深基坑组合支护的施工技术

钱晓强

【摘要】根据工程特殊地质条件，通过该组合型支护技术的应用，确保了工程质量和工期，并有效降低了工程造价，取得了较好的支护效果。

【关键词】深基坑；高压旋喷；井点回灌；组合支撑体系

近年来，随着经济的发展社会的进步，城市建设规模逐渐加大，为了节约地上空间，节省土地资源，高层建筑、地下建筑、隧道等工程大幅度增加，充分利用地下空间的深基坑工程也随之增加。城市深基坑工程，施工场地狭窄，开挖较深，土方开挖难度大，施工运输困难。目前，此类深基坑支护问题已经成为基坑支护的新课题。

1.工程概况

某工程基坑开挖面积约5500平方米，桩承台筏板基础，二层地下室，开挖深度9.50米。该工程西侧现地下室基础与原地下室基础仅0.65米，建筑上部结构与原建筑物上部结构连廊連接；东侧和南侧的地下室基础距离原建筑物基础仅2米。北侧为院内道路，地下室基础距离道路4～5米不等。

根据地基土的组成、特性及埋藏条件，并结合工程特点，将该工程地基土分为6层，自上而下为：①层杂填土、②层粉土夹粉砂、③层粉砂夹粉土、④层粉土夹粉砂存在裂隙、孔隙，具有一定透水性，为场地的潜水含水层，⑤层粉质粘土为相对隔水层，其下为承压水，⑥层粉砂为承压水含水层。根据该工程地质水文条件，基坑坑底正好位于④层砂性潜水含水层与粘性隔水层分界处，常规降水方法难以完成工程降水任务。

2 施工特点和难点

2.1周围环境条件复杂该工程地处市中心，建筑物密集，此处原有建筑结构陈旧，地上与地下管线密布，基坑支护不仅要保证基坑本身稳定，也要保证周围建筑物不受破坏。

2.2基坑支护工程失效后果严重一旦基坑支护失效或基础沉降过大，将造成临近建筑物使用安全度降低甚至不能使用、临近地下管线断裂破坏及道路的断裂破坏。

2.3基坑深，施工场地十分狭窄。

2.4必须保障周边建（构）筑物的地基及上部结构安全。

3.基坑支护方案选择

在城市密集地区临近建筑物进行深基坑基础施工时，最为关心的问题即是周边建筑物不均匀沉降题。而不均匀沉降往往跟挡土支护体系的刚度、止水帷幕的截水效果及周边建筑物基础下部降水漏斗线平缓程度密切相关。

3.1常用的深基坑挡土支护结构类型

①土钉墙：属于柔性结构，不适宜周边环境敏感，对基坑变形要求较为严格的工程，以及不允许支护结构超越红线或邻近地下建构筑物，在可实施范围内土钉长度无法满足要求的工程。

②水泥土重力式围护墙：止水性能可靠，但属于脆型结构，且占用空间较大，围护结构位移控制能力较弱，不适宜开挖深度7米以上的工程。

③地下连续墙：刚度大、位移变形小、整体性好，槽段接头处理好后具有较好的抗渗止水性能，适用于深度较大基坑工程，但造价昂贵，对施工技术要求较高。

④灌注桩排桩围护墙：适用于开挖深度不大于20m的深基坑工程，地层适用性广，对于从软粘土到粉砂性土、卵砾石、岩层中的基坑均适用，并可根据基坑变形控制要求灵活调整围护桩刚度，造价比地下连续墙经济，施工工艺成熟、简单。配合水泥土搅拌桩及旋喷桩，可达到良好支护截水效果。

⑤型钢水泥土搅拌墙：受力结构与隔水帷幕合一，一般用于开挖深度不大于13.0m的基坑工程。场地要求较小，但需具备水泥土搅拌桩施工操作面。

⑥钢板桩围护墙：刚度较小，变形较大，钢板打入及拔出时，对周围环境影响较大，但可重复使用，摊销后造价低。

⑦加劲高压旋喷桩：施工操作面要求极其小，成桩桩形好，止水效果明显，内插钢管、毛竹配合适当支撑措施，开挖深度能达到7～8米。但造价比搅拌桩昂贵，适用于工程场地狭小的情况。

3.2常用的深基坑支撑结构类型

①钢筋混凝土支撑：刚度大，受力明确，但施工工期较长，占用坑内空间，坑内基础施工不便。

②钢支撑：施工简便、快速，施工工期短，占用坑内空间，坑内基础施工不便，刚度不如钢筋混凝土支撑。

③外拉锚：不占用基坑内空间，地下室施工方便，但基坑外需要有足够空间，不允许出建筑红线。

3.3常用的防水措施

桩间压密注浆、水泥搅拌桩墙、注浆帷幕、桩间高压旋喷。桩间压密注浆比较经济，但噪声和震动大，适用于沉降要求不严格的小型基坑工程；水泥搅拌桩墙一般适用于软土地区，基坑深度达到10m时需增至2排，适用于场地较开阔的工程。高压旋喷桩是地基处理的一种化学加固法，它是利用钻机设备把喷嘴的注浆管钻进至设计深度，用高压设备使化学浆液以喷流喷射冲击破坏土体并使破坏土体强制与化学浆液混合，浆液凝固后，使这种混合体在土中形成固结体，质量能够保证，截水效果好。

