深基坑圍護結構施工技術及其突發事故的處理

何建波 王 俊 張省華 徐 龍

上海綠地建筑工程有限公司 上海 200063

1 工程概況

1.1 一般概況

背景工程為人防地下車庫，位于昆山市花橋鎮，為地下2層框架結構，地庫大面積開挖深度為9.20 m，集水井開挖深度為10.20 m。

1.2 周邊環境

本地庫地處場地內部，距離周邊市政管線和市政道路較遠，在基坑開挖范圍以外。地庫結構外墻距用地紅線尚遠，但基坑四周鄰近在建的號房共計11棟，為14～34層高層住宅樓，地庫基坑圍護結構距號房最近為1.50 m，最遠的距離基坑邊31 m。待地庫開挖時周邊號房已經結構封頂，且周邊號房底板底標高為-4.70 m及-6.70 m，地庫的挖深標高為-9.30 m，最大高差4.60 m，因此地庫周邊的環境保護主要是針對在建住宅樓及其工程樁。

1.3 地質情況

擬建場地屬長江三角洲濱海平原相地貌類型，為古河道沉積區，土層主要由雜填土、黏性土、淤泥質土、粉土及砂土等組成。地下水淺水位年變化幅度約1 m，常年最高淺水位埋深0.50 m，承壓水主要賦存于⑨層細砂層中，埋深約70 m，故本場地承壓水對工程建設無影響。

1.4 基坑圍護結構概況

基坑圍護結構形式為：外排止水帷幕采用φ850 mm三軸水泥土攪拌樁，內排圍護樁采用混凝土強度等級為C30的φ800 mm鉆孔灌注樁，再加2道強度等級為C30的鋼筋混凝土支撐。同時，考慮到施工道路、挖土操作面及混凝土澆筑等情況，故在第1道支撐上布置棧橋板，如圖1所示，其中陰影部分為棧橋。

圖1 第1道支撐平面及土方開挖流程

1.5 主要施工難點

本工程為地下2層車庫，基坑深、地下水位高，基坑四周11棟高層住宅已完成結構封頂且局部距基坑較近，導致施工現場圍護支撐體系、止水帷幕體系、高層建筑物監測等存在一些難以解決的問題。

2 基坑圍護結構工程施工

2.1 基坑圍護結構形式

基坑外排采用φ850 mm三軸水泥土攪拌樁止水，內排采用φ800 mm鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，另加2道鋼筋混凝土支撐。基坑圍護施工的場地平面布置如圖2所示，基坑圍護結構剖面如圖3所示。

2.2 基坑圍護樁施工

1）水泥土攪拌樁施工。止水帷幕采用φ850 mm三軸水泥土攪拌樁，樁間搭接0.85 m（打一套一），水泥強度等級為P.O 42.5，水泥用量為25%，水灰比1∶0.5。采用一噴一攪方式，攪拌頭提升速度控制在1 m/min以內，注漿泵出口壓力控制在0.40～0.60 MPa。樁與樁搭接時間不應超過24 h，若超過24 h，則第2根樁在施工時要增加注漿量20%左右，同時減慢提升速度；如因相隔時間太長，致使無法搭接的，則要在外側補1～2根攪拌樁，以確保將來基坑開挖時不至于大量漏水。攪拌樁施工完成28 d后，方可進行基坑開挖。

圖2 基坑圍護施工平面布置示意

圖3 基坑圍護結構剖面示意

2）圍護鉆孔灌注樁施工。鉆孔灌注樁樁身混凝土設計強度等級為C30，混凝土保護層厚35 mm，鉆孔灌注樁采用的水泥強度等級不得低于P.O 42.5，嚴禁采用快硬性水泥，不同品牌、強度等級、廠家的水泥不得用于同一根樁內。鋼筋籠主筋采用焊接，搭接長度為雙面焊5d，單面焊10d，主筋接頭間距不小于1 m，同一截面鋼筋接頭不得大于總根數的1/2。鋼筋籠必須采用兩點起吊，確保垂直度。試件采用邊長10 cm的試模制作，每根樁不少于1組，采用標養。

