大型房建设施地下室基坑设计及施工探讨

文｜珠海市第二城市开发有限公司 井长贵

1 工程概况

珠海（金湾）生物医药产业示范专区项目二区（研发、孵化、中试）位于珠海市金湾区三灶科技工业园附近，金海岸大道北侧，机场高速西侧。地库±0=绝对标高3.7m，场地整平标高为-1.1m（绝对标高2.6m），地库底板顶标高为-6.0m，筏板厚度1.7m或承台厚度1.4m，垫层厚度0.1m，基坑底标高为-7.8m（绝对标高-4.1m）或-7.5m（绝对标高-3.8m），基坑深度6.7m或6.4m。基坑呈一“L”状矩形，长约318.72～362.45m，宽约63.50m，面积约21015.9m2，基坑周长约为808.2m。基坑周边场地较为空旷，基坑边线距离红线较远，基坑东侧77.34m处外为机场高速，南侧55～58m处为一期项目检测办公大楼正在施工，采用管桩基础；西侧为机场西路，道路距基坑边线约58.89m；北侧为二区项目拟建药厂厂房，均未开始施工。基坑安全等级为一级，设计使用年限为一年。

2 基坑施工技术方案

通过对该项目地形情况、开挖的深度超过6m，与周边重要建筑物距离范围综合判断，工程项目基坑为一级基坑，基坑使用时间为365d。

2.1 基坑支护技术方案的比选

2.1.1 基坑放坡支护技术

工程项目基坑周围视野开阔，施工场地比较空旷，可以根据开挖倾斜的坡度做成台阶状进行放坡，坡面用土工膜盖上，直接用喷射机喷上混凝土砂浆实施防护，对坡脚再用土袋或砂袋压实，同时结合土体加固措施进行。

2.1.2 基坑排桩支护技术

（1）悬臂式排桩支护技术

悬臂式排桩支护技术应用在超过6m深度基坑中，要与放坡技术综合使用，由于本工程项目开挖的基坑最深达到6.7m，而且施工工期达到365d，可以用双排桩对基坑支护进行加强，以减少单排悬臂桩支撑力不足的情形发生，悬臂式排桩支护技术缺点是施工成本较高而且技术难度大，施工时间较长。

（2）锚固式排桩支护技术

锚固式排桩体积较小，不占用基坑内部位置，可用在深度不一的基坑中，但锚杆需要打入到邻近位置，打入的锚杆对土质要求有限制，淤泥层设置锚固段效果欠佳，软土质土体尽量避免使用，粉细砂层要使用一次性锚杆，当遇有阻碍或旁边建筑地基时锚杆无法打入，这种技术受地形特点限制较大，可作为备选方案。

（3）内支撑式排桩支护技术

内支撑式排桩支护技术能适用开挖深度不一样的基坑，土质条件适应性强，但施工成本比较高而且施工环节比较多，支护体系占用空间比较大，需要综合考虑实际情况选用。

2.1.3 地下连续墙

通常来说基坑深度大、地下室层数多适用地下连续墙技术，如单独运用施工成本过高，直接把地下室的梁板柱作为内支撑加上逆作法联合使用时可大大降低成本，但施工环节较多、技术要求高。

2.1.4 方案比选

经过以上多个支护技术方案比选，各个方案适用条件不一，各有特点。单独运用一种方案不适用本工程项目面积大、土质条件复杂、施工时间长的特点，考虑到本工程的基坑淤泥层比较厚，工程项目部技术人员深入研究设计图纸、勘察报告和现场勘测等资料，结合工程质量、安全、成本、工期、施工经验和技术力量、资源配置等各方面影响因素，最后综合选用多方案联合实施基坑支护，使用放坡+水泥土搅拌桩加固+内插H型钢抗滑体的技术方案进行现场施工。

单轴搅拌桩直径0.8m，间距0.6m，搭接0.2m；三轴搅拌桩直径0.85m，搭接0.15m，搅拌桩格栅型布置。

2.2 地下水处理

现场开挖基坑之后，地下水中化学成分比较复杂，容易对基坑壁进行化学侵蚀，因此在开挖的全过程中宜对地下水采用封和导的方式进行技术处理，具体处理方法如下：

（1）本场区上层滞水主要贮存在素填土层，采用明排降水。

（2）开挖本工程项目基坑前，对基坑顶部3-5m的地面浇捣C15混凝土，混凝土层厚度为6-8cm，以防上水直接流入坑壁周边。

（3）基坑距离顶部1m砌筑一条300mm×300mm砖截水沟，在距坡脚3.0m左右设置一道坑底排水沟，尺寸300mm×300mm，用C15砼砌筑，确保排水沟不漏水。

（4）土建单位应根据土方开挖进展，在坑内设置若干个专用集水坑，为了便于排水，集水坑与排水沟至少要低50cm，深度差应保持到基坑开挖达到设计要求为止。

（5）在坡面按水平间距2.0m左右设置若干塑料排水管利于排水。

（6）在坑底设置若干集水坑进行明排，汇集上层滞水后，用水泵抽排至坑顶明渠。

3 基坑支护施工技术要求

3.1 施工顺序

本工程基坑支护施工各阶段环节如下：现场放线→水泥搅拌桩加固施工→内插H型钢抗滑体施工→坡顶截水沟施工→坡体上部土方开挖→土钉挂网喷砼护坡→坡体下部土方开挖→主体结构施工至±0→肥槽回填→拔除H型钢芯材并回填密实……→施工完毕。

