淺談某建筑工程深基坑施工技術

【摘要】隨著我國高層建筑的不斷發展，地下空間的開發和利用變得越來越重要，深基坑設計與施工技術取得了長足的發展，各地都積累了較豐富的經驗。

文章結合工程實例，主要介紹了深基坑施工的施工部署、土方開挖、基坑降排水、基坑監測、應急措施等內容，旨在加強工程的施工技術水平及確保基坑的質量與安全，為同類工程提供一定的借鑒作用。

【關鍵詞】深基坑；深基坑施工；施工技術

1、工程概況

本工程位于廣州市越秀區中山一路與達道路交匯處，項目總建筑面積49504m2，建筑高度58.85m，東西向長91m，南北向寬61m；本工程共8層，其中地下室2層，地上部分為6層。基礎形式為筏板基礎。

該工程基坑深度約17.6m，基坑整體東西向100m，南北向80m。由于擬建工程距南側為一排2至7層房屋，距北側20m為8層大樓，距西側23m為6至15層住宅樓，基坑東側12m為23層大樓，并因為其獨特的地理環境和場地限制，因此在基坑支護設計中采用人工挖孔樁為護壁加內支撐的方案。

該方案經過計算維護結構的安全性，護壁樁采用直徑1.2米、間距1.5米人工挖孔樁，第一道水平支護體系采用鋼筋混凝土桁架內支撐，除東北角二、三道撐采用鋼筋砼內撐外，其余范圍第二、三、四道支撐采用錨索。

場地東南角為原有電子大樓兩層地下停車庫，高度約10米，建筑面積約6000m2，此部分既有建筑物須進行拆除。基坑施工中邊挖土方邊拆除既有建筑物，這是本工程的一項重難點工程。

基坑支撐平面布置圖如圖1、圖2所示。

圖1 第一道支撐平面布置圖

圖2 第二、三道支撐平面布置圖

2、場地概況

（1）基坑場地呈西高東低；

（2）場地東南角為原有電子大樓兩層地下停車庫，高度約10米，建筑面積約6000m2；

（3）工程地質情況

據鉆孔揭露，場地地層按成因類型自上而下分為：人工填土層、沖積層、殘積層、基巖層，各層分述如下：

1）人工填土層：

雜填土：主要由碎磚塊、磚渣、碎石、粘性土組成，厚度0.50～10.80 m，平均厚度2.70 m。

2）沖積層

粉質粘土：淺黃色、灰白色，硬塑，含少量中砂，厚度1.50～5.20 m，平均厚度為3.42m，層頂埋深0.50～4.00m。

3）殘積層

粉質粘土：褐紅色，硬塑為主，局部可塑，浸水易軟化。該層分布較廣泛，厚度1.40～15.60 m，平均厚度為7.86m，層頂埋深1.40～10.80m。

4）基巖

場地基巖以砂巖為主，局部為礫巖。巖層風化程度可分為以下四個風化巖帶：全風化巖帶，厚度1.00～17.50 m，平均厚度為6.28m，層頂埋深1.30～19.20m；強風化巖帶，厚度0.50～18.10 m，平均厚度為3.99m，層頂埋深4.50～37.30m。中風化巖帶，厚度0.60～5.80 m，平均厚度2.19m，層頂埋深5.20～42.60m（高程-30.36～6.74m）；微風化巖帶，厚度0.78～10.20 m，層頂埋深7.20～44.30m。

