地下車庫基坑開挖支護降水分析

楊建奪 （藍天環(huán)保設備制造有限責任公司，河北 滄州 062150）

0 引言

當代城市建設房屋建筑工程中，基礎分部施工是工程施工過程中不可缺少的分部工程，基坑工程土方開挖支護、止水帷幕施工和基坑降水是施工中不可缺少的工序，在房屋建筑工程基礎分部施工階段具有重要地位。基坑支護方案、降水方案，對整個工程的質(zhì)量、安全、進度和工程造價影響巨大。本文以實際工程基坑支護、降水、土方大開挖為例，通過現(xiàn)場實際情況結合地質(zhì)勘查資料進行分析，確定自然放坡、鉆孔灌注樁支護、止水帷幕、管井降水的基坑施工方案。介紹自然放坡、鉆孔灌注樁支護、管井降水設計、管井施工，土方開挖施工工藝過程，確保施工質(zhì)量、安全、進度，施工中應注意技術要點進行分析，為類似工程進行借鑒參考。

1 工程概況

泊頭銀河御府三期地下車庫工程，位于泊頭市新華街西側，新開街東側，南側為小區(qū)規(guī)劃道路，泊頭市火柴廠原址，場地原為廠房拆遷地，施工現(xiàn)場場地地勢平坦，交通十分方便。本工程為10棟多層住宅及地下車庫，場地南側為小區(qū)規(guī)劃路，待建建筑外墻南側距離規(guī)劃道路紅線約5.0m，規(guī)劃道路寬度24.0m,北側距紅線24.0m，西側為3層、5層磚混住宅樓，待建建筑外墻距離用地紅線最近距離6.92m和9.55m。東側為1層平房待建建筑外墻與用地紅線最近距離1.95m和5.65m。總建筑面積82477.91m2，地下車庫面積約15000m2。地下車庫工程結構形式為框架剪力墻結構，筏板基礎。場地自然地面標高為-0.5m。各單體和車庫的基坑深度相差較小，本工程基礎均按-6.0m設計，為保證土方開挖及基礎施工順利進行水位需降到墊層底標高以下1.0m。

2 地質(zhì)條件分析及施工方案選擇

2.1 勘查報告及相關資料

場地為原廠房拆遷地，地形高差不大，場地平均標高為12.17m。根據(jù)地勘報告資料顯示，地基土從上至下劃分為14層，勘察范圍內(nèi)地層主要為第四系全新統(tǒng)陸相沖積（Q4al）、沖積與沼澤相沉積（Q4al+h）、第四系上更新統(tǒng)陸相沖積（Q3al）形成的粉土、粉質(zhì)黏土、黏土，各層土的巖性特征、分布規(guī)律詳見下表。

地下水位埋深1.60m～1.90m，屬第四系空隙潛水，主要是大氣降水補給，地下水位的年水位變化幅度0.5m～1.0m。建筑場地為中軟場地，場地類別為Ⅲ類，本工程挖土范圍為1～3層。

2.2 基坑施工方案及技術措施

根據(jù)場地情況和地勘報告，本工程基坑周邊環(huán)境復雜，場地西側北側為既有3層、5層住宅樓，東側為1層平房且多處距離均少于2倍基坑深度。針對項目實際情況距離建筑物較近位置采用灌注樁支護，剩余位置均采用自然放坡，為保證周邊建筑物使用安全，在基坑外設置閉合止水帷幕。基坑內(nèi)采用管井降水。

2.2.1 基坑支護方案

東側1層平房待建建筑外墻與用地紅線最近距離1.95m～5.65m處。支護采用鉆孔灌注樁支護樁長12.0m,嵌固深度 6.0m，樁徑 800mm，間距1600mm，冠 梁 高 度 800mm，寬1000mm，混凝土采用C30，灌注樁保護層厚度為50mm，冠梁保護層厚度為30mm。樁頂以下2.5m處設置一道錨索，錨索采用2×15.2，1860級鋼絞線，長度12m，錨固段7.0m，鎖定力80kN,腰梁采用2×14a槽鋼腰梁，腰梁與鋼樁的孔隙采用8mm厚鋼板焊接填實。樁間土采用人工修整，覆蓋鋼板網(wǎng)片噴射混凝土護面，鋼板網(wǎng)直徑不小于1.2mm，孔徑 60×60mm，菱形孔。設置“L”型HRB400φ14鋼筋短釘，短釘長度1.0m，水平間距1600mm，豎向間距1500mm，加強筋采用 HRB400φ14鋼筋，加強筋需用U型固定架錨固至灌注樁中，錨固深度不小于100mm，噴射50mm厚C20細石混凝土。

