大型房建設施地下室基坑設計及施工探討

文｜珠海市第二城市開發有限公司 井長貴

1 工程概況

珠海（金灣）生物醫藥產業示范專區項目二區（研發、孵化、中試）位于珠海市金灣區三灶科技工業園附近，金海岸大道北側，機場高速西側。地庫±0=絕對標高3.7m，場地整平標高為-1.1m（絕對標高2.6m），地庫底板頂標高為-6.0m，筏板厚度1.7m或承臺厚度1.4m，墊層厚度0.1m，基坑底標高為-7.8m（絕對標高-4.1m）或-7.5m（絕對標高-3.8m），基坑深度6.7m或6.4m。基坑呈一“L”狀矩形，長約318.72～362.45m，寬約63.50m，面積約21015.9m2，基坑周長約為808.2m。基坑周邊場地較為空曠，基坑邊線距離紅線較遠，基坑東側77.34m處外為機場高速，南側55～58m處為一期項目檢測辦公大樓正在施工，采用管樁基礎；西側為機場西路，道路距基坑邊線約58.89m；北側為二區項目擬建藥廠廠房，均未開始施工。基坑安全等級為一級，設計使用年限為一年。

2 基坑施工技術方案

通過對該項目地形情況、開挖的深度超過6m，與周邊重要建筑物距離范圍綜合判斷，工程項目基坑為一級基坑，基坑使用時間為365d。

2.1 基坑支護技術方案的比選

2.1.1 基坑放坡支護技術

工程項目基坑周圍視野開闊，施工場地比較空曠，可以根據開挖傾斜的坡度做成臺階狀進行放坡，坡面用土工膜蓋上，直接用噴射機噴上混凝土砂漿實施防護，對坡腳再用土袋或砂袋壓實，同時結合土體加固措施進行。

2.1.2 基坑排樁支護技術

（1）懸臂式排樁支護技術

懸臂式排樁支護技術應用在超過6m深度基坑中，要與放坡技術綜合使用，由于本工程項目開挖的基坑最深達到6.7m，而且施工工期達到365d，可以用雙排樁對基坑支護進行加強，以減少單排懸臂樁支撐力不足的情形發生，懸臂式排樁支護技術缺點是施工成本較高而且技術難度大，施工時間較長。

（2）錨固式排樁支護技術

錨固式排樁體積較小，不占用基坑內部位置，可用在深度不一的基坑中，但錨桿需要打入到鄰近位置，打入的錨桿對土質要求有限制，淤泥層設置錨固段效果欠佳，軟土質土體盡量避免使用，粉細砂層要使用一次性錨桿，當遇有阻礙或旁邊建筑地基時錨桿無法打入，這種技術受地形特點限制較大，可作為備選方案。

（3）內支撐式排樁支護技術

內支撐式排樁支護技術能適用開挖深度不一樣的基坑，土質條件適應性強，但施工成本比較高而且施工環節比較多，支護體系占用空間比較大，需要綜合考慮實際情況選用。

2.1.3 地下連續墻

通常來說基坑深度大、地下室層數多適用地下連續墻技術，如單獨運用施工成本過高，直接把地下室的梁板柱作為內支撐加上逆作法聯合使用時可大大降低成本，但施工環節較多、技術要求高。

2.1.4 方案比選

經過以上多個支護技術方案比選，各個方案適用條件不一，各有特點。單獨運用一種方案不適用本工程項目面積大、土質條件復雜、施工時間長的特點，考慮到本工程的基坑淤泥層比較厚，工程項目部技術人員深入研究設計圖紙、勘察報告和現場勘測等資料，結合工程質量、安全、成本、工期、施工經驗和技術力量、資源配置等各方面影響因素，最后綜合選用多方案聯合實施基坑支護，使用放坡+水泥土攪拌樁加固+內插H型鋼抗滑體的技術方案進行現場施工。

單軸攪拌樁直徑0.8m，間距0.6m，搭接0.2m；三軸攪拌樁直徑0.85m，搭接0.15m，攪拌樁格柵型布置。

2.2 地下水處理

現場開挖基坑之后，地下水中化學成分比較復雜，容易對基坑壁進行化學侵蝕，因此在開挖的全過程中宜對地下水采用封和導的方式進行技術處理，具體處理方法如下：

（1）本場區上層滯水主要貯存在素填土層，采用明排降水。

（2）開挖本工程項目基坑前，對基坑頂部3-5m的地面澆搗C15混凝土，混凝土層厚度為6-8cm，以防上水直接流入坑壁周邊。

（3）基坑距離頂部1m砌筑一條300mm×300mm磚截水溝，在距坡腳3.0m左右設置一道坑底排水溝，尺寸300mm×300mm，用C15砼砌筑，確保排水溝不漏水。

（4）土建單位應根據土方開挖進展，在坑內設置若干個專用集水坑，為了便于排水，集水坑與排水溝至少要低50cm，深度差應保持到基坑開挖達到設計要求為止。

（5）在坡面按水平間距2.0m左右設置若干塑料排水管利于排水。

（6）在坑底設置若干集水坑進行明排，匯集上層滯水后，用水泵抽排至坑頂明渠。

3 基坑支護施工技術要求

3.1 施工順序

本工程基坑支護施工各階段環節如下：現場放線→水泥攪拌樁加固施工→內插H型鋼抗滑體施工→坡頂截水溝施工→坡體上部土方開挖→土釘掛網噴砼護坡→坡體下部土方開挖→主體結構施工至±0→肥槽回填→拔除H型鋼芯材并回填密實……→施工完畢。