3.4 针对本工程特殊地质条件下设计技术依据、支护体系及降水方案

支护及截水方案：由于该工程临近建筑物，对基坑变形要求较为严格，故支护设计体系需具备足够的刚度，本着安全、适用、经济原则，本工程采用钻孔灌注桩排桩围护墙+两道组合支撑体系的支护方案，其中第一道为钢筋混凝土环形支撑，第二道为钢管支撑。截水采用高压旋喷桩和搅拌桩，具体如下：

西侧现地下室基础与原地下室基础仅0.65米，开挖深度9.50米，由于该处场地极其狭窄，再考虑基坑开挖深度，该处采用双排Φ800mm高压旋喷桩止水，基坑外排高压旋喷桩插入152×6钢管，形成加劲高压旋喷止水挡土帷幕，基坑西侧支护见图（1）。高压旋喷桩上部做围檩，钢管锚入围檩内，围檩与钢筋混凝土内支撑连接构成支撑体系，既起到良好的止水效果又增加了支护体系的刚度。

图1 基坑西侧支护方案

东侧和南侧的地下室基础距离原建筑物基础仅2米，土方开挖9.50米，深度较深，场地位置狭小，基坑距离原有建筑物较近，为了确保基坑及临近建筑物安全，控制围护体变形，支护体系需具有相当的刚度及截水效果，故一层地下室采用内套高压旋喷桩的单排钻孔灌注桩围护墙+环形钢筋混凝土支护方案，单排钻孔灌注桩围护墙外再增设一排旋喷桩截水。二层地下室采用内套高压旋喷桩的单排钻孔灌注桩围护墙+两道支撑方案，第一道支撑为钢筋混凝土对撑+角撑，第二道为钢管对撑+角撑，围护墙外再增设一排旋喷桩截水。基坑东侧及南侧支护见图（2）。

图2基坑东侧及南侧支护方案

北侧由于场地比较宽敞，采用单排钻孔灌注桩围护墙+双排搅拌桩支护截水方案，支撑体系方案同东侧及南侧。北侧基坑支护见图（3）。

图3北侧基坑支护方案

3.5 降水方案

工程基坑坑底正好位于④层砂性潜水含水层与粘性隔水层分界处，若按常规方法直接将井点置入基坑以下，由于基坑面以下土透水性弱，基坑面以上为透水层，井点无法抽取地下水。该工程采取在基坑底四周及中部挖设水平向地槽，然后埋置水平向井点管，并用中粗砂回填置换出渗透系数小的粘性土，制造出人为引流透水区域，进行地下水抽取，取得了良好的效果。

3.6 井点回灌措施

在降水作用下，临近基坑建筑物的基础下部降水线呈漏斗状态，建筑物下部原本较为平衡的状态被打破，为了减少建筑物不均匀沉降，本工程沿邻近建筑物周围布置降水平衡井，采取井点回灌措施，尽量使得降水漏斗线趋向平缓，以使地下水平衡，降水期间沿坑内及被保护建筑物周围布设水位观测井，跟踪地下水位变化情况。

4. 基坑监测

4.1监测项目

①基坑边坡的水平位移、沉降。

②周边建筑物、道路的沉降。

4.2监测点布置

①基坑周边水平，位移观测点6个。

②建筑物、道路沉降观测点21个，基准点2个。

③地下水位观测点6个。

4.3 监测周期

①地下水位观测

地下水位在开始降水前观测1次，降水开始后每天观测2次，地下水位稳定后，基坑内观测3d/次，基坑外每天观测1次。基坑支护结束后坑内每周1次，基坑外3d/次。

②基坑周边位移观测

开挖前观测1次，基坑开挖过程中每天观测1次，支护结束后3d/次，支护结束1个月后可停止观测。

③周边建筑物和道路沉降观测

在开始降水前观测点进行一次全面普查，并核查一次作为基准数，降水后每天观测1次，基坑支护结束后每3天观测1次，支护结束1个月后每周1次。

5.工程注意事项和应急措施

①该工程施工工序较多，施工中土方开挖、降水、支护须密切配合，合理安排各道工序，才能达到工程安全可靠、缩短工期的目的。据此决定先施工钢筋混凝土钻孔灌注桩及高压旋喷桩，然后施工降水的管井、观测井、轻型井点，降水达到设计要求后再开始挖土。

②基抗开挖到底后，迅速做好垫层，并尽快浇注基础底板，避免基底土暴露時间过长。

③保证施工期间不间断供水供电。

6.结语

通过以上成功的工程实例，总结出在密集建筑物地区进行深基坑工程施工时，需选取合理的支护形式及降水回灌措施，控制支护体系变形和平衡地下水，达到保障基坑安全的目的。让周边建筑物基础下土的应力状态尽量趋向原始应力状态，减少建筑物不均匀沉降。

参考文献：

[1] 朱侠.浅谈深基坑支护方案选择[J]. 知识经济. 2011（11）

[2] 崔友芳，李成义，李万鹏，廖秋林. 北京饭店二期改扩建工程狭窄场地快速施工技术[J]. 施工技术. 2011（09）