復雜環(huán)境及地質(zhì)條件下深基坑支護施工技術(shù)

張道通

（中國建筑第二工程局有限公司湖北分公司，湖北 武漢 430060）

0 引言

近幾年，基坑施工成為人們熱議的話題。一方面，隨著城市化的深入發(fā)展，建筑施工難度不斷增加，無論是特殊的地質(zhì)條件，還是復雜的外界環(huán)境，對施工人員而言，均是極大的挑戰(zhàn)。另一方面，高層建筑及超高層建筑成為建筑主流，此類建筑對基坑支護的要求比傳統(tǒng)建筑更為嚴格。因此，圍繞支護形式與施工技術(shù)展開討論具有重要的現(xiàn)實意義。

1 項目概況

本工程基坑平面呈不規(guī)則長條形，支護周長約1 451.7m，基坑開挖面積約74534.8m2，開挖深度為3.30～13.70m。該基坑工程安全等級為一級，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程。本工程采用單排鉆孔灌注樁+錨索、灌注樁＋鋼支撐、掛網(wǎng)噴射混凝土的支護形式，局部坑中坑采用土釘墻支護形式。止水帷幕為三軸攪拌樁。典型剖面如圖1，2所示。

圖1 單排樁+錨索+三軸攪拌樁

圖2 單排樁+鋼斜撐+三軸攪拌樁

2 深基坑施工難點

2.1 地下管線多

本項目為老城區(qū)改造項目，項目西側(cè)、南側(cè)、北側(cè)城市道路既有管線數(shù)量較多，主要有水泥供水管線、煤氣管和雨水管。這些管線給項目施工帶來不少影響。

2.2 東側(cè)地勢存在明顯高差

擬建場地為剝蝕殘丘與沖溝堆積地貌，東側(cè)、北側(cè)為剝蝕殘丘，東側(cè)醫(yī)院內(nèi)路面高程40.000m。本工程基坑頂標高與醫(yī)院內(nèi)路面高程高差達到4m，紅線處有漿砌石結(jié)構(gòu)擋墻，屬松散結(jié)構(gòu)，極易倒塌，且基礎埋深淺，與需施工的支護樁距離僅1～2m，施工安全風險大。同時場地東段為坡面，坡度45°～60°，高差4～7m，樁基無施工作業(yè)面。

2.3 巖層埋深淺，硬度極高

據(jù)勘察揭露，擬建場地在鉆探深度范圍內(nèi)出露地層主要為石英片麻巖風化層，支護若采用樁基形式，則需深入中風化石英片麻巖、微風化石英片麻巖。而諸地層的硬度極高，取直徑1 000mm微風化芯樣軸心抗壓強度達到7 000kPa，采用普通樁機無法施工。

2.4 水位高，易突涌

擬建場地西段為古河床，由北向南經(jīng)過，據(jù)地勘揭露，基坑底部的隔水層厚度不均，局部由于隔水層厚度薄存在砂土中承壓水與上層滯水的聯(lián)系較強，基坑開挖時易發(fā)生突涌現(xiàn)象。

3 施工整體部署

本工程共有支護樁961根，三軸攪拌樁共計766幅，降水井114口，土方總量約50萬m3，體量大，工期緊，施工難度大。結(jié)合工程地質(zhì)特點，做以下施工部署。

1）支護樁及止水帷幕施工前，邀請具有專業(yè)資質(zhì)單位對周邊管線進行探查及標記，并對影響支護施工位置的管線進行改造至不影響支護體系施工。

2）東側(cè)支護施工前，采用優(yōu)質(zhì)黏土分層回填、壓實至樁頂設計標高以上2m作為樁基作業(yè)面。回填土作業(yè)面頂寬度23m，回填高度6～9m，回填土邊坡按照1∶1.5的比例放坡，坡面掛網(wǎng)噴錨，頂面澆筑200mm厚混凝土面層作為防滲層（防止雨水滲透，發(fā)生邊坡垮塌）及施工道路（樁孔部位留出）。

3）針對東側(cè)和北側(cè)巖層硬度極高的現(xiàn)狀，經(jīng)專家多次研討，最后決定采用潛孔鉆機進行引孔+大型旋挖鉆機（三一重工SR405型）相結(jié)合的形式進行樁基施工。

4）針對地下水系豐富，極易發(fā)生突涌的特點，聯(lián)系設計優(yōu)化將波紋管井改為鋼管井，以避免波紋管易變形及容易堵死影響降水效果。土方開挖中嚴格監(jiān)測水位，嚴令禁止未降至作業(yè)面以下500～1 000mm前進行土方開挖作業(yè)。

