深基坑开挖支护及变形控制

王晓冰

（清徐县建筑工程质量安全监督站，山西清徐 030400）

0 前言

目前，深基坑支护工程施工技术日趋完善，方法众多，在施工技术选择上需要综合考虑地质条件、施工环境等因素，明确深基坑支护工艺的重点和难点，针对这些重难点制定相应的施工方案，确保基坑开挖符合设计规范要求。本文以某工程深基坑支护工程为例，分析在该深基坑支护工程中的水泥搅拌桩施工技术、锚索及边坡施工技术和土方开挖及基坑监测技术的施工重难点，为其他深基坑支护工程的安全高效施工提供借鉴和参考[1-6]。

1 工程概况

某工程占地35603m2，地下室工程占地面积21650.9m2，设1～2 层地下室。基坑设计开挖深度为6.60～7.80m，周长约595m。基坑设计侧壁安全等级为二级，基坑支护结构使用期限为自支护结构完工之日起六个月。该建设项目场地平整开阔，地下无重要管线，周围无高层建筑。地质为黏土、粉砂、淤泥质土等。

2 水泥搅拌桩基坑支护技术重难点

水泥搅拌桩是指搅拌桩机在地下打孔搅拌过程中，向孔内浇灌水泥浆，水泥浆与孔内的软土和砂石搅拌在一起形成质地较硬的硬化桩结构。这种施工工艺在地基硬化和边坡支护方面，应用范围光，效果好。搅拌桩多用于深基坑支护结构的被动区加固或者是做基坑的止水帷幕。

该工程淤泥层较厚，其淤泥中含有较多的有机物质，影响搅拌桩成桩后的强度。为了提高搅拌桩成桩质量，钻头在经过淤泥层时需要放缓下沉速度，延长搅拌时间，钻头调整至高转速低俗下降或提升档位，保证水泥浆与淤泥充分搅拌，增强淤泥的强度。在桩机施工前，需要进行试桩，试桩点由勘察单位决定，试桩的目的在于确定设计参数和施工技术参数是够符合实际要求，为后续搅拌桩施工提供参数依据。水泥浆采用32.5R 复合硅酸盐水泥，水灰比0.5，现在水桶中将水泥灰和水按比例配置完毕，再将水泥浆倒入水泥池搅拌均匀，避免水泥离析，搅拌要贯穿水泥搅拌桩施工始末。水泥浆在进入水泥泵之前，需要在水泥池安装过滤器，防止水泥浆中的泥沙堵塞水泥泵。水泥池的大小要合适，不能因为过小而导致水泥浆量不足，产生断桩又要避免水泥池过大导致泥浆浪费。在成桩过程中，为提高成桩质量，钻头在下沉和提升过程中都要放慢节奏，确保水泥浆和周围土质充分搅拌均匀，保持钻头下沉或提升的速度在1.2m/min 左右。同时严格控制注浆量，确保钻头口有足够的水泥浆压力。

当钻头钻至设计深度后，应该继续在桩底喷浆30s，然后再均匀上提，达到桩顶设计标高后，应该再继续喷浆30s，保证成桩质量。如果在钻进过程中需要停止注浆，则需要将钻头下沉至水泥浆液面以下0.5m 处停止出浆。如果停止注浆超1h，则需要先把钻头拿出来，用清水清洗导管，等到可以注浆后继续注浆，避免水泥浆硬化后堵塞导管和钻头。在钻进喷浆过程中，要确保钻杆垂直地面，需要在每钻进10m 之后校正桩体的垂直度，用垂吊法确认桩体垂直度在误差范围内。桩体在搭接时确保时间不超24h，当超过24h 时需要在搭接过程中采取补强措施。桩机周围要做好排水措施，避免雨雪天气造成桩机周围积水严重，影响桩机施工。在基坑开挖前，要测试水泥搅拌桩的强度，只有水泥搅拌桩强度达到设计要求才可开挖基坑。用于浇筑的水泥在进场后需要进行质量检查，应该对水泥进行抽检，将样品送到专业检测机构进行质量检查，合格后方可投入实用。当水泥搅拌桩达到龄期后，需要将桩体挖出一部分，约1～2m，检查桩身的外观和质量，并请有资质的检测机构进行抽芯检测，检查桩身质量、长度、垂直度是否符合要求，符合要求后方可进行土方开挖；如果有问题，则需要在改正后再进行土方开挖。

