高层建筑基坑支护施工与质量控制

福建厦门市同安区第三建筑工程公司 陈庆周

高层建筑基坑支护施工与质量控制

福建厦门市同安区第三建筑工程公司 陈庆周

基坑开挖的区域是将来地下结构施工的区域，因此，基坑支护工程是保障深基础顺利施工的关键。必须保证基坑支护工程的质量，才能给地下结构和上部结构的施工创造一个良好的条件，进而保障整幢建筑物的工程质量。

一、工程概况

某办公楼工程，占地面积1 017m2，建筑面积23 246 m2其中地下2 060 m2，地上21 186 m2，本工程共21层，框剪结构，总高度80.7m，±0.000标高相当于黄海高程10.750m，现场地面标高为－1.00m。设有二层整体地下室，基坑开挖深度最深10.5m，基坑侧壁安全等级为二级。

二、支护方案的选择

从地质勘察报告所显示的地层情况来看，其基坑开挖范围内的杂填土主要成分由黏性土组成，含有石块、块石等建筑垃圾和少量的生活垃圾，本层在整个场地均有分布，深度为2.6～7.2m，与基坑开挖深度设计差为1.1m。根据设计要求，基坑围护结构采用钻孔灌注桩、喷锚进行施工。

本工程基坑支护结构采用钻孔灌注（桩）排桩＋喷锚＋内支撑的联合支护体系。钻孔灌注桩桩为单排2-2、3-3断面处φ800@1 500和1-1断面处φ1 000@1 300，φ800桩长13m共计44根，φ800桩长12m共计25根，φ1 000桩长15m共计32根。钻孔灌注桩围护桩的桩与桩之间利用锚喷喷桩止水帷幕，内设钢筋砼水平内支撑加钢筋砼竖向支撑立柱。竖向支撑钢筋砼钢格构立柱，均采用φ 800长6.0m的钻孔灌注桩，共计6根。

三、施工工艺

1. 施工工艺流程。测量放线→φ1 000、800钻孔灌注桩（支护+角钢格构柱）→第一层土方挖运（挖至-3.0m处）→喷锚（C20喷射砼）及排水沟→钢筋混凝土冠梁及支撑→养护→土方挖运→桩间喷锚C20砼。

2. 钻机定位、成孔。成孔设备采用2台钻孔机进行施工，为了满足土钉施工倾角的需要，对钻机进行了配套改造。基坑采用分层开挖的方式，挖完第一层后，设备立即进场进行土钉施工，以免土坡暴露时间过长。

3. 土钉锚钉的安装与孔内注浆。大部分土钉为φ 8长30cm。孔内注浆采用水泥浆灌注，胶结材料为P.O.32.5水泥，水灰比W/ C=0.45～0.55，采用气压式注浆方式，将注浆导管底端插入孔底后开始注浆，待孔口溢出水泥时将导管缓慢撤出，边拔边注浆，以保证孔中气体全部逸出，直至全孔注满浆液为止。

4. 冠梁、环梁及支撑梁。冠梁施工应在边坡支护桩砼养护28d后进行。施工前应将桩顶的砼浮浆凿除，并控制桩顶标高达到设计要求。而后在清除桩顶浮土、杂物的基础上才可进行冠梁钢筋绑扎。冠梁中所用钢筋规格、数量、间距、砼保护层厚度和浇筑砼的强度等级必须符合设计要求。两侧支护模板要牢固、平直、严密不漏浆，确保砼浇筑时不暴模。且每一道工序亦要先进行自检，合格后报监理进行隐蔽检查验收。未经监理检查或检查验收不合格，不准进入下一道工序施工。

5. 锚固端处理与喷射混凝土板墙。布置完面层钢筋网后，先在距锚钉端头200mm处穿孔塞焊1块150mm×150mm×8mm的钢板，然后在钢板外侧锚钉端部两侧沿锚钉长度方向焊3根12mm×150mm的加强筋，使所有的土钉连接成一个整体。喷射混凝土配合比（质量比）为水泥∶豆石∶中砂=1∶2∶2，内掺速凝剂及早强剂，要求混凝土强度等级C20以上。

喷射前先在边壁面上垂直打入短钢筋段作为标志，以保证施工时喷射混凝土厚度达到规定值。100mm厚的板墙分两次喷射，每次厚度控制在50～60mm；120mm厚的板墙分三次喷射，每次厚度控制在40～50mm。在进行下一步喷射混凝土作业时，要仔细清除预留施工缝结合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水潮湿，待混凝土终凝2h后，喷水养护5~7d。

6. 排水明沟、截水沟、盲沟、集水井等的做法。

（1）明沟的做法。根据设计要求在基坑顶设置排水明沟，其做法如下：明沟的两侧壁采用M5.0水泥砂浆砌筑120mm厚砖墙，并每隔4m设置240×240砖桩及水泥砂浆粉刷，沟内净宽为200mm，沟深度为300mm，沟底采用C10素砼垫层。