3）格構柱及立柱樁施工。格構柱所有鋼構件采用的鋼材均為Q235，所有焊縫均為滿焊，焊縫高10 mm，焊條型號為E43型。立柱樁采用鉆孔灌注樁，立柱樁φ850 mm，施工要求同圍護鉆孔灌注樁，內插格構鋼立柱，格構柱插入立柱樁內長度不小于2 m，插入時嚴格控制頂端標高，防止格構柱頂低于第1道支撐底面。格構柱錨入第1道支撐梁內500 mm處，垂直度控制在1/200內，中心偏差值為-10～+10 mm。穿過底板的立柱樁在底板中需加焊止水片，防止地下水滲入。

4）壓密注漿施工。由于水泥土攪拌樁與鉆孔灌注樁之間的間隙存在土體，此部分砂性土及粉性土容易在開挖和降水過程中流失，造成水泥土攪拌樁折斷，從而使止水帷幕局部失效而引起滲漏，因此在攪拌樁與灌注樁之間的間隙處采用壓密注漿的形式進行填充。壓密注漿漿液的水泥（P.O 42.5級）∶水=1∶0.5，注漿管分層厚度為0.50 m，注漿流量為6～8 L/min，單點注漿量為30 L。

2.3 降水施工

本工程基坑降水采用真空深井泵降水結合輕型井點降水。按設計要求，深井泵按每350 m2布置1口，基坑內共設置37口井；輕型井點降水沿基坑周邊均勻布置，分3次降水，每次12套，共36套（圖4）。

圖4 深井降水平面布置示意

2.4 土方開挖、支撐施工

土方開挖流程為：設備進場→平整場地→深井降水→深井降水預降7 d后開始第1層土方開挖，開挖至基坑標高-1.65 m→圈梁、第1道鋼筋混凝土支撐、棧橋施工→混凝土養護→第2層土方開挖至第2道支撐底標高-6.30 m→第2道鋼筋混凝土支撐和混凝土圍檁施工→開挖第3層土方至基坑底標高-9.30 m（其中包括電梯井深坑部位挖土）。

開挖原則：基坑土方開挖共分3層進行，土方開挖總體流向為由西向東，按照后澆帶進行分段，共分為6個流水段；后段土體開挖須待前段支撐或底板強度達到80%以上；第2層土方開挖須在第1道支撐全部完成7 d后；第3層土方開挖須在第2道支撐全部完成7 d后，且開挖進度與底板施工需同步進行，開挖長度不能超過底板澆筑段50 m。

由于支撐分段施工，每次澆筑支撐混凝土要記錄日期，確保下道土體開挖時，支撐混凝土強度滿足設計要求[1,2]。

3 基坑施工遇到險情及監測數據報警的處理

3.1 基坑漏水處理

3.1.1 第1次堵漏

在31#房處施工開挖到第2道支撐底標高時，圍護壩體出現1個φ30 cm的缺口，發生大量漏水的情況，水流又大又急，搶險人員無法在里側進行封堵，只能把已開挖的土體回填，回填范圍以透水部位為中心半徑為10 m的范圍內，并進行壓實。再從原高壓旋噴樁部位用雙液注漿進行加固，深度為至坑底以下2 m。坑外加固完成，隔天再將回填土體開挖，在原來滲漏點處插入導流管，并在其周邊利用快硬水泥進行封堵，最后再將引流管進行結扎。

3.1.2 第2次堵漏

在開挖第3層土體時，同一個部位，在標高-8.00 m處又出現嚴重滲漏，再次回填后，經研究決定仍采用坑外雙液注漿。由于此處坑外地下障礙物較多，一般的取孔機打不下去，故借用檢測中心鉆心取樣的機械設備進行打孔，深度至坑底以下2 m。經過2 d的注漿，監理也進行了旁站，本次注漿充分、到位，再開挖時未見滲漏現象。

此處土體挖至坑底標高-9.30 m后，為了防止此處再發生滲漏現象，故在鉆孔灌注樁上進行植筋，做1道長10 m、厚300 mm的鋼筋混凝土擋墻，位于坑底以下500 mm、坑底以上1 500 mm處。

