某職工住宅樓深基坑防護及監測技術

王竹青

摘要： 結合工程實例，闡述了深基坑圍護結構的設計方案、施工關鍵技術、監控量測及數據分析處理的方法。

Abstract： Combined with engineering examples， this paper expounds the design scheme， key technology of construction， monitoring measurement and the method of data analysis and treatment of deep foundation pit enclosure structure.

關鍵詞： 深基坑;圍護結構;施工技術;監控量測;回歸曲線

Key words： deep foundation pit;enclosure structure;construction technology;monitoring measurement;regression curve

中圖分類號：TV551.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）07-0099-03

0 引言

近年來，隨著城市建設的發展，建筑物的規模日趨龐大，高大建筑往往伴隨著深大基坑，且城市建筑的深大基坑通常地處城市的繁華中心地帶，所以基坑防護的安全可靠性顯得尤其重要。故深基坑圍護結構的設計和施工成為地下工程領域的研究重點及難點，采取什么樣的圍護方案確保基坑施工的絕對安全，且經濟合理，已成為廣大工程技術人員急于解決的問題。本文通過工程實例對深基坑圍護方案及監測分析技術進行了總結，為往后的深基坑圍護方案設計、施工及監測積累借鑒經驗。

1 工程簡介

中鐵十七局第一工程有限公司職工住宅綜合樓基坑圍護工程位于太原市小店區人民北路以西，中鐵十七局中心醫院以北。本基坑南北長約80m，東西寬約50m。基坑開挖底標高為-11.450（765.0），基坑圍護設計深度H為10.0m。安全等級為一級，使用年限為兩年。

該基坑東側為人民北路，西側為中鐵十七局一處六層住宅樓，北側紅線外為鋼結構2層菜市場，南側為中鐵十七局中心醫院，如圖1所示。

基坑范圍內自上至下主要由雜填土、粉土、粉質粘土、粉細砂、粉質粘土等組成。實測地下靜止水位埋深介于3.6～4.4m之間，靜止水位標高介于-5.77m～-4.92m之間。

2 支護方案的確定

①本著技術先進、經濟合理、保護環境和安全適用的原則，考慮到工程地質情況、施工工期及周邊施工現場條件等，結合當地施工經驗，并進行了多種方案的研究與比選，最終決定基坑周圈采用SMW工法加兩道預應力型鋼組合式支撐。止水帷幕采用三軸水泥攪拌樁，降水采用坑內管井降水，基坑圍護結構如圖2所示。

②單排三軸水泥攪拌樁樁徑850mm，咬合250mm，樁長19.0m，樁頂標高為-2.950m;采用套接一孔法，二噴二攪工藝。水泥均采用42.5級普硅水泥，每立方米水泥用量不小于360kg（基坑西側不小于400kg）。樁體無側限抗壓強度要求不小于0.8MPa。

③三軸水泥攪拌樁內插入H型鋼700×300×13×24（Q235），H型鋼長度為18.0m。H型鋼插一跳一，間距1200mm。

④冠梁高度600mm，寬度為1200mm。梁頂標高均為-2.950m。混凝土等級：C30。

⑤預應力型鋼組合支撐的所有鋼構件均在工廠定制，并且均以10.9級M24×8.0高強螺栓連接，螺栓材料為20MnTiB;支撐為H350×350×12×19型鋼，Q345b;型鋼圍檁為H400×400×13×21型鋼，Q345b，型鋼圍檁內焊接加勁板，在三角件部位和支撐連接部位按每道圍檁1塊/1000，其余部位按1塊/3000布置;立柱、橫梁均為H300×300×10×15型鋼，Q235。

3 圍護結構施工關鍵技術及措施

①水泥攪拌樁施工前對施工機械及設備進行檢查維修，核實鉆頭直徑，以確保施工連續順利進行;做好水泥漿的配比、制備及過濾，控制提鉆桿速度，確保均勻噴漿攪拌;嚴格進行樁位定位，施鉆時使鉆桿保持垂直，以最大能力確保帷幕樁的搭接咬合尺寸;相鄰樁體的施作時間間隔要控制在12h內;攪拌樁施作按二噴二攪工藝，水灰比為1.5～1.8。在基坑西側施工時，嚴格控制施工速度，每天施作攪拌樁控制在5幅以內，同時速凝劑的摻入適量增加。

②當施作三軸水泥攪拌樁存在難度，或帷幕樁施作時出現中斷而致使出現薄弱搭接處時，采用雙重管高壓旋噴樁對帷幕樁實施補樁。雙重管高壓旋噴樁樁徑600mm，樁相互搭接咬合200mm，樁頂標高-1.450，樁長19.0m。水泥均采用42.5級普通硅酸鹽水泥，每延米水泥用量 250kg。樁體無側限抗壓強度要求不小于4MPa。

③在基坑西側，既有住宅樓的東側采用雙重管高壓旋噴樁預加固措施，在三軸攪拌樁施工前完成，樁頂標高-1.450，樁長15.0m。

④型鋼插入和拔除。型鋼插入前對型鋼表面清灰除銹，檢查其直線度，焊接接長的質量，在干燥狀況下刷涂熱融的減摩劑。為便于起拔回收型鋼，采用油氈等硬質隔離材料將型鋼與冠梁砼隔。宜在攪拌樁施做完成30min內進行插入型鋼，插入型鋼采用特制的牢固定位導向架。本項目型鋼插入主要依靠自重下沉到位，同時輔以帶有液壓鉗的振動錘壓入。型鋼下沉到位后用吊筋固定型鋼，待攪拌樁硬化達到一定強度后撤除吊筋與槽溝定位型鋼。當主體地下結構施工完成，且基坑回填密實后方可回收型鋼。型鋼拔除回收采取跳拔，規定每日拔除數量等措施，并及時注漿充填型鋼拔出后的空隙。endprint