3.2 單軸水泥土攪拌樁施工

（1）攪拌樁應長度應確保不小于基坑斷面設計圖紙要求，攪拌樁采用P.042.5普通硅酸鹽水泥。攪拌樁現場抽芯樣28d無側限抗壓強度不小于0.8MPa。

（2）攪拌樁施工場地事先應予以平整，必須清除地上、地下一切障礙物。表層填土含砼塊、塊石，應挖槽予以挖除后換填素土。

（3）攪拌樁樁位偏差不超過5cm，樁徑允許偏差為4%，垂直度允許偏差1%。水泥標號不應小于42.5，水灰比0.5，水泥摻入量18%，水泥用量不少于160kg/m。

（4）施工時如因故停漿，宜將攪拌機下沉至停漿點以下0.5m，待恢復供漿時再噴漿提升。若停機超過3.0h，宜先拆除輸漿管路，清洗輸漿管路。

3.3 三軸水泥土攪拌樁施工方法

（1）針對本工程項目土質情況和施工特點，施工使用漿噴，選用漿噴式多軸深層攪拌機進行現場施工。

（2）三軸水泥土攪拌樁施工過程中應連續作業，每條樁體施工時間相隔時間應控制在24h以內，施工前和施工完畢后的搭接要符合設計要求并進行強化。

（3）深層攪拌樁樁位水平偏差不大于50mm，垂直偏差不大于1。水泥標號不應小于42.5，水灰比1.5～2.0，水泥摻入量20%。

（4）施工過程中注意對攪拌樁位置、長度、提升速度等指標進行記錄，科學分配施工作業段，盡量減少施工各段的時間間隔，間隔時間超過正常值時，要進行補樁或其它強化樁體措施。

（5）深層攪拌樁養護至少28d以上，28d現場抽芯樣無側限抗壓強度不小于0.8MPa，達到設計強度要求后，方能進行基坑開挖。

3.4 內插H型鋼施工

（1）H型鋼采用插一跳一方式施工，同時進行變形監測。

（2）H型鋼應在攪拌樁初凝前（盡量靠自重，壓沉不到位時采用振動法）插入，插入前應校正位置，設立導向裝置。樁頂標高偏差小于100mm，垂直度偏差<1/150。

（3）H型鋼考慮回收時，在清除H型鋼表面的鐵銹及污垢后，均勻涂抹（插入水泥土的部分）減摩劑。

3.5 掛網噴混凝土施工

（1）掛網前先進行基坑開挖，由專人實施放線測量，進行分層分段挖掘。

（2）放點及短釘打入，坡面修整好后按設計要求布點，在已修好的工作面上按圖紙要求布點，然后進行短釘的施工，短釘直徑16mm，長度0.8m，間距2m。

（3）掛鋼筋網噴砼，鋼筋網采用φ6.5@250×250，噴射混凝土厚度為100mm，強度等級不低于C20。

3.6 注漿花管施工

（1）注漿花管成孔直徑100mm，傾角20°，桿體采用直徑48mm、壁厚3.5mm鋼花管，水平間距1.0m，豎向間距1.0m。

（2）注漿體采用純水泥漿，P.O.42.5早強普通硅酸鹽水泥，水灰比0.5～0.55，強度等級為M30，注意控制灌漿壓力穩定保持至少1.0MPa壓力以上，而且必須灌滿錨孔。

（3）基坑開挖后應立即進行支護施工，分級開挖，分級支護，嚴禁超挖，注漿花管鉆孔成孔后，應及時插入桿體及注漿。

3.7 土方開挖施工

（1）土方開挖前須編制土方開挖方案。嚴格按照設計坡度、深度分層開挖，嚴禁超挖欠挖。在有錨索的位置，先施工錨索后開挖。

（2）土方開挖時應保護好已形成的支護結構，嚴禁碰損及碰壞已形成的支護結構。

（3）土方開挖過程中，若遇土層含水量過高，應用挖機在坑內適當部位挖集水坑，將地下水匯入坑中，抽排出坑外。

（4）土方人員應聽從支護結構施工技術人員的指揮及調度，在結構施工人員的調度及指令下開展工作。

（5）土方隨挖隨運走，切勿堆積在基坑邊緣，若土方暫無法運走時，應堆積在離基坑邊緣至少2倍基坑深度外處。

4 基坑施工監測技術措施

4.1 基坑監測目的

由于本工程項目基坑為一級基坑，屬于施工中重點監測范疇，要保證基坑開挖、支護、地下管線、基坑周邊建筑物的安全，施工中必須全過程密切實施基坑監測工作，通過信息化方式進行工程監測，實現施工的安全和可控。

4.2 監測內容

（1）樁頂的垂直和水平位移及深層水平位移監測（樁身測斜）。

（2）坑外土體測斜。

（3）地下水位。

（4）坑外地面沉降。

（5）周邊道路水平、豎向位移。

4.3 監測預警值（見表1）

表1

4.4 監測要求

（1）基坑開挖前須做好監測方案，請有資質的單位、人員進行監測。

（2）設置3個以上觀測基準點。

（3）各監測項目在基坑開挖前應測定初始數據，且不宜少于兩次。

（4）監測記錄完畢后，利用計算機軟件統計沉降速度、變形量等數值，繪制監測結果變形相關圖表，并在24h內整理提交。

（5）施工單位應每天巡視四周，及時匯報異常情況。

5 結束語

房建的基坑大開挖不同于橋梁專業的承臺基坑，采用的不再是一種單一的基坑支護手段。因為支護的空間大、且周期長。實際施工中可視周邊具體的環境條件，結合經濟、進度等因素綜合考慮，采用多種支護方法相結合的方式對大基坑進行安全支護。相對應而言因施工方法較多，對施工要求就較為繁瑣，故在施工中應根據不同的工法，依據不同的施工規范對工程全過程進行要求，最終的目的可保證整個項目的順利完成且產生良好的經濟效益。