5）嚴格按照GB 50497—2019《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標準》規(guī)定及圖紙要求，并結(jié)合本場地內(nèi)外的實際情況進行監(jiān)測，現(xiàn)場進行初次監(jiān)測后，方可進行土方開挖施工。

4 施工要點

4.1 支護體系施工

因為巖層硬度極大，支護體系中支護樁施工應主要注意以下幾點。

1）大型旋挖鉆機的市場保有量較低，每臺鉆機的價格極其昂貴，一旦損壞，維修成本高，維修周期長，而且重新引進如此大型的旋挖樁機的難度極大，因此，施工過程中合理控制鉆進速度及轉(zhuǎn)動力度，避免卡鉆及鉆機損壞，否則對施工進度的影響極大。

2）大型旋挖鉆機的施工成本高，同時對作業(yè)面的承載力及操作面的大小要求較高，施工前應做好場地準備及協(xié)調(diào)，以避免窩工造成的巨大經(jīng)濟損失。

3）鋼管斜撐區(qū)域支護施工過程中，留土區(qū)域需待地下室底板施工完成并達設計強度80%后，利用底板進行后換撐，方可拆除鋼管斜撐。

4.2 降水施工

1）結(jié)合地質(zhì)情況，西側(cè)古河段砂層較厚，降水井成孔設備應優(yōu)先選用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進泥漿護壁鉆機施工工藝，避免此地質(zhì)條件下反循環(huán)鉆機清孔導致發(fā)生塌孔。

2）井管下放完成后應在井管外圍四周均勻地投入直徑1～3mm連續(xù)級配石英砂，保證滲水效果，并起到反濾的作用，回填至底板底下1.5m采用黏土封管，防止雨水入滲。

3）成井后及時采用空壓機洗井，從濾管頂端至底端依次進行，井內(nèi)水位應淹沒洗井頭，吹出孔壁的泥漿和管底沉淤，直到水清不含砂為止。

4.3 土方開挖

1）開挖前應核驗邊坡和基坑位置及開挖尺寸線，分區(qū)段開挖施工過程中應經(jīng)常檢查平面位置、坑底標高、坑壁坡度、排水及降水系統(tǒng)，并應隨時觀測周圍的環(huán)境變化。

2）施工順序應遵循計算工況，開挖需遵循先撐后挖的原則，墊層隨挖隨澆，即墊層必須在見底后24h內(nèi)澆筑完成；無墊層暴露面積宜不大于200mm，減少土體蠕變引起的變形。

3）土方開挖必須遵循自上而下的開挖順序，分層、分段按設計要求進行，嚴禁超挖；將基坑開挖造成的周圍設施的變形控制在允許的范圍內(nèi)。

4）基坑內(nèi)所有的深坑開挖必須待普遍開挖深度的墊層形成并達到設計強度要求后，方可進行深坑的開挖。

4.4 基坑監(jiān)測

本項目的監(jiān)測內(nèi)容主要是地表變形程度、圍護樁頂位移程度、附近現(xiàn)有建筑沉降程度、深層土體位移、支撐軸力與地下水位變化情況。在開始挖土前，相關(guān)人員就應完成布設監(jiān)測點的工作，詳細記錄初始數(shù)據(jù)，為日后對比及分析環(huán)節(jié)的開展提供便利。

監(jiān)測實施過程中應注意以下方面。

1）監(jiān)測的范圍應考慮基坑深度3倍范圍內(nèi)建（構(gòu)）筑物。重點考慮基坑對周邊的管線、道路、房屋、人員的影響，開挖前應對周圍構(gòu)筑物現(xiàn)狀拍照并檢查記錄。

2）基坑從開挖至回填前，需安排專職人員對基坑周邊進行巡查，如發(fā)現(xiàn)異常情況，及時采取相應的措施確保基坑安全，必要時進行回填。

3）首次基坑監(jiān)測未完成前，不得進行基坑開挖。

4）在施工過程中，基坑邊坡頂部的側(cè)向位移與當時開挖深度比超過0.5%時，應密切觀測，并分析原因。若超過1.0%并不收斂時，應及時采取應急措施對支護結(jié)構(gòu)進行加固處理。

5）在施工過程中加強地下水位的監(jiān)測。

5 結(jié)語

通過以上的分析能夠看出，本工程深基坑支護的特點主要是周邊環(huán)境復雜和巖層過硬、地形復雜導致的施工難度大，在前期施工策劃階段，應當反復比選并調(diào)整方案內(nèi)容，確保施工難點可得到相應處理，在此基礎上，對保護措施加以落實，通過動態(tài)管理與信息施工的方式，達到全面管控施工風險的目的。事實證明，這樣做既能夠保證施工質(zhì)量，又可將施工速度提升到全新高度，施工單位自然可以獲得更可觀的效益。