某工程深基坑施工技术探讨

■张 洪 ■福建省麒麟建设工程集团有限公司，福建 福州 350000

1 工程概况

1.1 地质条件

本文所举案例工程中，地基土均属第四系河口–滨海相、滨海–浅海相沉积层，主要是饱和粘性土以及粉性土和砂土等几种土质共同组成，但缺失第⑧层粉质粘土，第⑥层土是不透隔水层，较为良好。自第⑥层以下埋藏有高水头的承压含水层，主要是本市中第I、II、Ⅲ承压含水层连通区，承压含水层的深度是26.77m，承压水中水头高差有18.18m，电梯井的开挖深度有25.88m，坑底已经进入了第⑥层土，距离承压水层只有2.0m 上下的覆土。

1.2 基坑围护简介

塔楼区是在基坑中央部位，基坑是利用直径为100m 圆形地下墙围护结构，面积7855m2，开挖可达18.35m 的深度，墙1.0m 的厚度，地下墙的深度为31.55m，电梯井邻近的深坑处有33.55m，地下墙的入土系数是0.701～0.217，地下墙顶主要利用的是钢筋混凝土顶圈梁，地下墙的内侧一般设有三道钢筋混凝土环形围檩，没有设置支撑，坑底被动区采用宽5.0m 深4.0m 格栅式高压旋喷桩加固。电梯井深坑就当做“坑中坑”，主要用12.0m 长φ800@900 钻孔灌注桩围护，其设置的钢支撑的面积是2116m2，开挖达到25.89m 之深。围护结构断面如图1 所示。

图1 围护结构断面图

2 关键施工技术

2.1 超深地下墙施工

本案例中的工程地下墙施工与其他施工来比较，其地下墙的围护结构同心圆精度控制和成槽的深度都达到相应的设计标高，对于地下墙的施工是非常重要的。

(1)基坑主要是正多边形圆形围护结构而构成的，如果要保持其空间受力特点，地下墙同心圆精度控制是非常高的。要控制好导墙施工，并对其精度由较高的标准，才可保证地下墙在施工中的精度达到科学合理。对导墙施工放样时，主要是建立以基坑圆心测量系统，还要使用红外线全站仪，每隔1.0m 要设定圆弧控制，导墙内圆半径偏差要控制在合理的范围内，同时要为后面的地下墙同心圆控制打好基础。

(2)在案例中的工程施工时，要按照其现场施工的地质情况，地下墙穿越第⑥层到粉质粘土，然后再对第⑦1 铁板砂层，造成其成槽有较大的困难，同时在硬土层的成槽前，要用成槽机进行深挖，可挖到25m左右，这样使垂直度控制比较有利，然后再利用绳索式成槽机进行开挖，并挖到规定的设计标高。对于成槽机一般要在标准贯入度在100击的弱风化岩中成槽，使得具有很强的纠偏功能，同时在强力纠偏装置下，对地下墙垂直度控制必须达到良好。

2.2 碰桩区地下墙施工

在碰桩区的地下墙施工中，通过6 根φ700 ×14 钢管桩主要在地下连续墙设置槽段内，再控制其标高达到-10.5m，而目前的施工技术来看，还达不到把70m 钢管桩成功拔出来的经验和先例，而国内普通的做法基本上都是如图示2(a)、(b)，这种施工方法造成围护结构不能为圆，表现不出圆结构的特点以及空间受力等特点。因此，设计中要求是在原位成墙。

图2 碰桩区地下墙常规施工方法

对于碰桩区的地下墙施工过程中同时受到对钢管桩作用，不能正常地进行成槽取土，就必须利用机械设备如成槽机以及钻孔机，或者是高压水枪等混合的方式对其取土，从而达到砂石泵的清底工作。主要是按照钢管桩所处的位置划分槽段，再把钢管桩分到四个槽段中。如果出现高压水冲，就容易形成槽壁出现坍塌，这就需要对槽壁的两侧φ1000 护壁高压旋喷桩作为加固的方法，使其深度在34.0m，并掺和一定量的水泥20%，保证其垂直度小于等于1/100，还要对其进行养护要大于等于30 天，在现实的施工中对碰桩区地下墙施工养护通常大于45 天。