3.2 支撐軸力超報警值的處理

隨著第2層土體的開挖，基坑西段第1道支撐的CL2、CL4、CL5三個軸力監測點的數據不斷上升，其中，CL2軸力一度突破4 500 kN，設計報警值為3 000 kN。在監測報告所反映出的軸力不斷上升過程中，多次同設計匯報此情況，催促設計進行復算，并出書面文件將2道支撐的軸力報警值提高至5 500 kN，此后支撐軸力均未超過5 500 kN。

3.3 立柱樁上浮及支撐裂縫處理

1）在第2層土體開挖后，監測報告顯示第1道支撐①～⑧軸立柱樁上浮變化量比較明顯，在35 mm上下浮動。雖未達到報警值，但此時我們也高度警惕，并及時與設計取得聯系，經設計現場查看后進行復核，并將立柱樁上浮35 mm報警值調整為40 mm，同時加強立柱上浮監測及周邊號房的監測。

2）在第3層土體開挖后，第1道支撐立柱樁上浮變化量繼續增加，尤其是①～ 20 軸變化量最大，監測數據達到報警值，最高為50.20 mm。在此期間也發現多處上浮較大的立柱樁與支撐梁交界處兩側有頭發絲粗細的細小裂縫，圍檁梁與支撐梁交界處也發現細小裂縫，深度最大的達20 cm，后由建設單位組織各參建方一起對此細小裂縫進行查看研究，認為此類裂縫可能為伸縮裂縫，可待進一步觀察，如深度不增加就不會產生大的影響。同時設計也作出書面要求，如立柱樁連續3 d超過報警值需采取加載措施，現場依據就地取材的原則，在立柱樁兩側支撐梁壓砂袋或臨時堆載整捆鋼筋，加載質量每延米300 kg，應盡快將鋼筋吊入基坑內反壓在立柱樁周邊，并且加快澆筑底板混凝土，以確保立柱樁不再上浮。目前，底板已完成，立柱樁上浮情況也已穩定。

3.4 深井降水廢棄后的降水處理

在深井降水因濾頭堵塞而被廢棄的情況下，經研究決定采取二級輕型井點降水。先在標高-1.65 m處布置深6 m的輕型井點降水，降水7～10 d后進行開挖，開挖到標高-6.30 m后，在支撐部位再布置深3 m的輕型井點降水，降水2～3 d，滿足支撐施工要求后拔除，再更換深6 m的輕型井點降水，其他位置直接布置深6 m的輕型井點降水，通過采取上述方法保證降水滿足施工要求。實際效果比較理想，能滿足施工要求。

3.5 挖土進度超過基礎底板結構施工進度的處理

第3層土方開挖先定出原則：必須在第2道支撐全部完成7 d后，且開挖進度與底板施工須同步，開挖長度不能超過底板澆筑段50 m。采取此原則一是能確保底板施工有一定的工作面，二是能使基坑圍護的變形量不至于過大，三是萬一基坑出現險情能及時利用未挖土體及時回填。

但在實際挖土過程中，由于挖土進度快，底板施工慢，導致挖土量超過以上原則范圍。經多方責令要求挖土單位停止挖土，同時加快基礎底板施工進度，確保了基坑及施工的安全。

3.6 高層住宅樓沉降及垂直度監測的處理

本基坑工程監測需對1個單元住宅樓設6個監測點、對2個單元的住宅樓設8個監測點。監測內容主要有本期標高、本期沉降、變化速率及累計沉降等。基坑監測從圍護樁開始施工時就進行檢測，直至澆筑地下車庫最后1塊頂板混凝土。監測結果顯示，本期最大沉降為1.10 mm，累計沉降最大值16.80 mm，兩者均未達到2 mm、20 mm的報警值。

4 實施效果

目前，地下車庫已投入使用多年，11棟住宅樓也交付入住多年。通過對地下車庫的查看，地庫外墻內側沒有出現滲水現象，11棟住宅樓的沉降觀測數據也在規范允許范圍內。因此，本工程實施效果良好，達到預期的施工目標，可供類似反施工程序（正常施工程序是先基坑后主體）的房地產項目基坑圍護工程借鑒[3,4]。