⑤基坑鋼支撐構件主材的拼接焊縫及翼緣、腹板與端（底）板對接焊縫按二級焊縫進行質量控制，其余均按三級焊縫質量標準，其焊縫長度一律滿焊。嚴禁雨雪天氣露天焊接構件，施焊前清除干凈焊區表面潮濕或冰雪，風力超四級焊接要采取防風措施。多層焊接、構件變形矯正等施工均要嚴格按照相關規范及設計要求進行。

⑥施工前對鋼支撐構件的完整程度和力學性能進行檢查和檢測;分組安裝支撐，預應力分級按總預應力的20%、50%和30%進行施加，施加時結合監測和巡查結果進行信息化施工。土方開挖范圍內的支撐受力路徑應閉合。

⑦土方開挖前于基坑周邊設置排水溝，防止地表水流入基坑。同時硬化周邊地表，避免地面水的滲入?；又苓叢坏迷O置易漏水的廁所、沖涼房等設施。基坑土方開挖時于基坑內設置排水溝和集水井。雨季基坑開挖時加強防水措施，避免浸泡基坑。基坑土方施工時圍護結構上部2m范圍內不得有堆載，圍護結構上部放坡頂部2m～15m范圍內地面堆載不得大于設計規定的20kN/m荷載限值。分層分段間隔開挖基坑土體，分段長度≯30m，分層厚度≯3m，支撐兩端對稱開挖。嚴禁超挖，基坑底預留30cm厚采用人工開挖修整，并防止坑底土擾動。砼墊層隨挖隨澆，即開挖至基坑標高的24h內澆筑完成墊層。盡量減少基底暴露時間，控制基底的回彈隆起。嚴禁施工機械碰撞基坑圍護結構、鋼立柱和井點管。為了避免立柱承受不對稱土壓力，挖土前掏空立柱周邊。

⑧支撐拆除時加強監控量測及巡查，一旦出現異常，立即停工，根據現場情況制定緊急措施并實施。拆撐采取有效措施保證主體結構，避免拆撐對其產生不良影響。

4 沉降及位移變形監測

基坑圍護系統在施工期間因受到工程地質情況、荷載分布特點、材料性質、現場施工條件及外部其它復雜因素的共同影響下，難以在理論分析上全部考慮各種因素的影響作用及預見可能的安全風險。所以，很有必要在理論分析的基礎上對現場圍護結構輔以位移及變形監控量測。

4.1 沉降及位移變形監測方案

①施工前認真勘察周邊地下管線設置情況，在不受圍護結構變形影響的位置，設置水準基點、變形監測基點，并在施工期間妥善保護。②在圍護結構施工前完成各項監測基點的布設，并測定監測初始值，本項目沉降及水平位移監測點布設如圖3所示。③按照規范規定的頻率，并結合本項目現場實際情況，制定監測頻率及各項位移變形報警值，并嚴格實施監測，本項目監測頻率及報警值取值見表1。④基坑開挖期間安排專人對基坑進行巡查。重點巡查地表及人民北路路面是否發生裂縫、沉陷;周邊的宿舍樓等建筑、圍護結構及冠梁是否產生裂縫及較大變形等。

4.2 圍護結構及建筑監測數據處理及分析

需嚴格按要求的頻率進行圍護結構、附近建筑、管線沉降及位移監測，并及時對監測的數據進行處理及分析和立即反饋，以評估當即圍護結構的安全性及預測變形趨勢，并以指導施工。所以對監測數據進行快速有效的整理與分析非常重要。

表2為S8測點的圍護結構基坑頂水平位移量測值（基坑土石方開挖完成后的監測值）。

對S8測點的水平位移—時間曲線進行了研究分析，因其曲線與指數函數的曲線形狀類似，故本項目采用了指數函數作為S8測點水平位移實測值的回歸函數。

經計算得到回歸函數為u=18.5367e（-2.3458/t），同時計算得相關系數為r2=0.9986，說明擬合程度較好，同時從圖4可看出實測值的曲線與回歸函數的曲線非常吻合，證明采用指數函數作為水平位移實測值的回歸函數是正確合理的。

使回歸函數u=18.5367e（-2.3458/t）中的變量t值取無窮大，得u=18.5367，即由回歸函數預測S8測點圍護結構的最大水平位移值為18.5367mm，小于報警值（40mm）。且回歸函數的d2u/dt2均小于0，表明圍護結構的水平位移變形速率為持續減少的，逐漸趨于穩定。

從對S8測點水平位移變形的分析研究可知，該點在施工期間的水平位移變形是處于規范及設計所要求的安全范圍內，所采取的圍護方案是安全可靠的。

5 結束語

與其它施工項目相比，深基坑圍護的技術還不完善，基本上采用傳統的土力學及當地區域經驗進行設計與施工，其方案常常不是存在安全問題，就是過于保守而造成經濟浪費。所以能夠制定出既要確?；咏^對安全又要經濟合理的圍護方案為工程技術人員所期望達到的目的，本文對深基坑圍護方案的設計及監測工作進行了總結，以期在完善及豐富深基坑圍護方案方面提供一些經驗。

參考文獻：

[1]中國土木工程學會土力學及巖土工程分會.深基坑支護技術指南[M].北京：中國建筑出版社，2012，03.

[2]許清根，龔浩，周慶榮，趙撫民.深基坑支護結構方案設計要點[J].江西科學，2013（12）.

[3]蘇德利，劉文順.深基坑支護方法的比較與選擇[J].焦作大學學報，2010（02）.endprint