深基坑施工過程的控制要點

□文/于潔

深基坑施工過程的控制要點

□文/于潔

在現(xiàn)代建筑工程中，為適應(yīng)城市建設(shè)的飛速發(fā)展，深基坑及超深基坑工程日益增多，而復(fù)雜的水文地質(zhì)情況及周邊環(huán)境導(dǎo)致了深基坑是一項綜合性很強(qiáng)的工程。文章結(jié)合天津地鐵3號線和平路站的施工案例就基坑圍護(hù)、坑內(nèi)降水、基坑開挖、支撐、止水堵漏、基底加固和基坑監(jiān)測等幾個方面進(jìn)行簡要闡述。

深基坑；施工；復(fù)雜環(huán)境；控制措施

深基坑工程具有很強(qiáng)的區(qū)域性，如黃土地基、砂土地基、軟粘土地基工程等地質(zhì)條件不同的地基中，基坑工程差異性很大。地質(zhì)條件的復(fù)雜性、不均勻性，往往造成勘察所得到的數(shù)據(jù)離散性很大，難以代表土層的總體情況且精確度較低。因此，深基坑開挖要根據(jù)本地具體情況因地制宜，下面以天津地鐵3號線和平路站為例對深基坑施工過程中的控制要點進(jìn)行簡要論述。

1　工程概況

天津地鐵3號線和平路站為地下3層14m島式曲線站臺車站，車站外包總長133.47m，標(biāo)準(zhǔn)段總寬28m，車站主體占地面積8400m2。主體結(jié)構(gòu)為多層多跨箱形框架結(jié)構(gòu)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800、1000、1200mm三種厚度連續(xù)墻，最大深度53.7m，屬于典型的超深異型基坑，基坑最窄處約25m，最寬處達(dá)86m，基坑受力復(fù)雜，基坑變形控制難度大。

2　地質(zhì)情況

天津地下潛水位埋深淺，離地表面0.4～2.1m，淺部的粉土或砂土層中的地下水具有微承壓性，深部影響范圍內(nèi)存在承壓水頭較高的承壓含水層。潛水與微承壓水的相互滲透補(bǔ)給又進(jìn)一步增加了地質(zhì)條件的復(fù)雜性且本站的4個陰角部位未設(shè)止水鋼板，容易出現(xiàn)涌水、涌砂等而引發(fā)的重大工程事故。

3　基坑圍護(hù)

基坑開挖深度超過10m、基坑平面面積1 000m2時，鋼板樁、混凝土板樁、攪拌樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，一般難以抵抗側(cè)向土水壓力，因此本工程采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻具有施工振動小、噪音低、對周邊環(huán)境無擾動、墻體剛度大、阻水性能好、施工安全等優(yōu)點，但如果結(jié)構(gòu)處理不好，墻身質(zhì)量得不到保證，亦會削弱其受力性能和抗?jié)B能力，給基坑工程帶來不利影響，因此要保證基坑順利開挖首先要保證地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量同時也要考慮地下連續(xù)墻施工對周邊建筑物的影響。

3.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)閉合

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要作用是防水和檔土，如結(jié)構(gòu)沒有閉合，基坑開挖時極可能出現(xiàn)滲漏水的情況，因此尤其是超深異性基坑更加需要形成連續(xù)整體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)以封閉基坑，應(yīng)綜合考慮施工現(xiàn)場及施工設(shè)備等因素合理設(shè)計地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)形式，便于基坑開挖。

由于基坑開挖受地下承壓水的影響，如條件允許，地下連續(xù)墻的深度應(yīng)盡量考慮隔斷影響基坑開挖的承壓水層，以最大限度斷絕基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系，保證基坑內(nèi)外的穩(wěn)定，見圖1。

圖1　工程地質(zhì)與基坑開挖面圍護(hù)結(jié)構(gòu)相對關(guān)系

3.2成槽應(yīng)控制塌方

如基坑深度范圍內(nèi)地層復(fù)雜（包含填土、砂層等），成槽過程中極易塌孔，會影響到地下連續(xù)墻的施工和質(zhì)量，可采取以下措施控制塌方。

1）加固地基。如果地基軟弱，影響地下連續(xù)墻施工時重型機(jī)械的行走作業(yè)，可以采用換填土的方法加固地基或者延長導(dǎo)墻的深度；如果導(dǎo)墻附近塌方較嚴(yán)重，開挖置換土工作量大且影響后道工序的施工進(jìn)度時，可根據(jù)現(xiàn)場情況在導(dǎo)墻附近采用水泥攪拌樁加固或者單液注漿填充加固，同時應(yīng)考慮對建筑物地基的加固，可采用豎向封閉注漿和斜向加固注漿相結(jié)合的方式。