地層結構特征表

西側待建建筑外墻距離用地紅線最近距離6.92m和9.55m處，緊鄰原5層磚混住宅樓，采用雙排灌注樁支護，前排（臨坑側）和后排樁（臨土側）長均為12.0m，嵌固深度6.0m，樁徑800mm，間距1600mm，冠梁高度800mm，寬1000mm，排樁連梁高 800mm，寬1000mm，連梁間距1.6m設置一道。前后排樁凈距4.2m，混凝土采用C30，灌注樁保護層厚度為50mm，連梁保護層厚度為30mm。樁間土采用人工修整，覆蓋鋼板網(wǎng)片噴射混凝土護面，鋼板網(wǎng)直徑不小于1.2mm，孔徑60×60mm，菱形孔。設置“L”型HRB400φ14鋼筋短釘，短釘長度1.0m，水平間距1600mm，豎向間距1500mm，加強筋采用HRB400φ14鋼筋，加強筋需用U型固定架錨固至灌注樁中，錨固深度不小于100mm，噴射50mm厚C20細石混凝土。

北側和南側小區(qū)規(guī)劃路段場地寬闊，采用二級放坡，一級坡高3.0m，平臺寬1.0m，二級坡高3.0m，放坡比1:1。覆蓋鋼板網(wǎng)片噴射混凝土護面，鋼板網(wǎng)直徑不小于1.2mm，孔徑60*60mm，菱形孔。設置“L”型HRB400φ14鋼筋短釘，短釘長度1.0m，水平間距1600mm，豎向間距1500mm，加強鋼筋采用HRB400φ14鋼筋。

止水帷幕施工，根據(jù)本工程實際情況，在基坑灌注樁支護外側設置雙排止水帷幕，自然放坡支護外側設單排止水帷幕。止水帷幕采用水泥土攪拌樁。攪拌樁采用濕做法施工工藝，不少于四攪二噴，垂直度偏差不大于1%。樁徑600mm，樁間距400mm，咬合200mm，水泥土攪拌樁入土深度15.0m,樁端進入第5層粉質(zhì)粘土層不小于1.0m。水泥采用PS32.5礦渣硅酸鹽水泥，水泥參入比15%，漿液水灰比0.6。止水帷幕采用雙軸攪拌樁機施工，攪拌樁機施工過程中保證垂直度和連續(xù)施工，以保證止水帷幕的連續(xù)性；施工間斷時間較長時，搭接時采取接頭包繞措施。

2.2.2 基坑開挖方案

灌注樁支護和止水帷幕完工后，用降水井將土方開挖范圍內(nèi)的淺表地下水降至設計基礎以下1.0m后，進行土方開挖。土方開挖進行兩步施工，第一步挖至灌注樁處挖至冠梁下3.0m左右，機械挖土時配置人工清理樁間土，鋪設鋼板網(wǎng)片設置鋼筋短釘及加強筋，噴射C20細石混凝土。單排樁部位樁頂下2.5m處，進行腰梁錨索施工。放坡部位土方開挖后人工修整邊坡，鋪設鋼板網(wǎng)片，設置鋼筋短釘及加強筋，噴射C20細石混凝土。

流程為分層開挖→分層做土釘支護(單排樁頂下2.5m處做腰梁拉錨）→基坑壁鋪設鋼板網(wǎng)加強鋼筋→噴射C20細石混凝土→在基坑壁的坡頂做散水面和擋墻→坡腳挖排水溝。