（4）水文地質條件

1）賦存于淺部填土層中的上層滯水，其主要來源為大氣降水、生活污水下滲而成，水量不穩定，一般水量不大。

2）賦存于基巖風化層的裂隙水，略具承壓性，主要賦存于風化裂隙較發育的強～中風化巖中，其水量受裂隙的發育特征及充填狀況控制，根據地方經驗，該層富水性中等。

3、施工部署

獨特的地理環境、狹窄的施工場地、邊進行土方開挖邊拆除既有建筑物，是本工程的重難點。經項目部綜合考慮，最終確定施工總體部署如下：

（1）由于該場地呈西高東低，因此考慮在挖孔樁施工前先將西側土方沿基坑開挖約3米至整個大地坪標高。

（2）土方開挖至基坑擋土墻后，開始護壁樁施工。

（3）待護壁樁施工完成之后，土方開挖至第一道支撐，同時拆除舊地下室頂板及負一層墻柱。土方裝卸車輛考慮從北側出入，出土汽車行走路線如圖3所示：

圖3 出土汽車行走路線一

（4）第一道支撐完成后，土方開挖至第一道錨索，以此往下至坑底，如圖4所示：

圖4 出土汽車行走路線二

（5）在土方開挖至第一道錨索的同時，拆除地下室負二層頂板及墻柱。

（6）在拆除地下室底板后，再往下開挖土層，其路線如圖5所示：

圖5 出土汽車行走路線三

（7）坑底平面布置排水溝，加設集水井。

（8）在其余土層開挖完成之后，開挖汽車坡道，并施工剩余錨索。

4、關鍵施工技術

4.1內支撐施工

4.1.1內支撐工藝流程

臨時立柱樁施工→舊大樓地下室板拆除→臨時立柱施工→基坑土方開挖至第一道鋼筋混凝土支撐梁底的墊層底面→鑿開支護結構與冠梁的連接面→鋼筋混凝土支撐墊層施工→綁扎支撐、冠梁、擋土墻鋼筋→支立側模板→澆筑混凝土（預留拆除鋼筋混凝土支撐梁的爆破孔）、梁邊護欄預埋鐵件→養護、拆模、清理→至臨時立柱中間位置時施工工字鋼連梁

4.1.2主要施工方法

（1）測量定位：采用全站儀將臨時立柱的中心定位，并打入控制樁。

（2）臨時立柱樁施工：采用人工挖孔樁，由于東南側臨時立柱位于原有二層地下車庫內，因此在施工此部分臨時立柱樁時，直接在車庫的底板上開始，將影響該部分孔樁施工的底板混凝土破除后進行施工。

（3）臨時立柱施工：

①根據基坑設計圖紙在現場加工臨時立柱，與樁鋼筋籠合為一體。

②車庫位置受影響不能施工立柱的位置提前定位并將此部分混凝土破除，以便立柱的施工。

③立柱與樁鋼筋籠吊裝并澆筑樁身混凝土。

（4）土方開挖：土方開挖至支撐梁底部，采用人工平整并澆筑砼墊層。車庫地下室頂板在挖孔樁施工期間按施工進度計劃拆除。

（5）支撐梁連接：支撐梁與冠梁連接部位首先剔除樁上浮漿，與臨時柱連接時在柱頂預埋鋼板，與支撐梁鋼筋焊接連接。

（6）支撐模板體系施工：車庫范圍內支撐體系直接利用車庫負一層底板作為支撐，搭設滿堂鋼管腳手架作為支撐梁體系并進行模板鋪設（包括側模）。其余范圍利用土面澆筑墊層后作為支撐。

（7）鋼筋加工、綁扎：按照圖紙及相關規范要求，對鋼筋進行下料、綁扎，驗收。

（8）側模支設：在車庫以外范圍內支設側模時采用吊模的施工方法進行施工，并拉線校正、標高控制，驗收。

（9）混凝土澆筑：采用C30商品混凝土澆筑，在澆注過程中，注意坍落度的控制和振搗，不能在支撐梁與冠梁交接處留置施工縫。

（10）混凝土養護：混凝土澆筑完成后，待混凝土強度達到1.2Mpa時，拆除側模并進行養護7天，保證混凝土面的濕潤。待混凝土強度達到100%時拆除模板進行下一道土方開挖。

（11）工字鋼連梁施工：當土方開挖至立柱中部時，按照圖紙要求，開始進行工字鋼連梁的施工，焊接過程中注意焊縫的飽滿及連梁的位置準確。

4.2錨索施工

4.2.1錨索施工工藝流程

4.2.2主要施工方法

（1）孔位放點

依照施工圖要求，測放出錨桿孔位，做出明顯標記，孔位允許偏差水平方向100mm，垂直方向50mm。

（2）機械就位

移動鉆機等設備，達到指定位置。檢查錨桿孔位位置，設置鉆機鉆進角度。

（3）成孔

鉆孔直徑采用150mm。鉆孔前，根據設計要求，定出孔位，作出標記，錨索水平方向誤差不應大于50mm，垂直方向孔距誤差不應大于100mm。鉆孔底部的偏斜尺寸不應大于錨索長度的2%，在鉆孔過程中需用鉆孔測斜儀控制鉆孔方向。嚴禁采用泥漿護壁成孔，如遇中細砂、卵石地層無法成孔時，采用帶護壁套管設備鉆進。終孔后清孔要徹底。

（4）錨索制作與安放

錨索選用低松弛預應力鋼鉸線。鋼鉸線應嚴格按設計尺寸下料，并預留出1～1.5m的張拉長度。按設計要求量出自由段與錨固段分別作出標記，在錨固段范圍內的錨索每隔1.5m穿一個架線環，兩架線環之間扎一道箍筋環。自由段的鋼鉸線應暫時放入塑料管內并涂黃油，在錨索端頭部安好導向帽后，平順放好待用。

