深基坑施工技术实践探究

廖永新

摘要：随着城市建设的发展，基坑施工越来越多，深基坑工程施工主要包括基坑支护体系施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程。本文结合深基坑工程实际，对其施工技术进行了分析。

关键词：深基坑工程;施工技术

1 工程概况

本工程由六星级酒店及5A级写字楼组成，地下室为2层，六星级酒店地上20层，建筑总高度94.4 m。5A级写字楼地上42层，建筑总高度180 m，基础采用后注浆钻孔灌注桩，主体为框架剪力墙结构。

1.1深基坑设计概况

本工程基坑长148 m，宽97 m，开挖面积约14 356 m2，开挖深度约11.85 m，局部深度18.15m，土方量约1.75×105 m3。

基坑支护结构体系由垂直挡土结构和水平支撑结构两部分组成，其中垂直挡土结构由支护桩和被动区加固高压旋喷桩两部分组成，支护桩作为基坑挡土结构，水泥土深层搅拌桩形成止水帷幕。水平支撑结构由内撑和锚土钉挂网喷锚支护结构组成。

1.2岩土工程条件

根據勘察报告资料，场区地层简述如下：①-1杂填土;①-2素填土;②粉质粘土夹粉土;③-1粉土夹粉细砂;③-2粉质粘土夹粉土;④-1粉砂夹粉土;④-2细砂;⑤砂砾石;⑥-1粉砂岩泥岩互层（强风化）;⑥-2粉砂岩泥岩护层（中风化）。

1.3水文地质条件

本场地分布有上层滞水和孔隙承压水两种类型地下水。

上层滞水主要赋存于①-1杂填土和①-2素填土层中，无统一水面，大气降水、地表水和生产、生活用水渗入是其主要的补给来源。勘察期间测得其稳定水位埋深为0.5-1.8m。

孔隙承压水主要赋存于（3-1）粉土夹粉砂（4-1）粉细砂夹粉土、（4-2）细砂、（5）卵石类土中，与江水具有水力联系，其上覆粘性土层及下伏基岩为相对隔水层。根据区域资料，承压水位丰水季节绝对高程为22.0 m左右，本场地承压水水头高度年变化幅度在3.0-5.0m之间。

2 主要施工技术

2.1钻孔灌注支护桩施工

支护桩采用灌注桩，成孔工艺为正循环钻孔灌注：桩径1200 mm，桩中心距1500 mm，数量为367根，有效桩长为25-27m，沿基坑周边布置，砼强度为C30。支护桩顶设置1 400 mm×1 000mm钢筋混凝土冠梁，与水平支撑形成整体支护体系。

2.2主要工艺要求

（1）支护桩定位。为避免孔口坍塌，保证桩位准确，本工程挖设泥浆槽，采用全站仪测试的方法进行定位，具体施工方法如下：

1）在原有场地放出排桩中心线，用反铲挖掘机沿排桩中心线挖设1 400 mm宽、1 500 mm深的泥浆槽。

2）成槽后，利用全站仪对桩位中心点放线，中心点确认后，将18 mm的钢筋打入土中，施工过程中不得随意破坏，并随时复核。

（2）泥浆护壁。根据地质条件，上部土层采用自然造浆，正循环钻探工艺成孔。正循环钻机工作时，土屑通过钻杆外的环形通道被带出井口，在沉淀池沉淀后，泥浆流回泥浆池供循环使用。

（3）成孔要求。

1）钻孔开钻时要缓慢匀速进行，当钻孔超过1.5-2 m时，采用正常速度钻进，钻机在钻孔过程中应保持足够的钻压力，以保证成孔垂直度。

2）钻进终孔后，在下放钢筋笼之前进行第一次清孔，待孔内返出浆液中无泥块泥皮可视为一次清孔完毕。在钢筋笼下放后进行第二次清孔，利用灌注水下混凝土的导管作为吸泥管，使用高压风作动力将孔内泥渣抽排出孔。

3）对于支护桩位置出现木桩及红砂岩的，采用冲击钻成孔的方式完成施工。

4）相邻钻孔采用跳花打法，砼浇筑3天后方可施工相邻桩。混凝土采取水下浇筑的方法，且混凝土粗骨料的粒径不大于40 mm，坍落度应控制在180±20 mm，随时探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，以避免导管提离混凝土面造成断桩。

