地下室基坑支护设计与施工

周国华

（佛山市顺正特种工程建设有限公司，广东 佛山 528300）

1 工程概况

某工程场地位于佛山市顺德区龙江镇太和路北侧，总占地面积为4 754.5m2。拟建建筑物为1座4～11层车间，框架-剪力墙结构，采用预应力管桩基础。设有1层地下车库，占地面积为2 842.4m2。

基坑支护外边线总周长约为256m。±0.000m相当于绝对高程5.010m，基坑周边现地面标高约为-0.800m（相对标高，下同），地下室底板面标高为-4.000m，基坑设计深度考虑至承台底，承台厚度为1 300mm，基坑底标高为-5.300m，故基坑开挖深度为4.50m；电梯井底板面标高为-5.800m，基坑设计深度考虑至承台底，承台厚度为1 300mm，基坑底标高为-7.100m，故基坑开挖深度为5.80m。

本工程计划先进行桩基础施工，后进行基坑支护结构及土方开挖施工。

2 基坑支护设计

1）本工程基坑1、2与2’区的侧壁安全等级均确定为1级，侧壁的重要性系数取1.10；其他位置侧壁的安全等级为2级，重要性系数取1.00。

2）基坑顶部与出土口超载分别取20kPa和40kPa。现场塔式起重机基础的水平力确定为15kN/m，对于采用砖混结构的房屋，其每层取15kPa。

3）基坑中水位为坑底下部0.5m，基坑顶部水位为地表下部1.0m。

4）结合地勘报告与相关技术规范，并参考该地区现有相关经验，对于不同类型的岩土层，其基坑支护的设计参数确定如表1所示。

表1 不同类型岩土层基坑设计参数

3 基坑支护施工

3.1 施工顺序

基坑支护施工工序相对较多，且工艺复杂，在施工过程中不仅要理顺各道工序，还要明确基坑与主体结构间的施工顺序。施工中，为保证基坑支护质量，需严格遵循以下顺序进行分段施工。

施工测放→基础与支护管桩和立柱施工→搅拌桩施工→基坑开挖到冠梁底部、冠梁与支撑梁施工→分层、分段开挖→底板与换撑板施工→钢管与混凝土支撑拆除。

3.2 止水搅拌桩施工

1）止水搅拌桩桩径600mm，2个相邻的止水搅拌桩其中心之间的距离为400mm，搭接宽度为200mm。

2）施工方法为切割搭接法，前桩水泥土完全固化前对后序桩进行搭接；首个搭接处应予以加强，避免产生搭接缝。

3）四喷四搅，将水灰比控制在0.60～0.80，水泥用量应达到65kg/m以上，为32.5R复合硅酸盐水泥。

4）桩体垂直度偏差不能超过±1.0%，所在位置的偏差不能超过±20mm，成桩后，桩径与桩长都应满足设计要求或比设计值略大。

5）桩之间的搭接时间间隔应控制在24h以内，当超过24h时，需进行补桩。

6）当桩的水泥土实际强度为0.3MPa时，开始基坑开挖施工。

7）止水搅拌桩不仅要满足每个剖面上的桩长要求，而且应从淤泥质土层中穿过，并进入其他软弱透水层中至少1m。

8）桩施工完成后，在土方开挖之前做好降水试验，保证止水效果。

3.3 预应力管桩施工

1）预应力管桩的管径500mm，壁厚100mm，采用C80混凝土。

2）施工所用管桩质量必须有出厂合格证明。完成管桩施工后，其位置偏差应控制在5cm以内，垂直度偏差应控制在0.5%以内。在施工中应使用水准仪对桩顶标高进行测定，要求偏差在5cm以内。

3）采用单节管桩，如果单节管桩长度无法达到设计要求，在连接过程中应按照端板相对的原则进行连接。

3.4 土方开挖施工

1）冠梁和支撑梁的实际强度达到设计强度的80%时，开始基坑开挖施工。

2）在土方开挖时，应安排专人在现场指挥。开挖必须按照从上到下的顺序进行，并遵循平面分段、竖面分层、对称均衡与适时等基本原则，一般每段开挖长度10～15m，而每层挖深深度应控制在1.5m以内。