图3，对其阴影中接缝处封闭旋喷桩，主要是对封闭地下墙与旋喷桩两者接缝，使并形成封闭空间，可以有效防止高压水冲塌槽壁，实际上在基坑开挖过程中起到很好的止水效果。

碰桩区地下墙施工非常艰难，四幅地下墙施工时间占整个地下墙施工时间的1/3。但是，基坑开挖后，接缝处混凝土密实，墙面平整。为基坑的安全开挖创造了有利条件，碰桩区地下墙常施工步骤如图3图示。

图3 碰桩区地下墙常规施工步骤

2.3 碰桩区地下墙局部补强措施

碰桩区地下墙通过采取各种措施，完成了地下墙混凝土的浇灌，围护体形成一封闭圆，但是地下工程看不到摸不着，地下墙施工有不可预见性风险，是否存在夹泥或混凝土不密实不连续等现象都难以预料。

为确保基坑的安全，在碰桩区的外围护壁旋喷桩内套打一排φ1000@1200 钻孔排桩，深度34m;坑内被动区土体加固由4.0m 加宽到9.0m，深度由5.0m 加深到13.0m，压顶圈梁加宽到4.3m，将钻孔排桩与地下墙连成整体，其目的是弥补地下墙缺陷，提高基坑的稳定性。

2.4 深井减压降水施工技术

从地质剖面图可以看到第⑥层土是一层很好的不透隔水层，自第⑥层以下埋藏有高水头的承压含水层，为第I、II 承压含水层的连通区，承压含水层埋深为27.88m，承压水的水头高差达到18.8m。电梯井开挖深度达25.89m，坑底已经进入了第⑥层土，距离承压水层只有2m 左右的覆土，基坑坑底抗承压水稳定安全系数Ky=0.194，远远小于规范要求的1.05。

2.5 对称、均衡、分层开挖技术

为控制基坑变形以及圆形基坑均匀受力，工程土方采用分层、分块、对称、均衡开挖，基坑从立面分7 层12 次(第11、12 次由后续单位施工)开挖，第③、⑤、⑦、⑨层土方开挖分别在第②、④、⑥、⑧层土方开挖后连续进行，在加强垫层强度达到80%后连续进行⑩第11 次土方开挖，待深坑顶圈梁和钢支撑安装后进行第12 开挖，随挖随浇筑垫层，挖土工况见图4。

图4 挖土工况图

每层开挖时对称、分层开挖基坑周边土方，为使基坑受力均衡，要求离地下墙15.0m 范围内土方高差不得大于1.5m，其它控制在2.0m左右，再对称浇筑混凝土环梁，基坑中心岛土堤待混凝土环箍封闭后强度达到80%后再开挖。

基坑周边土体开挖时(可看作为环形沟槽)，分四区两次对称开挖，环梁混凝土浇筑分四段两次对称浇筑，即1 区和3 区同时挖土同时浇筑环梁混凝土，2 区和4 区同时挖土同时浇筑环梁混凝土。

为考虑大型基坑开挖和施工要求，坑内设置四个独立的挖土栈桥，(见平面图5)，栈桥长20m，宽6.5m，栈桥由钢筋砼桥面、桥身、桥桩组成，桥面通过格构柱+钻孔灌注桩作为支撑架，与地下墙完全脱离，减小对围护结减小对围护结构的影响。

由于整个圆形基坑开挖基本遵循了设计要求的“对称、均衡、分层”原则，因此各测点的变形比较协调，变化规律基本一致。实际变形值接近预测变形值(预测报警值30mm)，至基坑开挖结束时，无论垂直方向还是水平方向变形数据均比较接近，离散性小，在一定程度上保证了整个圆形基坑的均衡受力。

3 结语

(1)深井减压降水是结构安全封底进展顺利的前提和保证，基坑采用深井降水降低承压水水头进行坑底卸压，既保证了基坑开挖和安全封底，也有效地控制了降水引起的地面沉降。

(2)平面分块、分段、对称均匀开挖，立面分层分次、先四周后中间，并有栈桥出土的方法使圆形围护结构均匀承受土压力。

(3)圆形围护结构具有整体刚度大和径向变形小的特点，相对变形在0.12H%左右，为常规深基坑中变形最小的(常规为0.7H%)，是一种较为经济合理的地下空间结构型式。

［1］关海峰，马明军.房建工程深基坑施工常见问题及施工技术［J］.中华民居(下旬刊)，2013(8):38 -39.

［2］王东旭.建筑工程中深基坑施工技术的应用［J］.门窗，2014(12):74 -75.