錨索安放前檢查桿體質量和桿體組裝質量，安放時要防止桿體扭曲。注漿管要隨錨桿一起放入孔內，桿體頭部距孔底5～10cm。二次注漿管應密封好管口與出漿口，保證一次注漿時漿液不會進入二次注漿漿管。

（5）注漿

采用二次注漿工藝。錨索安設后，進行一次常壓注漿，注漿材料采用純水泥漿（水灰比0.4～0.45）。待一次注漿體強度達到5MPa（約24h）后，進行二次高壓注漿，注漿時間和壓力可根據注漿工藝通過試驗確定。二次注漿材料采用純水泥漿（水灰比0.45～0.5）。為提高水泥漿的早期強度，可加適量的早強劑。錨固體設計強度為25Mpa。

①一次常壓注漿

用高壓水沖洗鉆孔并安放錨索桿體完成后，即可進行錨索一次注漿，由于注入的水泥漿較孔內殘留的泥漿、清水比重大，故能依次將泥漿、清水置換出來，由孔底開始注漿，當孔口冒出的水泥漿與新漿相同時，再繼續注漿2分鐘即可。

②一次高壓注漿

撥出一節套管，在管內注滿水泥漿，并在管口加蓋高壓注漿帽，繼續注漿，管內水泥漿在高壓作用下，向錨固端土壤擴散，滲透壓縮周邊土體，穩定2分鐘后卸管，再撥出一節套管，并繼續上述過程，直至撥管至自由段時停止二次注漿，繼續撥管至完成。撥管后應注意檢查錨索桿體是否正確。

（6）腰梁施工

在注漿完成后，鑿出原護壁樁預埋的鋼筋及保護層，調直預埋鋼筋，與腰梁鋼筋錨固，支模澆筑混凝土。

（7）張拉錨固

錨索張拉前，應對張拉設備進行標定。當錨固體強度大于15.0Mpa并達到設計強度的75%后方可進行張拉。錨索張拉應按一定程序進行，錨索張拉順序應考慮鄰近錨索的相互影響。對于鋼鉸線的松弛、地層的徐變等因素造成的預應力損失，可進行補張拉，然后鎖定。

4.3土方開挖

4.3.1土方開挖工藝流程

方格網測放及復核→清除地表積水→場地測量放線→分層分段開挖→分層分段支護→基坑集水井排水溝施工→基礎施工

4.3.2施工方法

（1）土方開挖測量

土方開挖前對開挖區域加密平面控制網，根據土方開挖范圍、放坡尺寸、坑底作業面尺寸計算確定開挖的外輪廓線和坑底線并在適當位置設置長期的定位控制樁。依據控制樁用白灰灑出基坑上邊線和基坑底邊線，開挖時從坑底線開挖邊開挖邊修理邊坡、邊支護。控制土方開挖標高，利用水平儀隨時監控土方開挖深度，待邊坡支護工作完成之后將標高引測到支護面上。

（2）土方開挖

土方開挖采用機械大開挖，開挖前做好管線清查及保護工作，開挖時根據基坑支護設計，分層分段開挖，每層開挖約2m深，邊開挖邊進行邊坡修整和支護施工，直至挖至設計墊層標高以上300mm厚，嚴禁超挖。必須保證圍護結構強度達到設計要求及穩定后才能進行下一道土方的開挖。

4.3.3臨時坡道

為便于出土，設置一條臨時坡道。坡道位置根據第一道支撐平面布置圖，選擇在西側往下，根據開挖和支護及拆除地下室進度，放坡9度，并一直到基坑底部。坡道做法如圖6所示：

圖6 臨時坡道剖面圖

4.4內支撐拆除

4.4.1拆除方式

原計劃采用靜態爆破拆除水平混凝土支撐，受工期及場地條件限制，后改為人工切割、吊車和塔吊配合運輸的方式。對于豎向臨時立柱及剪刀撐和H型鋼連系梁的拆除采用氣割和吊車、塔吊配合進行拆除。

4.4.2水平混凝土支撐拆除

（1）遵循先拆除次梁，后拆主梁的原則。

（2）滿堂架搭設：采用模板的支撐體系，在水平支撐梁的位置搭設水平桿，鋪設鋼笆網及模板。

（3）使用水鉆機在支撐梁上鉆孔，將混凝土梁截成若干段，然后利用塔吊或吊車調走。在混凝土梁截斷前，須用汽車吊或塔吊把即將截斷的支撐梁用鋼絲網吊住，防止拆下的混凝土梁突然墜落。