2）確保成槽過程中砂質(zhì)粉土的穩(wěn)定。控制泥漿指標(biāo)、確保泥漿質(zhì)量，如單純采用泥漿無法滿足成槽護(hù)壁要求，可根據(jù)周邊情況進(jìn)行地下連續(xù)墻預(yù)降水，通過降水，一方面抬高了泥漿液面和地下水頭的壓力差，增加了槽段的穩(wěn)定，另一方面固結(jié)砂質(zhì)粉土層，保證該層土在成槽中的穩(wěn)定。

3）加強(qiáng)對周邊建筑的保護(hù)。為保證地下連續(xù)墻施工過程中周邊建筑物安全，地下連續(xù)墻施工前在基坑與建筑物間可設(shè)置隔離樁、攪拌樁或水泥土墻進(jìn)行保護(hù)。隔離樁樁徑φ800mm，間距1 200mm，深度分別為28、55m。為保證隔離樁間的檔土及止水效果，在淺隔離樁之間采用φ600mm旋噴樁，深27m，深隔離樁之間采用2根φ600mm@400mm旋噴樁，深36m，咬合厚度250mm。

4　基坑降水

降水有利于基坑施工但也直接影響到基坑外建筑物的穩(wěn)定性，基坑周邊重要歷史保護(hù)建筑物較多，此類建筑物對地層沉降反映明顯，因此對基坑開挖以及基坑降水操作要求較高。為減少降水對坑外環(huán)境的影響，降水運行控制期間，嚴(yán)格執(zhí)行“分層降水、按需降水、動態(tài)調(diào)整”的降水原則，保持水位在開挖面下1m左右，盡量減少坑外水位下降導(dǎo)致的環(huán)境變化。

當(dāng)坑外觀測井內(nèi)的水位下降超過自然變化的最大值時，應(yīng)加密監(jiān)測次數(shù)，當(dāng)?shù)孛娉两党^警戒值，必要時應(yīng)考慮進(jìn)行地下水回灌，回灌井另行根據(jù)沉降情況進(jìn)行布設(shè)。

5　基坑開挖及支撐

深基坑工程的開挖，必將引起周圍地基中地下水位變化和應(yīng)力場的改變，導(dǎo)致周圍地基土體的變形，對相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)產(chǎn)生影響。所以應(yīng)盡量做到邊施工、邊監(jiān)測，還要遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，隨挖隨撐，對稱均衡，限時限量，嚴(yán)禁超挖”的原則，加強(qiáng)對整個深基坑施工過程的控制，保證工程順利、安全地完成。

5.1深基坑工程具有較強(qiáng)的時空效應(yīng)

深基坑的深度和平面形狀，對深基坑的穩(wěn)定性和變形有較大影響。在深基坑設(shè)計中，要注意深基坑工程的空間效應(yīng)。土體蠕變體，特別是軟粘土，具有較強(qiáng)的蠕變性。作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力隨時間變化，蠕變將使土體強(qiáng)度降低，使土坡穩(wěn)定性減小，故基坑開挖時應(yīng)注意其時空效應(yīng)。

由于和平站基坑深達(dá)31.5m，周邊近距離有歷史風(fēng)貌性建筑需要重點保護(hù)，因此基坑開挖過程中，注重“時空效應(yīng)”，控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形對于本工程尤其重要。基坑開挖階段，嚴(yán)格進(jìn)行分段、分層對稱開挖，及時架設(shè)支撐以減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。挖至基底時避免因超挖而對原狀土的擾動，及時跟上基礎(chǔ)墊層的施工，以抵抗基底隆起變形并形成底層支撐，降低基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形速率。

5.2開挖前先對地下連續(xù)墻接縫進(jìn)行探孔

在基坑施工過程中，在開挖前對有可能出現(xiàn)滲漏水的接縫處提前進(jìn)行探孔，用洛陽鏟沿接縫的位置向下挖探孔，探孔深度為開挖面下2m，確保如無滲漏或冒水現(xiàn)象后方可進(jìn)行該接縫土方開挖。

5.3對開挖出的地下連續(xù)墻接縫進(jìn)行處理

開挖地下連續(xù)墻接縫存在夾泥的部位，清除夾泥后，及時噴射防滲、早強(qiáng)混凝土。噴錨厚度10～15 cm，掛φ8mm@100mm鋼筋網(wǎng)，焊φ22mm@200mm水平筋與連續(xù)墻鋼筋牢靠連接。對露筋地下連續(xù)墻及時進(jìn)行噴射防滲、早強(qiáng)混凝土。

5.4深基坑土方開挖對工期的要求

由于深基坑開挖深度一般較大，工程量比淺基坑增加很多。抓緊施工工期，不僅是施工管理上的要求，它對減小基坑變形，減小基坑周圍環(huán)境的變形也具有特別的意義。

在和平路站一級基坑施工過程中，第二道支撐為鋼筋混凝土支撐，按正常施工順序，先施工底板，然后拆除第二道混凝土支撐，再施作邊墻、頂板，拆撐和邊墻施工至少需要20d。經(jīng)與各方仔細(xì)研究分析后，采用合建模式，即施工混凝土支撐時預(yù)埋邊墻鋼筋，見圖2，這樣二道撐上部邊墻鋼筋模板與下部土方開挖時同時施工，待底板施工結(jié)束后馬上進(jìn)行邊墻混凝土澆筑，節(jié)約工期至少15d。

