 混凝土強度等級為C 25，樁長為19. 0～23. 0 m。頂梁、圍檁和支撐的混凝土強度等級為C 30。支撐的豎向立柱的下部盡可能利用工程樁， 局部采用新增Φ 800 mm鉆孔灌注樁； 立柱上部為井字鋼構架， 伸入第1層支撐400 mm， 下部伸入樁內2 m， 構架截面尺寸為500 mm ×500 mm， 由4根L 140 ×12的角鋼和1根420 ×220 ×12@600 mm的綴條焊接而成， 鋼材為Q 235 鋼， 焊條為E 43 型，焊接為圍焊， 焊縫高度8 mm， 施工時先將桁架與下部鉆孔灌注樁的鋼筋籠主筋焊接牢固， 再整體吊入孔內。水泥攪拌樁直徑為Φ 700 mm， 樁長11 m， 相互搭接而成。基坑西面偏北段與鄰近建筑物距離較近， 水泥攪拌樁中心距為450 mm， 搭接250 mm； 其余各側樁中心距為500 mm， 搭接200 mm。松木樁長度為6 m， 中心距500 mm， 樁梢徑直徑140 mm， 共設置兩排土釘， 長度為4～6 m。

4 基坑施工

4.1 基坑降水、排水

對地表雨水和施工用水，在基坑坡頂2 m外設置1道貫通的地面排水溝，并在沿排水溝一定距離處設置集水井，將地面雨水、污水通過集水井排入城市污水管網。在坑外及時排走地表水的同時，根據現場情況在基坑內設縱橫向排水溝，每隔20 m左右設坑底集中排水井，以確保地下室排水效果，保證地下室圍護的安全。

4.2 基坑施工流程

基坑施工的工藝流程為:測量放線→鉆孔灌注樁和立柱樁施工→水泥攪拌樁施工→第1次土方開挖→土釘墻邊坡支護→第2次土方開挖→土釘墻

第2道錨桿施工→壓頂梁、第1道支撐施工→養護至壓頂梁及支撐混凝土強度達到設計強度的80 %后，第3次土方開挖→施工圍檁和第2道支撐→養護→第4次土方開挖至基底標高上200 mm →電梯坑土釘墻邊坡支護→澆注墊層、承臺及施工地下室底板→換撐，養護后拆除第2 道內支撐→澆注墻板、地下室2層底板施工→ 第1道內支撐拆除→澆注墻板、地下室1層底板→墻板、地下室1層頂板施工→地下室墻板防水施工→四周土方回填。

4.3 圍護結構施工

4.3.1 鉆孔灌注樁施工。成孔采用正循環施工工藝，泥漿護壁，正循環清孔，水下導管法灌筑混凝土成樁。其施工順序為:測定樁位→埋設鋼護筒 →復測樁位→鉆機就位→鉆進成孔 →沖孔→吊接鋼筋籠→下導管→清孔→水下導管法灌注混凝土→控制樁頭加灌高度→鉆孔空灌段回填→清洗機具→移至新樁位。

4.3.2 水泥攪拌樁施工。采用P?O 32. 5水泥，水泥摻量為15 % ，水灰比為0. 45～0. 55，采用二次下沉二次提升工藝，第1次預攪下沉至設計標高，噴漿提升；第2次下沉至設計標高，噴漿提升復攪，提升速度控制在0. 5 m /min。相鄰樁的施工間隔時間≯24 h，要求攪拌樁成樁均勻、連續、無縮頸和斷層，攪拌樁垂直度偏差≯0. 5 %。

4.3.3 土釘墻支護施工。土方開挖后進行修坡， 噴射混凝土采用干噴法，在噴頭處加入水， 并添加2 % ～5 %的速凝劑， 噴射第1 層混凝土厚30 ～50 mm，強度等級為C 20。用洛陽鏟造孔至設計深度， 并控制孔深、孔位、孔徑誤差。土釘采用Φ 48 mm鋼管加工，鋼管前端敲成扁平狀封閉， 管壁上沿長度方向每隔0. 5 m轉動90°設2個Φ < 8 mm相對的注漿眼，注漿眼從距離坑壁2. 0 m處開始設置直至管底，土釘主筋保護層厚度≮30 mm。土釘注漿采用從孔口向孔底壓漿， 孔內放置排氣管， 孔口采用止漿袋，注漿壓力≥0. 5 MPa， 確保注漿充盈系數≥1。鋼筋網為Φ 6. 5@200 ×200 mm雙向排列， 上下施工段之間以及水平加強筋的搭接采用焊接， 錨頭采用2Φ 16 mm通長加強筋壓于鋼筋網之上， 并與土釘主筋焊接。

4.3.4 內支撐施工與拆除。土方挖至壓頂梁底標高后，將圍護樁樁頂鑿除， 確保灌注樁進入壓頂梁50 cm， 同時按圖紙要求進行放線測量，保證支撐的平面幾何尺寸。支撐底模采用混凝土墊層， 墊層完成后進行鋼筋綁扎及側模施工?；炷敛捎肅 30預拌混凝土并摻早強劑，第1道支撐混凝土一次性施工完成，第2道支撐混凝土按支撐分布情況分5段施工?；炷翝菜B護， 其強度以同條件下養護試塊的試驗結果為判斷依據。 基坑開挖至坑底時，立即進行墊層和底板澆注。內支撐拆除前，先在支撐拆除部位的下方搭設人工操作平臺， 確保新澆注的地下室混凝土結構牢固、四周圍護穩定。當圍護樁與地下室外墻板之間的臨時支撐的強度達到設計強度的80 %后， 方可拆除第2道支撐； 完成地下2層全部底板，圍護樁與地下室外墻板之間的臨時支撐的強度達到設計強度的80 %后， 拆除第1道支撐。

4.4 基坑土方開挖

土方開挖分兩段、4層進行， 運輸道設置在中間空隙內， 由東大門出土。標高- 5. 00 m以上， 采用兩臺PC200反鏟挖機開挖；標高- 5. 00～ - 9. 7 m，采用4 ～6 臺PC200 反鏟挖機由西北區塊開始挖土， 陰角部位采用小挖機配合人工挖土、修土。隨挖人力緊隨修平支撐處土方，并澆墊層， 完成支撐梁及圍檁等工序。挖至設計標高以上200 mm時， 使用人工跟隨挖機作業， 使土方一次性挖至設計標高。

5 圍護監測

具體的監測點布置為:測斜觀管8根，深度30 m，每層支撐的內力監測設置12個點， 壓頂梁上布置8個沉降點。在施工期間，各監測項目每天觀測1次，如遇位移沉降及其速率增大時，則增加觀測次數。在整個基坑施工過程中，位移最大值為CX8 監測點，其值達28. 25mm（小于設計警戒值50. 00 mm）。沉降測量最大處為25.21 mm（位于基坑西北側）。最大支撐內力為基坑中部S2處，當第2道支撐換撐后，支護樁中部橫向力由地下室底板和換撐協調平衡，此時引起第1道支撐梁內力加大，監測值為4 517 kN 。

從監測結果來看，施工中各項監測數據均在預計范圍之內，基坑開挖對周圍道路管線及建筑物基本沒有影響。