5）部分支护桩采用旋挖成孔工艺，现场采用回旋钻配合造浆。

3 止水帷幕施工

止水帷幕设计采用单排三轴深层搅拌桩，有效桩长19 m，桩端进入坑底4.0 m左右。三轴搅拌桩直径900 mm，间距600 mm，搅拌桩固化剂采用Psa32.5级矿渣硅酸盐水泥，掺入比为18%，水灰比为45%-55%。后期止水帷幕采用单轴双排搅拌桩，单轴搅拌桩直径500 mm，间距300mm，两排桩体施工必须保持连续性。

3.1内支撑的施工

内支撑构件主要采用冠梁、角撑梁、对顶撑梁边析架一起形成钢筋混凝土平面支撑析架。支撑梁截面：冠梁截面尺寸1 400 mm×1 000 mm，角撑与对顶撑截面尺寸分别为800 mm×900 mm，700 mm×800 mm和500 mm×700mm，采用立柱桩型钢格构柱支承水平支撑节点。

由于施工正值冬季，应提高支撑结构混凝土强度等级，并添加早强剂，确保在下层土方开挖之前，支撑混凝土达到设计强度。在施工内支撑结构垫层后，垫层面铺设彩条布或塑料薄膜，再进行内支撑结构施工。格构柱采用临近的工程桩代替，以避免造成后期底板渗水。

3.2土钉挂网喷射混凝土施工

沿基坑四周布置，坡度为1：0.75。1.20 m长22@1.5×1.2 m钢筋土钉呈梅花型布置，土体面层铺设6 @ 200 mm×200 mm钢筋网，喷射80 mm（±20 mm）厚的C20细石混凝土。在含水层、软弱地层及基坑底部设置排水管，以便喷锚面层与土壁间渗流水及时排出。

考虑到基坑南侧紧邻高层住宅，在基坑内某段12 m范围内进行高压旋喷桩被动土加固，桩径1000 @ 800，加固区内侧6m范围内桩长为5 m，外侧6m范围内桩长为3m。由于支护桩间土体稳定性差，为了保证地下阶段施工安全，支护桩外侧及桩间采用也土钉挂网喷射混凝土施工，有效防止了桩间土体脱落等情况造成的安全隐患。

3.3土方开挖

本工程按基础施工节点将土方划分为三个区：I区（五星级酒店区域），II区（裙楼区域）和111区（写字楼区域），由Ⅱ区向Ⅲ区开挖。土方开挖共分三层开挖：第一层开挖至水平支撑垫层位置（-4.7m），第二层（I-2，II-2，Ⅲ-2）开挖至-9.0 m，第三层（Ⅰ-3，Ⅱ-3，Ⅲ-3）裙楼部分大面开挖至-11.55 m，塔楼部分开挖至一16.55～-18.00 m。

为保证Ⅱ区土方开挖后基坑的安全，需对Ⅲ区未挖土方向Ⅱ区放1：1的坡，以卸载Ⅲ区未挖土方对且区坑内的土压力。并对边坡采用土钉挂网加固。同时在Ⅲ区分界面土方顶部增设一道砖砌隔挡，以防止Ⅲ区工程桩施工时，泥浆流入至Ⅱ区。

坑中坑开挖深度为-16.55 m和-18.00 m，与底板相对开挖高差为5 m和6.45 m。边坡开挖采用1：1比例放坡，护坡采用6.5@200鋼筋单层双向绑扎成钢筋网，采用1.2 m土钉加固，喷射150 mm厚砼加固。

水平支撑施工时，工区和且区水平支撑先平行施工，形成环形整体，以抵抗基坑周边形变。三个区域第一层土方开挖由水平支撑向坑内施工，方便水平支撑的插入。

第一层土方首先开挖，采用机械大开挖，第二层土方开挖需待角撑对撑混凝混凝土强度达到设计强度时方可开挖。

由于二层土方需在水平支撑下掏挖，因此开挖时先沿水平支撑外侧向下开槽，并由水平支撑向基坑中心挖土运出。

第三层土方继续由小型挖掘机掏土并形成坑中坑后，逐渐退挖至出土坡道，最终由人工配合长臂挖掘机挖除剩余坡道土方。

3.4基坑降水

地下水控制设计采用深井降水，井深35 m，共设计15口降水井，6口观测井，均匀布置在整个基坑。对抽出的地下水采用400的钢管进行排水，统一排入市政排水系统。

由于基坑底粉质粘土夹粉土及粉土夹粉细砂含水量大，现场在基坑底部设置800 mm×1000mm盲沟，每隔25 m设置一个2000 mm×2000mm×1500 mm的集水井，井内设置泥浆泵。集水井和泥浆泵组成坑底降排水系统，以控制该层水量。

