项目管理角度的深基坑设计与施工实施方案分析

梁水斌

中铁十一局集团第一工程有限公司

1 工程概况

武汉轨道交通2号线南延线工程同步建设光谷广场综合体配套工程，该综合体位于武汉东湖高新区既有光谷广场下方，设计有3条地铁线路（2、9、11号线），和2条市政通道（珞喻路市政隧道、鲁磨路市政隧道），是集轨道交通工程、市政工程、地下公共空间于一体的综合项目。其圆盘主体直径200m，地下一层底板埋深约14m，地下二层底板埋深约21m，地下三层11号线底板埋深约34m，工程采用钻孔灌注桩+内支撑支护，共六道内支撑，采用明挖顺筑法施工。现围绕该工程实际情况，从项目管理角度入手，对其深基坑工程的设计和施工方案予以深入分析。

2 工程地质

在深基坑工程施工开始前，对场地实施现场踏勘，根据踏勘成果，地层从上到下依次为以下几点。

2.1 填土（Qml）层

（1）杂填土[地层代号（1-1）]杂色，湿～饱和，高压缩性，由砖块、碎石、片石、混凝土块等建筑垃圾混黏性土组成（地表多有15cm～50cm厚的混凝土地坪），硬杂质含量约30%。该层土结构不均、土质松散，堆积时间一般大于10年，层厚0.3m～4.5m，普遍分布于场地表层。

（2）石英砂岩块[地层代号（1-1a）]灰白色，呈块状、柱状，压缩性低，为路基所抛投之块石，柱状节长5m～15cm 不等，块状粒径6cm～10cm。

（3）素填土[地层代号（1-2）]。褐黄～黄褐、灰褐色，稍湿～饱和，高压缩性，主要成分为黏性土，局部含少量碎石、砖屑等，该层土均匀性差，堆积时间一般大于10年，埋深0.3m～2.7m，层厚0.3m～6.2m，普遍分布于场地表层。

2.2 第四系全新统冲积（Q4al）层

粉质黏土（Q4al）[地层代号（3-1）]褐黄～黄褐色，饱和，可塑状态，中压缩性，含灰白色高岭土团块及黑色铁锰质氧化物斑点，埋深0.5m～3.9m，其厚度1.1m～7.5m，沿线局部地段分布。

2.3 第四系上更新统冲洪积（Q3al＋pl）层

（1）粉质黏土（Q3al+pl）[地层代号（10-1）]黄褐～褐红色，饱和～湿，可塑～硬塑状态，中～低压缩性，含灰白色高岭土团块及黑色铁锰质氧化物结核。

（2）黏土夹碎石（Q3al+pl）[地层代号（10-4）]褐黄～褐红色，湿，硬塑状态，中～低压缩性，含灰白色高岭土团块及黑色铁锰质氧化物结核，不均匀含10%～30%的泥岩、石英砂岩碎石，直径一般5mm～20mm。

2.4 残积土（Qel）

（1）残积土（Qel）[地层代号（13-2）]褐黄、红褐～灰黄～灰白色，湿，可塑～硬塑状态，中压缩性，黏性强，主要由泥岩风化残积而成，含灰白色高岭土团块及少量砂质物。

（2）红黏土（Qel）[地层代号（13-3a）]黄褐色，饱和，软塑～流塑状态，高压缩性，黏性强，含灰白色高岭土团块及少量灰岩碎块，土体强度不均。

2.5 下伏基岩

（1）石炭系（C）微晶灰岩，微晶灰岩[地层代号（18b-3）]浅灰白色，微晶结构，块状构造，钙质胶结，属坚硬岩，岩芯呈柱状、块状，倾角约50°～60°，裂隙发育，裂隙泥质充填，可见溶蚀现象，钻进过程中有失水现象。

（2）强风化石英砂岩[地层代号（19-1）]灰白色、棕红色，粉砂质结构，层状构造，属较硬岩强风化物，主要矿物成分为石英、长石、白云母、绢云母，裂隙很发育，岩芯呈碎块状，锤击易碎。

（3）中风化泥质石英粉砂岩[地层代号（19-1a）]暗褐色，可见棕红色条纹，泥质胶结，层状构造，属软岩，可见石英、长石等矿物，岩芯呈长柱状，锤击易碎。

（4）中风化石英砂岩[地层代号（19-2）]灰白色、棕红色，粉砂质结构，层状构造，硅质胶结，属坚硬岩，主要矿物成分为石英、长石、白云母、绢云母，裂隙发育，倾角陡峭，岩芯多呈块状。本次勘察未钻穿该层，层顶埋深为11.9m～18.9m，最大揭露厚度18.0m，主要分布于光谷广场南端及西侧分别与民族大道、卓豹路交会处，及EQNJz02-Ⅱ13-LY02孔有揭露。

（5）中风化碎石状石英砂岩[地层代号（19-4）]杂色，岩芯破碎，呈碎块～碎砾状，夹泥质成分，局部泥质含量较高。

3 深基坑支护方案

根据当地其他类型既有工程施工经验，深基坑支护可采用以下几种方法。

（1）放坡开挖。

（2）深层搅拌桩。

（3）灌注桩。

（4）型钢水泥墙搅拌桩。

（5）地下连续墙。

从项目管理角度讲，在选择具体的深基坑支护方案时，应对在安全、工期与造价几个方面的因素进行综合考虑。对于放坡开挖方案，其安全系数有很大的差异，工期是四种方案中最短的，同时成本也是四种方案中最低的，但对环境与土质有着很高的要求；对于深层搅拌桩方案，其安全系数较高，工期和造价水平一般，现阶段实际应用较为广泛，且技术成熟；对于灌注桩方案，其安全系数较高，但工期较长、造价略高，而且还需要根据实际情况设置防水帷幕，施工要求和难度较大；对于型钢水泥墙搅拌桩方案，其安全系数较高，工期较长，而造价是四种方案较高，但结构的整体性良好，还具有较强的防水性能[1]；对于地下连续墙方案，其安全系数最高，但工期较长、造价最高，施工要求和难度较大，但基坑自防水能力强。