3 降水井設計與施工

3.1 管井布置方案

本工程降水井采用直徑400mm管井，基坑計劃共設151眼降水井，其中觀測井27眼，井深10m，間距40m。降水井120眼，井深15m，間距15m。為防止因降水引起周邊建筑物出現(xiàn)下沉，設回灌井4眼，井深15m，間距60m，基礎底板范圍內(nèi)的降水井布置時校核實際位置，避免與梁、柱重合。

施工降水井排水為有組織排水，在基坑外部周邊設置集水池，集水池之間采用φ300mm加強型雙壁波紋管連接，匯入沉淀水池，經(jīng)沉淀后用作場地噴淋降塵和綠化。基坑內(nèi)水位降至基坑底1.0m時進行土方開挖。施工前按施工用電量計算負荷，準備好發(fā)電機，防止線路故障停電，導致地下水上漲。

3.2 管井施工

成井工藝：施工準備→井點定位→安裝護筒→鉆機就位、鉆孔→回填井底砂石墊層→吊放井管、綁扎尼龍濾網(wǎng)→回填砂石濾層→洗井→下水泵、安裝抽水控制電器→試抽水→正常降水運行→封井。

成井：定位埋設護筒，采用循環(huán)成孔鉆機成孔，成孔直徑600mm，泥漿護壁，在側面設置泥漿池、排泥溝。

吊放井管投放濾料：鉆孔成型后立即對成孔進行沖洗，并安裝水泥井管，底節(jié)慮管底部采用木質(zhì)成型擋板進行封堵，水泥慮管外采用密目尼龍網(wǎng)進行包管綁扎，下管前井孔內(nèi)泥漿要充分沖洗稀釋，先在井孔底部填入500mm后砂石濾料，下管時要對井管做好保護，防止井管損壞影響降水井正常使用。慮管部分安放在含水層內(nèi)，砂石濾料在孔壁與慮管間填充，充盈系數(shù)要大于1。砂石濾料填充完成后，對井壁外側進行填土夯實。

洗井：井管安裝濾料填充完成后，用壓縮空氣法洗井，一直到水清沙凈為止。

抽水：洗井完成下潛水泵，調(diào)試系統(tǒng)合格后進行試抽水，達到正常運行。如發(fā)現(xiàn)洗井后仍不出水或者出水量不好的情況，及時進行補井。抽水過程中進行地下水位觀測，做好水位變化記錄。在基坑開挖前一周進行降水，以保證土方正常施工。所有降水井運行后不得中斷，直至結構、基礎土方回填完成達到設計要求方可停止抽水。

封井：達到施工設計要求降水完成后，根據(jù)制定的降水井封堵方案，進行降水井封堵，拔出潛水泵后井孔內(nèi)用中砂填實，距井管上部500mm范圍內(nèi)用C30混凝土填實。筏板范圍內(nèi)管井在澆筑墊層混凝土前，用DN400mm帶止水環(huán)鋼套管，安裝在管井口上外側固定好，套管長度根據(jù)筏板厚度確定。套管處做好基礎防水防止?jié)B漏，待降水完成后，有組織計劃的進行封井，從套管用中砂填入上部距筏板底500mm處用高標號抗?jié)B混凝土填平套管上部應在筏板上1/3處，用鋼板焊接密實進行封堵，然后澆筑筏板部位混凝土。

3.3 管井排水系統(tǒng)安裝

基坑周邊的各水泥管井均設置集水池，集水池采用M7.5水泥砂漿，240水泥磚砌筑，池底為C20混凝土，內(nèi)外采用水泥砂漿抹面，集水池容積為1.0m*1.0m*0.8m。各集水池采用φ300mm加強型雙壁波紋管連接，管底最淺處距地面600mm，排水坡度0.3%，匯入沉淀池，沉淀池容積為5.0m*3.0m*3.0m，沉淀池設水泵兩臺，用于現(xiàn)場降塵綠化。

4 降水與土方開挖施工

本工程基坑采用土方分層大開挖方式，開挖前用降水井將地表層地下水，降至坑底設計深度以下1.0m，以保證挖土和基礎混凝土墊層以及防水能夠順利施工，土方開挖前已做好充足準備工作，機械設備均已檢查合格，能滿足正常施工要求。施工人員、機械操作人員持證上崗，已進行三級教育和技術交底。基坑開挖在止水帷幕和灌注樁澆筑完成28天后進行施工，基坑開挖工期35天，放坡支護、灌注樁拉錨、施工降水、基坑開挖全部完成。

