大型房屋建筑项目中地下室基坑设计与施工技术

欧杰宁

（广东湕森工程有限公司，广东 江门 529000）

时代在发展，社会在进步，城市规划也不断地向着现代化迈进，城市由房屋组成，也是最值得关注的。在大型房屋建筑项目工程中，地下室基坑施工具有较大的风险，如果缺乏安全措施会严重威胁施工人员的安全，也会对施工工程造成经济上的损失，基坑支护技术是保障基坑施工安全的一项技术，值得相关人员去深入探讨研究并实施。

1 基坑支护工程的特点

1.1 临时性

由于基坑支护工程能够维持基坑的安全稳定，在基坑工程中处于核心地位，完成了基坑支护工程，就完成了一大半的工作。基坑支护是一种临时性的工作，临时性的特点造就了它需要充分考虑它的作用价值和安全问题，既要保证安全，又要有经济性的一面。切合实际地使用创新技术，充分发挥管理水平，能够让工程变得更加安全可靠。

1.2 复杂性

基坑支护工程的环境因素导致了它具有高难度的施工，地下环境、水质条件都是导致它的复杂性的原因[1]。同时，基坑支护工程涉及工程技术、理论力学、材料科学等多种学科，是建筑工程技术中最具挑战性和复杂性的技术之一。加之岩土力学特性的变化性，造成勘察数据不准确或者不能反映其动态变化的数据，给基坑工程的设计带来较大的难度和风险。如果开挖点选取不准确，很容易引发坍塌事故，漏水事故等，威胁施工人员的安全，也对周边建筑造成伤害。

1.3 规模性

基坑支护工程正向大深度、大面积方向发展，基坑支护工程的规模大多较大，尤其在大型成片建筑工程中，其规模性也相应增加了其技术复杂性[2]；大规模的基坑支护工程相伴的往往是大体积混凝土浇筑、大模板施工、大跨度支撑、大跨度脚手架等需要重点控制的施工技术环节，其风险和施工难度也相对加大。

2 工程概况

广东某商业开发项目，拟建2F地下室，施工现场的详细数据为：绝对标高1.5 m，场地整平的标高为-1.1 m，地下室的底板顶标高为-7.5 m，基坑设计开挖深度8.7～8.9 m。基坑周长约为460 m，面积约为16 000 m2，基坑周边环境空旷，无永久性建筑物，无未探明管道线路，可利用施工作业空间大，具体如图1所示。基坑的安全等级被评为一级，设计的使用年限为一年。

图1 BIM模型基坑平面图

3 基坑支护技术方案设计

本工程为商业开发项目，建设工期紧张，从勘测资料反映，现场地质条件复杂。流塑性淤泥质土较厚，渗透系数较大，工程性质较差，存在坑底管涌、隆起、流沙的工程事故风险。通过对本项目的地质条件、安全性、成本、施工工期、资源配置、施工质量等相关因素综合分析、整合后，基坑支护方案拟采用二级放坡，土钉挂网喷浆，型钢水泥土搅拌墙 （SMW工法），内钢管斜抛撑加盆式开挖组合形式对现场进行施工。

4 基坑支护施工技术

4.1 施工顺序

本基坑支护工程的施工环节如下：现场施工放线→水泥搅拌桩的加固→内插H型钢抗滑体施工→坡体上土方挖掘→土钉挂网喷浆→养护，达到设计强度的80%后分层、分段开挖土方至基坑底→待负二层地下室底板达到设计强度80%后，施工钢管斜撑→挖除预留反压土方，施工负二层周边地下室、负二层侧壁及负一层地下室底板→待负一层地下室底板强度达到设计强度80%后，砂土回填并压实并施工换撑板→拆除钢管斜撑，施工负一层地下室侧壁及顶板→待负一层地下室顶板强度达到设计强度80%后，砂土回填并压实→拔出型钢回收→砂土回填至±0.00 m，完成坑施工。

4.2 单轴水泥仁搅拌桩施工

（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28 d无侧限抗压强度不小于0.8 MPa。

（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5 cm，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160 kg/m。

4.3 汽轴水泥仁搅拌桩施工方法

（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24 h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50 mm，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，要进行补桩或其他强化桩体措施。

4.4 H型钢水泥土搅拌墙 （SMW工法）

本项目选用三轴水泥搅拌桩Φ850@600、型钢规格选用H700 mm×300 mm×13 mm×24 mm，用插二跳一型施工方法，插入比约为1：1.2。水泥搅拌桩的强度主要以控制水泥浆的质量和钻杆速度来进行控制，不同的土质情况有不同的特点，喷浆的使用应该谨慎。施工作业前，必须向施工人员做好技术交底。搅拌器的深层桩位置不能在水平方向上＞50 mm，垂直度偏差值应＜1/250。水泥的标号应该≥42.5，水泥灰应该有合适的比例，一般在1.5～2.0之间，水泥占20%左右。施工过程中无论是搅拌桩的位置，还是它的长度、速度，都应该得到有效记载，合理分配好时间，减少时间的间隔。一旦发现时间的间隔超过了一定的标准，要进行及时的补救，并且对桩体进行再一次的强化施工。水泥搅拌桩成型后应进行桩身完整性检测。

在插入H型钢时，必须做到垂直不斜，控制插深，严防错位、插偏、扭歪，由于H型的钢筋要在搅拌桩第一次凝结前插入，并且在插入的上一步要调整好位置，调整导向装置。桩顶要无偏差达到100 mm，垂直偏差＜1/150。在回收钢时还要注意清理它的污垢，并且在上面均匀地涂上减少摩擦的试剂。

4.5 挂网喷浆施工

因本工程面层土体松散，遇水容易塑化、形变。因此通过挂网喷射混凝土面层，提高了土体的整体刚度，弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。减少坡面受到雨水或其他因素的影响。选取直径16 mm，长度0.8 m的短钉，间距为2 m，钢筋网的选取要用Φ6.5@250 mm×250 mm的，混凝土的喷射应该等级高于C20，厚度在100 mm。

4.6 盆式土方开挖和斜抛撑组合施工

土方开挖的顺序严格遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则[3]。本基坑采用盆式开挖方式，在基坑中心开挖土方，尽可能地保留基坑周边的反压土。开挖至设计标高后，进行基桩承台、底板和底板砼牛腿作业，待混凝土构件达到设计强度80%后，安装钢管斜撑。挖除预留反压土方并进行地下室主体结构的施工，待主体结构强度达到80%后，拆除钢管斜撑，并进行回填，具体如图2所示。

图2 内斜撑工法作业图/mm

作业期间，应注意施工缝设置止水带，并应密切注意基坑位移监控数据[4]。采用盆式土方开挖和斜抛撑组合施工，各工况在时间和空间上联系紧密，对项目部协调安排能力是一种考验，但该施工方法极大地减少了内支撑的设置和拆除费用，为施工作业面腾出巨大的空间，方便了土方开挖运输和地下室主体施工，为工程项目赢得了施工进度和经济效益。

5 基坑施工监测技术措施

5.1 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。

5.2 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。

本项目聘请了具备资质的第三方监测机构对基坑工程进行监测，监测时间由土方开挖至负一层顶板成型后15 d。从基坑监测总结报告中的“土体水平位移曲线图”和“沉降观测历时变化曲线图”反映，基坑水平位移以及垂直位移变形小于0.1 mm/d，本基坑处于安全、稳定、可控的状态。

6 结语

综上所述，结合实际工程案例，对房屋建筑的地下室基坑设计与施工技术进行研究现代基坑支护工程是一种多元化手段。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。