该工程场地位于城市副中心，圆盘既有道路紧邻深基坑。通过初步估算，可采型钢水泥墙搅拌桩方案进行开挖。因深基坑中的土层主要中风化石英砂岩，型钢水泥墙搅拌桩无法施工。由于无法保证安全，所以通过论证不采用放坡开挖的方案。

除放坡开挖以外的其他四种支护方案均有着广泛地适用范围，且安全系数很高。其中，灌注桩与地下连续墙能在挖深很大的深基坑当中使用；而灌注桩则在工期与造价方面有着明十分显著的优势[2]。根据工程实际情况，通过综合考虑，最终以灌注桩为该工程的深基坑支护形式。

4 深基坑支护施工

灌注桩深基坑支护施工中，应充分注意以下几个方面的要点。

（1）灌注水下混凝土，钢筋笼安装完毕后，重新检查沉淀量不大于10cm，即可灌桩。混凝土灌注使用导管进行，直径25cm。导管提前进行压力试验。首斗封底混凝土数量2.5m3以上，封底前向导管内放入球胆作为隔水塞，封底后导管埋深不小于1m，水下混凝土灌注连续进行，不得中断，灌注过程中导管埋深不小于2m，也不大于6m，混凝土的坍落度为18cm～22cm。配备泥浆泵，以便泥浆循环使用。混凝土灌注过程中认真记录浇筑混凝土的数量及导管埋深。灌注的桩顶混凝土标高比设计高出0.5m～1.0m，预加高度必须在混凝土强度达到2.5MPa后凿除。

（2）桩基检测，桩基施工完成后，凿除桩顶预留混凝土，按设计要求对桩体进行检测。围护桩主要采用低应变动测法检测桩身完整性，检测数量不少于总桩数30%，且不少于20根；当用低应变动测法判定的桩身缺陷可能影响桩的水平承载力时，用钻芯法进行补充检测，检测数量不少于总桩数的1%，且不得小于3根；检测结果需报送设计单位。抗拔桩兼临时立柱桩桩身完整性检测采用低应变动检测法及声波透射法进行。

（3）桩底注浆，根据设计要求，本工程立柱桩要求对桩底进行注浆加固。注浆加固在成桩后7d～30d内进行，注浆水泥采用P.O 42.5R普通硅酸盐水泥，桩身混凝土强度等级为C35；注浆管采用1 根公称口径48mm 壁厚大于等于30mm 的钢管；注浆水灰比为0.6（暂定），待试桩结束后在进行修正，注浆水泥量；钻孔灌注桩每根水泥量2150kg（注浆前期水泥用量适当增加）注浆压力宜控制在3MPa～5MPa。

桩端后注浆以注入水泥量为主控项目，以注浆压力为辅助控制。若遇注浆压力大于0.5MPa、场地冒浆、注浆压力过小等情况，可以采取间歇注浆，间歇时间一般控制在40min～60min为宜。

（4）在深基坑土方开挖施工之前的20d，应先进行适当的降水，待地下水位降低到深基坑底部下方1.0m后才可以进行开挖施工。在开挖施工中，应做好水平分层与分段，同时还要对深基坑周围的堆载进行严格控制，一般不可超出20kN/m2[6]。

（5）开挖和垫层底板施工中，需要对包含坑外水位、水平位移与竖向沉降在内的重要指标进行动态监测，根据监测结果指导下一步施工，必要时可以对施工进行适当的调整，以此在保证施工顺利完成的基础上，满足质量等方面的要求[7]。

5 方案实施效果

（1）注重对不同方案的对比和论证，在切实保证安全性的基础上，选择最佳方案，以此节省投资、缩短工期，保证工程效益。

（2）虽然放坡开挖方案比较简单，而且工期短、造价省，但却对现场条件有着很高的要求，需将其视作系统工程来考虑和策划。该工程因与既有道路相邻，且施工正值当地的雨季，所以没有采用这一方案。

（3）在施工中要对材料与施工工艺进行严格控制，以保证最终的成桩质量。该工程土方开挖施工完成后，经检查确定桩体保持垂直，搅拌均匀性良好，桩体的强度与止水效果都能达到预期要求。

（4）由于该工程施工场地狭小，所以施工中在基坑顶部设置了厚度为40mm的钢混结构栈桥板，用于现场材料加工场[8]。

（5）在实际的深基坑施工过程中，必须认真做好实时监测，以明确各项状态量发生的变化，以此为实际的施工提供指导，保证施工顺利完成和安全性。

6 结束语

综上所述，深基坑工程是现阶段很多建筑工程建设要点，为保证深基坑工程安全与质量，应从项目管理角度入手做好设计与施工，通过综合对比选择最佳的设计和施工方案。目前，该工程的深基坑施工已经顺利完成，经检查确认其质量合格，所用设计与施工方案合理可行，可为类似工程项目提供参考借鉴。