3）桩间虚土必须全部挖除，同时处理至平整状态，当发现渗漏时，应立即采用导流法封堵。

4）开挖产生的土方必须及时运走，不可在基坑底部周围长时间堆放。

5）将基坑开挖到底层标高后开始底板垫层的施工，若短时间内无法进行，应预留一定厚度的土层，最后由人工对坡面进行修整即可。

6）开挖承台的过程中也应进行分区，先对中间部分的承台进行开挖，然后在砖模砌筑完成后，对周边承台进行开挖。开挖周边承台时，应使用跳挖方法，相邻承台之间不可挖通。

7）用于土方运输的设备，不可在桩或梁上反复行驶，以免压坏。车辆出入的临时道路上应铺设缓冲层。

8）当采用机械设备对基坑开挖时，应防止对支护结构和完成施工的桩体造成破坏；在边坡处预留一定厚度的土层，将其作为保护层，最后利用人工进行坡面修整即可。

3.5 基础桩保护

1）在基坑支护过程中，应充分掌握基础桩实际分布情况和桩顶实际标高，在开工前确定所有桩位，并采用标志点标出，以便在开挖中躲避桩位。

2）道路设置时，应躲避桩位较为密集的部位，当条件允许时，可不从桩位上通过。

3）桩机行走和挖土过程中，应防止与桩身发生碰撞，土方开挖时，应适当减慢速度，在桩承台分布较为密集的部位，应使用小型挖机进行开挖；对于桩体周围土方，采用人工清理，再用挖机及时运走土方。

4）将土方开挖到承台附近后，应安排专人对挖机的现场作业进行指挥，以保证开挖施工的协调性。

5）当条件允许时，桩施工中应尽量多送桩，以此减少开挖时工程桩外露的时间。

6）针对外露的桩，需在开挖的同时锯除，防止土方开挖过程中与桩发生碰撞使其倾斜。

3.6 冠梁施工

1）冠梁所用钢筋的规格尺寸与形状都应满足相关技术规范提出的要求；不同部位钢筋的安装与绑扎应符合设计要求；通过现浇而成的冠梁，其拐角处设置的钢筋必须满足锚固长度要求。

2）冠梁施工应使用商品混凝土，强度等级为C30以上，保护层厚度按25mm严格控制。在冠梁施工过程中，应对管桩顶部进行修凿，到设计标高为止，设置在桩头处的锚固筋需满足相关设计要求。

3）冠梁上的纵向钢筋应以单面焊接为主，辅以必要的机械连接，连接接头处的错开必须满足规范要求，加强筋、纵筋和钢筋都应严格按照图纸进行摆放。

4）标高、水平轴线偏差支撑与立柱轴线偏差、支撑，两端高差均不大于30mm，支撑弯曲度L/1 000。

3.7 支撑系统施工

1）支撑系统的施工和拆除顺序都应与设计工况完全一致，严格遵循先支撑、后开挖的基本原则。其中，施工顺序为：先立柱后支撑，最后对连系梁进行施工。拆除顺序为：先连系梁，后拆除支撑，最后拆除立柱。

2）支撑定位应准确，且平直度满足设计要求。只有这样，才能使支撑满足轴心受压要求。

3）支撑施工过程中，可在基坑的外部按照设计长度通过拼接形成整体，利用起重机把钢管吊装到设计要求位置。如果支撑长度不足，则应制作1个连接管，注意不可在活动端设置过多垫块。

4）在钢管支撑施工过程中，应做好以下质量控制工作：①钢支撑之间的连接优先考虑螺栓连接，所用螺栓的强度应较高；如果平面外有弯曲，应通过焊接予以加强；②连接法兰盘之前应进行整形处理，变形的法兰盘禁止使用；③钢管支撑处标高偏差不能超过30mm，而平面位置的偏差不能超过50mm。

5）待底板与换撑板均施工完成且强度达到设计要求后，拆除钢管支撑。

4 结语

目前，该工程地下室基坑支护施工已顺利完成。经检查，基坑支护设计与施工质量均满足设计和规范要求，起到了在基坑开挖中保证基坑安全稳定，防止坍塌、滑移等现象产生的作用。本工程所用基坑支护设计与施工方法可为类似工程项目提供参考，实现基坑支护预期目标。