3.2 单轴水泥土搅拌桩施工

（1）搅拌桩应长度应确保不小于基坑断面设计图纸要求，搅拌桩采用P.042.5普通硅酸盐水泥。搅拌桩现场抽芯样28d无侧限抗压强度不小于0.8MPa。

（2）搅拌桩施工场地事先应予以平整，必须清除地上、地下一切障碍物。表层填土含砼块、块石，应挖槽予以挖除后换填素土。

（3）搅拌桩桩位偏差不超过5cm，桩径允许偏差为4%，垂直度允许偏差1%。水泥标号不应小于42.5，水灰比0.5，水泥掺入量18%，水泥用量不少于160kg/m。

（4）施工时如因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过3.0h，宜先拆除输浆管路，清洗输浆管路。

3.3 三轴水泥土搅拌桩施工方法

（1）针对本工程项目土质情况和施工特点，施工使用浆喷，选用浆喷式多轴深层搅拌机进行现场施工。

（2）三轴水泥土搅拌桩施工过程中应连续作业，每条桩体施工时间相隔时间应控制在24h以内，施工前和施工完毕后的搭接要符合设计要求并进行强化。

（3）深层搅拌桩桩位水平偏差不大于50mm，垂直偏差不大于1。水泥标号不应小于42.5，水灰比1.5～2.0，水泥掺入量20%。

（4）施工过程中注意对搅拌桩位置、长度、提升速度等指标进行记录，科学分配施工作业段，尽量减少施工各段的时间间隔，间隔时间超过正常值时，要进行补桩或其它强化桩体措施。

（5）深层搅拌桩养护至少28d以上，28d现场抽芯样无侧限抗压强度不小于0.8MPa，达到设计强度要求后，方能进行基坑开挖。

3.4 内插H型钢施工

（1）H型钢采用插一跳一方式施工，同时进行变形监测。

（2）H型钢应在搅拌桩初凝前（尽量靠自重，压沉不到位时采用振动法）插入，插入前应校正位置，设立导向装置。桩顶标高偏差小于100mm，垂直度偏差<1/150。

（3）H型钢考虑回收时，在清除H型钢表面的铁锈及污垢后，均匀涂抹（插入水泥土的部分）减摩剂。

3.5 挂网喷混凝土施工

（1）挂网前先进行基坑开挖，由专人实施放线测量，进行分层分段挖掘。

（2）放点及短钉打入，坡面修整好后按设计要求布点，在已修好的工作面上按图纸要求布点，然后进行短钉的施工，短钉直径16mm，长度0.8m，间距2m。

（3）挂钢筋网喷砼，钢筋网采用φ6.5@250×250，喷射混凝土厚度为100mm，强度等级不低于C20。

3.6 注浆花管施工

（1）注浆花管成孔直径100mm，倾角20°，杆体采用直径48mm、壁厚3.5mm钢花管，水平间距1.0m，竖向间距1.0m。

（2）注浆体采用纯水泥浆，P.O.42.5早强普通硅酸盐水泥，水灰比0.5～0.55，强度等级为M30，注意控制灌浆压力稳定保持至少1.0MPa压力以上，而且必须灌满锚孔。

（3）基坑开挖后应立即进行支护施工，分级开挖，分级支护，严禁超挖，注浆花管钻孔成孔后，应及时插入杆体及注浆。

3.7 土方开挖施工

（1）土方开挖前须编制土方开挖方案。严格按照设计坡度、深度分层开挖，严禁超挖欠挖。在有锚索的位置，先施工锚索后开挖。

（2）土方开挖时应保护好已形成的支护结构，严禁碰损及碰坏已形成的支护结构。

（3）土方开挖过程中，若遇土层含水量过高，应用挖机在坑内适当部位挖集水坑，将地下水汇入坑中，抽排出坑外。

（4）土方人员应听从支护结构施工技术人员的指挥及调度，在结构施工人员的调度及指令下开展工作。

（5）土方随挖随运走，切勿堆积在基坑边缘，若土方暂无法运走时，应堆积在离基坑边缘至少2倍基坑深度外处。

4 基坑施工监测技术措施

4.1 基坑监测目的

由于本工程项目基坑为一级基坑，属于施工中重点监测范畴，要保证基坑开挖、支护、地下管线、基坑周边建筑物的安全，施工中必须全过程密切实施基坑监测工作，通过信息化方式进行工程监测，实现施工的安全和可控。

4.2 监测内容

（1）桩顶的垂直和水平位移及深层水平位移监测（桩身测斜）。

（2）坑外土体测斜。

（3）地下水位。

（4）坑外地面沉降。

（5）周边道路水平、竖向位移。

4.3 监测预警值（见表1）

表1

4.4 监测要求

（1）基坑开挖前须做好监测方案，请有资质的单位、人员进行监测。

（2）设置3个以上观测基准点。

（3）各监测项目在基坑开挖前应测定初始数据，且不宜少于两次。

（4）监测记录完毕后，利用计算机软件统计沉降速度、变形量等数值，绘制监测结果变形相关图表，并在24h内整理提交。

（5）施工单位应每天巡视四周，及时汇报异常情况。

5 结束语

房建的基坑大开挖不同于桥梁专业的承台基坑，采用的不再是一种单一的基坑支护手段。因为支护的空间大、且周期长。实际施工中可视周边具体的环境条件，结合经济、进度等因素综合考虑，采用多种支护方法相结合的方式对大基坑进行安全支护。相对应而言因施工方法较多，对施工要求就较为繁琐，故在施工中应根据不同的工法，依据不同的施工规范对工程全过程进行要求，最终的目的可保证整个项目的顺利完成且产生良好的经济效益。