深基坑设计与施工的探讨

王茂霞

【摘 要】结合工程实例对深基坑设计与施工的环节进行了探讨，包括深基坑防水设计与施工、支护设计与施工、桩基设计与施工与维护设计与施工，以期为深基坑设计与施工提供一定的技术支持，本文通过对深基坑设计与施工过程中的方案进行总体设计，将工程拆分为防水设计、支护设计、桩基设计与围护设计四个主要的部分，详细的阐述了每个环节具体的设计方案与施工细节，为深基坑设计与施工提供详实的技术资料。

【关键词】深基坑 防水设计 支护设计 桩基设计 围护设计

1 工程概况

本工程位于昆明市城中心，项目东侧围护体与基地红线净距约3m。基地东侧为尚义巷，路宽约13m。道路距离围护体最近约6.6m。东南角邻近白塔公园，为砼7～9层住宅楼，距离围护体最近约21m尚义巷以东为昆明中医医院混4～6层建筑，应为天然浅基础，距离围护体最近约21m。基地南侧围护体与基地红线净距约3m。南侧为尚义街，路宽约13m。道路边距离围护体最近约6m。尚义街南为云南烟草机械厂混6，应为天然浅基础，距离围护体最近约为27m。基地西侧为北京路，距离围护体最近约13m。西北侧邻近金格中心，为地下2层、桩筏基础、地上8层。购物中心，距离围护体最近约14.5m。西侧北京路下为地铁2号线车站。地铁车站目前已经施工完成并恢复北京路通车，预计在明年5月份之前通车运营。车站围护结构采用800～1000厚地下连续墙，插入深度约11.5m，内衬墙厚度约700mm。如表1所示。

2 深基坑防水设计施工方案

根据工程场地工程地质条件与水文地质条件分析，可能引发本工程施工风险的主要含水层为圆砾、粉土及粉砂层。多层含水层交错分布、且厚度较大，分布不均匀，水量较大， 渗透性较好，埋深相对较浅；基坑开挖深度大，开挖面挖穿圆砾层及③2、④1 粉砂、⑤1 粉土层，开挖过程中需对开挖深度范围内的圆砾、粉土、粉砂进行疏干；基坑开挖到一定深度时，⑤1 粉土层有产生涌水、涌砂等基坑突涌的风险。以上为场地主要的工程地下水风险，在工程施工过程中，需要针对这些风险采取相应的降水与管理措施，保障基坑施工安全。

基坑开挖后，基坑与承压含水层顶板间距离减小，相应地含水层上部土压力也随之减小。根据前期施工的观测井，测得深部⑤1 层的水位埋深为5.3m（含水层的水位随季节呈周期性变化），为保证基坑安全，本次设计中视⑤1 层具有微承压性。当基坑开挖到一定深度后，⑤1 粉土层承压水顶托力可能大于其上覆土压力，导致基坑底部失稳，严重危害基坑安全。因此，在基坑开挖过程中，需考虑基坑底部承压水的水压力，必要时按需降压，保障基坑安全。基坑底板抗突涌稳定性条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于安全系数下承压水的顶托力。

h·γs≥Fs·γw·H

其中：h—基坑底至承压含水层顶板间距离（m）；γs—基坑底至承压含水层顶板间的土厚度加权平均重度（kN/m3），取19kN/m3；H—承压含水层顶板以上的承压水头高度（m）；γw—水的重度（kN/m3），取10kN/m3；Fs—基坑抗突涌安全系数，取1.10。如图1所示。

对于基坑开挖范围内的含水层采用管井进行疏干降水，含水层的水位控制在开挖面以下1m。

3 深基坑支护设计施工方案

根据基坑工程实践经验，昆明地区类似基坑工程周边板式围护体可供选择的有灌注桩排桩或地下连续墙。灌注桩排桩作为一种成熟的工法，其施工工艺简单、质量易控制，施工时对周边环境影响小，尤其适用于顺作法基坑工程。仅在基坑开挖阶段用作临时围护体，与主体结构的设计关联程度相对较小，可以在地下室外轮廓及各层楼板、底板标高及底板厚度确定的情况下即可设计钻孔。

本工程拟采用地下连续墙作为基坑周边围护结构。目前国内民用建筑基坑采用地下连续墙围护体一般同时考虑地墙作为使用阶段的地下室外墙，即“两墙合一”。但对于本工程而言，“两墙合一”地下连续墙在施工时需要为主体地下结构梁板设置预埋件，对主体结构的设计深度要求较高，目前主体建筑结构设计仅处于施工图设计的起始阶段，无法满足“两墙合一”地下连续墙的设计条件要求。因此，结合业主的招标要求，本工程基坑周边地下连续墙考虑仅作为基坑开挖阶段的围护墙，今后基坑开挖至基底后，地下室侧壁另设置现浇钢筋混凝土地下室外墙，地下连续墙围护体与地下室外墙之间预留1m的空挡作为操作空间，便于地下室外墙的支模与防水等施工。

4 桩基设计施工方案

抗压桩/抗拔桩600mm，桩底标高为相对标高-52.225m/-54.225m（局部桩基标高须根据大样图另行计算），成孔深度约51m～53m，桩端入⑦层3m，桩身在③层圆砾最大可达10.9m：①钻孔和清孔难度大；②易发生缩颈或坍孔现象。针对成孔和清孔方面的难题，拟通过设备和工艺的途径解决。本工程直径600mm的桩基选用GPS-10 型工程钻机进行施工。针对圆砾层深度范围易发生缩颈或坍孔，在钻进过程中降低旋转速度并通过人工造浆，增大泥浆黏度、比重的方式来尽量避免缩颈或坍孔。抗压桩1000mm，桩底标高为相对标高-88m～-93m，成孔深度约87m～92m（实际施工时以设计图纸为准），桩端入⑩层。本工程直径为1000mm的桩采用SR-360 型旋挖钻机进行施工其中直径为600mm的桩混凝土设计强度为C30，按照钻孔桩施工规范要求，水下浇注需将混凝土强度等级相应提高，故采用提高一级配合比按C35。其中直径为1000mm的桩混凝土设计强度为C40，按要求提高一级配合比按C45。为增加单桩承载力并减小工程桩沉降，本工程全部工程桩都进行桩端后注浆。其中直径1000mm与直径600mm的桩均采用对称设置的2根注浆管，注浆管直径25mm，插入土体30cm到40cm。

5 围护设计施工内容

围护工程：本工程基坑面积约52000m2，总延长米约1063m。本工程±0.000=+1893.00，自然地坪相对标高约为-1.625。基坑普遍区域挖深为20.700m，卸货区域挖深为22.700m，主楼区域挖深为24.900m。地墙厚1000mm，总共177幅。高压旋喷桩在其邻近围护桩及地墙施工结束，并达到设计要求强度后方可施工。高压旋喷桩采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，直径为800mm，搭接200mm。水泥用量为550kg/m3。水泥浆液的水灰比0.8。总共354根。

参考文献：

[1]王锡平.浅议深基坑支护结构的设计[J].国外建材科技，2005（04）.

[2]郦世平，郭健，彭文祥.信息化施工在深基坑支护中的应用[J].中外建筑，2005（04）.

[3]郭健，郦世平，彭文祥.深基坑支护方案设计[J].工程建设与设计，2004（12）.

[4]《深基坑支护技术指南》.中国土木工程学会土力学及岩土工程分会.中国建筑工业出版社，2012.3.

[5]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120—2012.中国建筑工业出版社.