4.4.3臨時鋼構拆除

（1）H型鋼連系梁、槽鋼剪刀撐拆除

利用模板支撐體系的滿堂架作為支撐操作體系平臺，采用塔吊將H型鋼或槽鋼吊住，采用氣焊將兩側連接于圓管柱上的兩端切割掉，再利用塔吊吊出基坑。

（2）圓管柱拆除

當鋼筋砼支撐及型鋼連系梁和剪刀撐拆除完成后，將圓管柱分成三段利用氣焊割斷，并采用汽車吊或塔吊吊出。

5、基坑降排水

本工程基坑開挖過程正值廣州的雨季，降雨頻繁，降雨強度大，直接影響基坑的開挖進度及基坑支護的安全。另外，本工程不僅緊鄰居民老建筑物，且基坑開挖深度達17.6m，在整個地下室施工階段，對基坑支護及基坑周邊的地基穩定性要求都相當高。因地理位置原因，本工程不適宜采用打井降水的方法，只能通過設置排水明溝、底板下盲溝、集水井及安裝潛水泵等措施有組織進行排水，以確保基坑的安全。

（1）基坑頂排水系統設置

在施工現場周邊（緊貼擋土墻邊）設置排水明溝，水溝凈寬300mm、起坡點為250mm，坡度為3‰，溝端設集水井，集水井兼作沉淀池。所有基坑頂外環排水溝及集水井均加蓋板，水溝及集水井定期派人清理。

（2）土方開挖過程中基坑內排水設置

基坑內的水源主要有：①雖基坑支護已采用孔樁護壁緊貼的方式進行止水處理，但不能達到100%止水，還是有部分地表水滲出；②現場錨索施工采用的是以水鉆方式為主，施工過程產生的泥漿水也比較大；③基坑內的雨積水；④舊防空洞、獨立柱孔樁內、原地下車庫等前期積藏的水因無法提前全部抽干而遺留下來的積水。故土方開挖過程中，基坑內的水量還是相當大，能否快速有效排水直接影響土方的開挖進度。結合基坑內還有一道鋼筋砼桁架支撐（局部三道）三道錨索的施工任務的特點，排水以臨時開挖土溝、就近沉淀、快速提升強排為主。

在挖土過程中，始終遵循邊挖土、倒土，邊挖溝引水的原則，盡可能把水往臨時集水坑引水，以利于集中排放。特別是在基坑支護四周的錨索施工工作面邊，必須先挖溝引水，且水位要控制在施工面500mm以下，以避免錨索設備在泥水中作業而影響質量。為了保證潛水泵的正常工作，所有潛水泵套上竹制籮筐加以保護。

（3）基坑底排水系統設置

1）地下室外墻與孔樁支護間有1m的間隙，可充分利用此間隙，設置基坑底外環排水溝及集水井。集水井共設8個，分別分布在基坑底四個角及南北和東西向盲溝端點，集水井尺寸為2000×1000×1000mm，水溝凈寬300mm，起點深250mm，平均坡度為3‰，坡向附近集水井。

2）本工程地下室底板的東西向及南北向各有一條后澆帶，盲溝就設在地下室后澆帶下，底板下的水流可以匯集到盲溝，并通過盲溝排到集水井。

盲溝的做法：盲溝內填粒徑為60～100mm的礫石。周圍與土層接觸的部位設置粒徑為5～10mm粗砂或小碎石做濾水層。基坑降排水的合理組織，使得基坑施工順利完成。

6、基坑監測

深基坑工程施工過程中往往會引起支護結構內力和位移以及基坑內外土體變形而發生種種意外，因此需要通過施工監測對得到的信息進行分析，及時發現問題，為施工提供及時的反饋信息，制定應變措施保證基坑開挖及結構施工安全。

本工程基坑監測項目的主要內容包括：基坑支護結構頂部水平位移監測、基坑水位監測、臨近路面沉降觀測、臨近建筑沉降觀測、基坑周邊地面沉降觀測、建筑物傾斜觀測、支撐頂部沉降監測、基坑錨索拉力監測、基坑支撐應變監測、基坑圍護結構測斜。

歷經5個月的監測，監測結論為：基坑及臨近各測點變形較小，基坑變形趨于穩定。基坑監測的有效進行，使得本工程基坑施工在保證安全的前提下按時保質完成。

7、結 語

經過嚴密的施工部署，合理的土方施工安排，有效的降排水措施，及時的基坑監測反饋，本工程在較少的時間內完成了深基坑施工。監測結果顯示，基坑周邊建筑物安全穩固，均能正常使用。深基坑工程是一個系統工程，涉及工程地質、水文地質、工程結構、施工工藝和施工管理。深基坑工程的施工質量直接關系著工程質量、成本及進度，在整個施工過程中占有重要地位。在深基坑施工中，要根據工程實際情況，靈活合理確定開挖方式，縮短施工工期；要科學確定分層開挖深度，堅持分段開挖的原則以控制變形；要加強施工監測，指導土方開挖；這樣才能保證工程質量和施工安全。

參考文獻：

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