3.5基坑监测

3.5.1监控项目

基坑的安全与稳定，集中体现在土体的变位和支护体系水平位移。随着土方开挖深度的增加和大面积降水的影响，边坡周围土体会产生变化，动态跟踪变位监测是基坑施工过程中的一项重要内容。基坑施工期间每3天观测一次，遇大雨或变形速率过大等情况时，加密观测次数。基坑监测发生异常或累计达到监控报警值，应立即停止施工并通知相关施工方采用应急措施。

3.5.2报警控制指标

本项目设计的报警控制指标如表1所示。

序号

检测项目

报警指标

1

支护结构水平位移

≤32 mm或连续3天位移速率大于5 mm/d时

2

承压水位变化

0.5 m/d

3

煤气管道变形

沉降或水平位移不应超过10 mm，连续3天超过2 mm/d

4

供水管道变形

沉降或水平位移不应超过30 mm，连续3天超过5 mm/d

5

立柱桩差异隆沉

立桩桩隆起或沉降不得超过10 mm，每天发展不超过2 mm

4 总结及体会

在工程基坑施工过程中，通过运用综合施工技术和现场实践总结了诸如支护桩施工协调、基坑降排水、侧壁渗水处理等深基坑施工经验，培养了一批技术和现场管理人员的综合能力，为今后类似施工工程提供了良好的组织和技术储备。以下为施工中主要管理经验和技术措施的总结和体会。

4.1 支护桩施工协调

支护桩施工采用正循环钻孔灌注桩，钻进等工序相对操作简单，针对性地控制定位、垂直度、钻速、泥浆性能等，使其基本可处于受控状态。支护桩施工控制的关键因素在于工序组织与资源保障的协调工作。例如，钢筋工的充足配备影响钢筋笼加工制作及入孔的进度，泥浆车不到位影响泥浆的正常抽排，混凝土供应影响灌桩进度和连续性，场内道路是否畅通，如果以上四项如无法保证，将会造成成孔后搁置时间较长，直接导致桩孔缩径和断桩，严重影响桩身质量。因此，必须做好施工准备，规划好钻机、泥浆池和现场临时道路的布置，保证各工种配备，使吊车、挖掘机、镐头机、泥浆车、汽车泵等辅助设备齐全，混凝土保证专人协调、连续供应。尤其在旋挖机成孔时要按不同的地质情况严格控制钻进速度，保证泥浆供应，且必须配备充足的自卸汽车，挖出的土方应及时外运，方可保证成桩质量及作业面的宽敞。

4.2边坡加固

本工程基坑顶部土体放坡卸载高度最大为4 m，土质多为杂填土，边坡易出现塌方现象，针对塌方部位采取清除塌方土体，然后花管注浆，再施工土钉挂网喷射混凝土施工。对易发生塌方的部位提前采用预压钢板桩和花管注浆，再进行开挖和土钉挂网喷射混凝土等方式进行加固，以保证边坡的安全。

4.3侧壁渗水处理

基坑渗水带出大量泥砂是导致基坑及周边设施沉降变形的最主要因素，止水帷幕是防止基坑渗水的关键工序，保证止水帷幕的连续性是施工的重中之重。由于本工程临近江，部分止水帷幕的缺陷造成基坑侧壁出现两处渗水点，水量较大且带有泥砂，该部位上层土体出现较明显的沉降，因此在施工现场采取了截砂导水的处理方法。

在边坡顶部采用48花管添加水玻璃注浆加固.深度深于渗水点3 m。坑底截砂导水.在渗水点处堆码砂袋形成池状，高度高于渗水点1m，砂池内填埋瓜米石和中粗砂滤水保砂，直至泥砂不再上涌。在砂池上方距顶部20 cm处留设泻水孔，池外设集水坑抽排。经以上处理方案实施后，渗水量明显减少且无泥砂，从而有效地控制了基坑侧壁的渗水，使基坑沉降得到了有效的控制。

4.4换撑工艺选择

本工程根据节点要求分区施工，且支护体系较复杂，水平支撑的置换相对困难。原设计采用钢筋混凝土换撑板整体换撑的方案，由于等待混凝土强度的技术间歇期较长，无法满足现场要求。经与业主和设计单位协商，确定在地下外墙防水施工完成后，采用C15防水混凝土回填至地下二层顶板标高作为换撑，不仅施工便捷，整体性好，确保了基坑及周边的安全和施工进度，而且取得了一定的经济效益。