圖2　腰梁邊墻合建

6　止水堵漏

止水堵漏是城市地鐵深基坑施工的重點、難點、風(fēng)險點，盡管在開挖前已對基坑周邊進(jìn)行止水加固處理，但隨著基坑的開挖，基坑內(nèi)外水頭差也隨之不斷增加，同時也加大了地下連續(xù)墻接縫及陰角處滲漏水的風(fēng)險，如出現(xiàn)涌水涌砂，若不及時進(jìn)行處理，很容易造成周邊地表沉陷，危及周邊建筑物安全。

6.1加強(qiáng)基坑內(nèi)滲漏水情況的監(jiān)測

堵漏關(guān)鍵在于及時，所以在基坑開挖過程中要時刻進(jìn)行巡查，尤其是地下連續(xù)墻接縫、陰角處更加不能放松警惕。

6.2基坑滲漏水的處理措施

首先要選擇有經(jīng)驗的專業(yè)施工隊伍進(jìn)行施工，這樣在出現(xiàn)險情時才能提供強(qiáng)有力的技術(shù)保證。如果開挖過程中地下連續(xù)墻發(fā)生滲漏，可視滲流部位、流量、滲漏點大小分別采用下列方法進(jìn)行處理：

1）如果滲漏點局限于開挖面以上且滲漏量不大，宜采用雙快水泥埋管用水溶性聚氨酯注漿封堵；若滲漏量較大，在滲漏點打入泄水管，用雙快水泥封堵泄水管周圍，待周圍封堵材料達(dá)到強(qiáng)度后注水溶性聚氨酯或雙液漿；

2）如果滲漏點延伸至開挖面以下，應(yīng)在基坑外滲漏點附近壓注單液漿或水泥-水玻璃雙液漿，注漿采用壓力控制，最高壓力不得超過0.3 MPa；若流量較大，應(yīng)在基坑內(nèi)局部回填砂袋碼壓密實并打入泄水管減壓，同時在基坑外滲漏點附近壓注單液漿或水泥-水玻璃雙液漿封堵；

3）如果滲漏水流混濁，夾砂夾泥且滲漏量較大，應(yīng)注意滲漏點附近可能存在嚴(yán)重的土體流失，出現(xiàn)空洞，此時嚴(yán)禁重型機(jī)械靠近，立即對基坑進(jìn)行回填，打入泄水管減壓并采取基坑外注漿填補(bǔ)空洞，同時可在基坑內(nèi)采用高性能堵漏材料進(jìn)行水平注漿處理，必要時澆筑混凝土。

7　基底加固

深基坑開挖深度大，應(yīng)考慮承壓水的頂托力對基坑底板造成的突涌破壞。基坑突涌要事先預(yù)防，以基坑降水為主要措施，降水過程中對觀測井進(jìn)行密切監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)有基底突涌，立即啟動周邊的降壓井，實施承壓水降壓，直至突涌停止并詳細(xì)分析發(fā)生突涌的原因，指導(dǎo)下步降水運行管理。

為改善基底土體，提高基坑開挖階段被動區(qū)土體的側(cè)壓力和基底的抗涌，應(yīng)對深基坑的基底土體進(jìn)行加固處理，目前可采用的土體加固主要手段有分層壓密注漿加固、旋噴樁加固和水泥攪拌樁加固，由于采用旋噴樁加固在砂層中成樁效果不理想，而水泥攪拌樁加固施工周期較長，對基坑內(nèi)的土體擾動大，易產(chǎn)生基坑失穩(wěn)、縱坡不穩(wěn)等現(xiàn)象，而采用分層壓密注漿進(jìn)行加固，對基坑內(nèi)土體擾動小，施工周期短，當(dāng)采用雙液漿加固時，漿體進(jìn)入土體后，早期固結(jié)快，漿液不易流失，為基坑開挖創(chuàng)造條件。

8　結(jié)語

本文重點介紹了基坑圍護(hù)、坑內(nèi)降水、基坑開挖、支撐、止水堵漏、基底加固和基坑檢測在深基坑施工過程中的風(fēng)險控制措施詳細(xì)分析了施工過程中存在的風(fēng)險因素并提出了解決方案，本工程對天津地區(qū)軟土地基深基坑工程施工具有很好的參考價值。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.019

□TU47

□C

□1008-3197（2015）03-49-03

□2015-02-16

□于潔/女，1988年出生，碩士，天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司第二建設(shè)管理中心，從事地鐵技術(shù)管理工作。