（2）截水沟。根据方案要求在冠梁外侧设置一道截水沟，沟壁采用M10黏土砖，M5水泥砂浆砌筑，沟底采用C10素砼垫层。

（3）盲沟的做法。由于基坑底部施工受到空间限制，无法将所有基坑内的积水排出，故设置盲沟将积水排至基坑外的集水井，基坑做法如下：采用人工开挖暗沟，宽400mm、深400mm，然后在沟内填150mm厚碎石，并埋设φ75PVC管，再填250mm碎石并在其上铺设一层塑料薄膜，直接在上面施工混凝土垫层。

（4）集水井的做法。为适应降水，明沟、截水沟、盲沟等部位的水需要设置集水井，在集水井内采用水泵将水抽出，明沟、截水沟的集水井采用M10黏土砖，M5水泥砂浆砌筑500mm×500mm×1 000mm。在基坑的底部对盲沟的集水采用人工挖孔桩φ800深3m井。

四、质量控制措施

为确保施工后工程土钉的强度能达到设计要求，在第一批施工完成的土钉孔原位达到强度要求后作相应的抗拔试验。试验结果满足设计要求，土质条件符合地质勘查报告要求，再次证实原编制施工方案的可行性，并作如下布置。

1. 认真制订支护技术方案，做好施工人员的技术交底，使其明确施工工艺、技术要领和质量标准。

2. 对锚杆的安装、注浆、喷混凝土、焊接等关键工序，实行工程技术人员跟班作业制，以确保质量符合设计要求。

3. 基坑必须分层分段开挖，每层开挖深度限制在锚杆排距+30cm，随开挖随支护，开挖深度要根据图纸设计要求进行复核。

4. 凿孔。钻孔前，采用经纬仪、水准仪、钢卷尺等进行土钉放线，以确定钻孔位置，土钉布孔距允许偏差为±50mm；成孔采用锚杆钻机，成孔中严格按操作规程钻进，孔径允许误差为±10mm，钻孔偏斜度≯30%，孔深允许偏差为±50mm。终孔后，应及时安设土钉，以防止塌孔。

5. 挂钢筋网。网格允许误差为±20mm，经、纬筋搭接点用扎丝扎牢。

6.土钉制作。严格按设计材径、长度下料，误差允许值为±20mm，稳中架按间距1.5m焊牢，整个过程必须严格按照图纸施工。

7. 土钉安装。安装前进行锚杆长度复核、验收，安放时应避免杆体扭压、弯曲，注浆管与土钉锚杆一起放入孔内，注浆管应插至距孔底250～500mm。为保证注浆饱满，在孔口部位设置浆塞及排气管，D48mm钢花管土钉直接注浆。

8. 注浆液。严格按设计要求的水灰比W/C=0.45～0.55配料，搅拌均匀。

9. 注浆作业。按照设计要求，注浆采用水灰比W/C=0.45～0.55的纯水泥浆，水泥为P.O.32.5水泥。注浆压力控制在0.3～0.8MPa之间，并根据试验锚杆情况,由设计单位确定注浆技术与质量要求。注浆前，将孔内残留或松动的土清理干净，注浆开始后若中途停顿须≯30min，待孔口稍有溢流现象时即堵口封死。

10. 喷混凝土。严格按设计要求的比例配料并搅拌均匀，喷混凝土时要垂直于层面喷。喷射作业应分段分片依次进行，同一分段喷射顺序应自下而上。注意观察料的水量和回弹情况，及时调整喷浆水量和喷浆距离，并抽检混凝土试块。严格掌握喷层厚度，表面平整度要求±30mm。喷混凝土前，埋设好喷射混凝土厚度的标志，由专人负责检查土钉制作、注浆、挂网等质量是否符合设计要求，下达喷混凝土指令后方能开始喷浆作业。

11. 降雨量过大引起基坑坍塌的预防措施。在土方开挖前应做好基坑边坡的排水措施，在边坡顶面距离边坡600mm设置环形的排水沟，使地面水流通过水沟及时排到基坑外。同时基坑的积水用水泵及时抽至坡面排水沟排出，并保持其畅通。

12. 基坑开挖过程中的监测及监控要求。采用信息化施工，及时掌握边坡支护结构的稳定状况及变化。监测前，编制系统的监测实施方案并在施工中严格按监测方案执行。要求边坡顶每隔15~20m设置1个观测点，施工期间每天测1次，雨水过后测1次，施工完毕且监测数据稳定后每周测1次。施工14d后进行拔出破坏试验。

五、结论

深基坑支护工程近年来随着城市高层建筑的发展越来越普遍，基坑的支护不断创新，其理论还有待于不断完善。如何选取一种在经济、技术上都合理的支护类型，还必须充分考虑施工现场的环境、工程地质条件以及具体的工程要求。