4.1 基坑監(jiān)測

基坑及周邊建筑物監(jiān)測，委托具備相應資質(zhì)的單位，根據(jù)現(xiàn)場場地實際情況，監(jiān)測單位編制切實可行的專項監(jiān)測方案，對支護結構頂部、基坑周邊土體及周邊建筑物變形、地下水變化情況進行監(jiān)測。每次監(jiān)測完成后將記錄及時整理匯總，作出分析報表，然后上報施工、建設、監(jiān)理單位指導施工，日常巡查中如有突發(fā)情況馬上通知施工單位采取應急措施。

4.2 施工降水實施

觀測井施工工期3天，抽水觀察時間35天。對觀測記錄及時整理，繪制抽水量與時間，和水位下降值與時間關系曲線，根據(jù)實際抽水情況，分析水位下降趨勢與流量變化，預測開挖時水位下降位置，為施工提供可靠的數(shù)據(jù)。降水井施工10天，連續(xù)降水根據(jù)施工實際情況確定。土方開挖前，將地下水位降至基礎設計標高以下1.0m，保證基底正常施工。回灌井施工1天，使用時間根據(jù)觀測井水位高度確定。

4.3 灌注樁、止水帷幕及基坑開挖實施

灌注樁施工施工10天，止水帷幕施工15天，基坑開挖在灌注樁和止水帷幕施工完成后28天進行施工，基坑開挖歷時30天。大致開挖方向自北往南，自上往下，整體開挖。坡道設置在基坑南側，坡道坡度為15%，挖出土方用自卸車運至場外指定堆放地點。基坑采取分層開挖方式，采用2臺PC200型挖掘機進行挖土，2臺60型小挖掘機配合施工，12輛自卸車進行運土。采用邊挖邊修整邊坡，分層支護方式，小挖機施工配合人工修整槽邊清底。

5 結語

基坑施工是工程基礎分部中的一項重要施工環(huán)節(jié)，基坑支護、降水效果的好壞直接影響施工進度，關乎整個項目的安全、質(zhì)量。本工程能夠順利按照制定的進度計劃施工，保證了工程進度、安全和質(zhì)量，采取了以下措施，為同類工程的基礎施工提供借鑒。

本工程遵循施工方案先行，基坑支護、止水帷幕、降水和土方開挖方案經(jīng)過了專家論證，并聽取了專家的建議。方案中施工依據(jù)的經(jīng)驗和計算符合國家相關規(guī)范標準要求，做到了方案適用可行，經(jīng)濟合理。施工前做了方案交底和各分項安全技術交底。進場工人實名制管理，按要求進行三級教育培訓，每天進行班前教育，確保施工安全。

灌注樁支護、止水帷幕施工，樁長和樁徑符合設計要求，施工時定位準確，垂直度滿足要求，嚴格按工藝標準施工，達到預期效果。

降水時先做施工觀測井，并且做了管井試抽水，依據(jù)觀測井和監(jiān)測數(shù)據(jù)，采取了地下水回灌技術，沒有因降水引起相鄰建筑物出現(xiàn)不均勻或大幅度的沉降，導致的地面下陷和建筑物墻體開裂現(xiàn)象，保證了周邊建筑物的質(zhì)量。嚴格按照施工工序施工，基坑土方開挖，采用了分層開挖防護緊跟，施工期間不間斷降水施工，配備發(fā)電機，制定了相應的應急預案措施，保證了工程安全、質(zhì)量和進度。

委托有資質(zhì)的第三方監(jiān)測單位，制定了嚴謹?shù)谋O(jiān)測方案，繪制了基坑及周邊相鄰建筑物的監(jiān)測點位圖。監(jiān)測單位派駐經(jīng)驗豐富的技術人員定期進行監(jiān)測和日常巡查，周邊相鄰建筑物、基坑邊坡支護和降水過程均做了監(jiān)測，為工程及時提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，保證了工程的施工安全。