3 锚索及边坡施工技术重难点

锚索施工就是由锚索机将锚索打入各个土层，然后注浆，使各个土层在锚索和水泥浆的串联下能够融为一体，增加土层的整体性和稳定性，对基坑周围的土体进行加固。锚索由内锚头、锚身和外锚头组成，内锚头就是贯穿土层提供预应力的那一部分锚身，分为机械锚头和胶结锚头，胶结锚头有砂浆胶结和树脂胶结两类。外锚头是固定在土层外面的锚头，主要为整个锚索提供固定拉力，分为螺纹式、锚塞式和钢结构式等，深基坑支护工程大多采用锚塞式。锚索身是连接内外锚头的部分，主要传递张拉力，锚索身一般由高强度钢筋、钢绞线组成。

锚索及边坡施工技术重难点为：

（1）锚索平面位置的偏差在5cm 范围内。钻机钻孔前要确保地面平整，避免因为地面不平整导致钻孔倾斜和偏差。开钻前要核对钻机钻杆的倾斜角度，偏差不大于1°，如偏差较大，需及时纠正。

（2）钻孔实际深度要超过设计深度50cm。如果地质环境差，就要采用导管跟进护壁成孔，避免塌孔和缩孔。锚索严格按照设计图纸制作，制作完成后由监理单位验收合格方可使用。水泥浆配合比要符合设计要求，不能存在粒径较大的颗粒，在泵送前需要对水泥浆进行过滤，避免堵塞导管。

（3）注浆前需要用清水清洗孔内杂质，直到孔口的清水为清色方为合格，避免空中杂质过多影响水泥浆强度。

4 土方开挖及基坑变形控制

土方开挖前要做好现场施工技术较低和安全交底工作，说明土方开挖的关键工序和重难点。土方开挖时要严格控制开挖深度，每挖进1m 就要测试深度，避免超挖。在土方开挖前需要了解开挖范围内的地下管线和地下建筑情况，如果发现影响开挖的障碍物要及时处理，保护好地下管线和建筑。基坑要分层分段开挖，一次开挖深度不大于1m，防止快速开挖造成基坑应力骤变而产生坍塌和位移。土方挖至设计深度后，要通知监理单位、设计单位和勘察设计单位进行基坑验收。基坑开挖时要在基坑周边设置临时排水沟，及时将地下水和地表水抽走，避免基坑底部给水，如果排水沟不够用，可以设置降水井。土方开挖要配合锚索施工，开挖时要预留锚索施工平台，平台高度1m 宽度为5m。锚索施工平台在锚索施工完成之后5d 后挖除。如果基坑长度与宽度的比超过1.5，就要先从长方形的两个短边开挖，开挖的长度不超过20m，严禁超挖。锚索施工要与土方开挖想配合，挖完第一层土方后，采用运转法挖第二层土方。在锚索张拉2d 后才可以进行锚索贯穿的土层的开挖。当基坑周围有建筑物时，开挖深度超过建筑物地基深度时，土方开挖要与建筑物地基保持一定距离，避免土方开挖对建筑物基础产生干扰，影响其稳定性。如果距离难以拉开，就要对边坡进行加固处理，保护邻近建筑物的基础，在土方开挖过程中实时监测建筑物的下沉量和位移量，如果超出范围就要采取措施防止建筑物的下沉和位移。基坑周围被挖出来的土方要及时运走，禁止在基坑周围1.5m 内堆放杂物或停驻器械车辆，避免给基坑过大的侧向压力导致基坑倾塌。

土方挖完之后要及时开展下一工序，避免被挖的土方在空气中暴露时间太长，降低土应力，影响土层的稳定性。如果难以快速开展下道工序，就需要在开挖到设计深度前预留20cm 左右的土层，等到下一工序要开展时再挖去。基坑排降水：基坑开挖的一大难点就是基坑排降水，因为在挖至地下水位最高点时，地下水就会渗入基坑中，如果不及时排走，不仅影响基坑顺利施工，还会降低坑底承载力，影响基坑整体性。因此基坑开挖要做好降排水工作。首先在基坑坑底周围设置排水井，井深2m 直径30cm，并连接潜水泵辅助抽水。井间距为20m，在土方开挖过程中要24h 不间断抽水。其次，坑底周围设置一圈排水沟，沟宽30cm，严排水沟方向每隔30m 左右设置集水井，集水井井深1m，直径1m。最后基坑顶部设置截水沟，沟宽30cm，避免雨水过多流入基坑。出土车道做法：要先把车道上面的软弱土挖掉，用石子和沙子填充，充分碾压，使车道的承载力满足车辆的重量。

监测事项：在基坑开挖过程中，要对支护结构、基坑变形和附近建筑物的变形和位移进行监测，监测频率是每天早中晚各一次一共三次，如果发现有重大的变形、位移就要停止开挖，采取必要的加固措施，等支护结构、基坑稳定后再开挖。

5 结论

深基坑支护施工是现代高层建筑建设中必不可少的一道工序，而且因为其具有较大的危险性，因此在建设领域占优重要地位。随着近些年深基坑支护工程施工过程中基坑坍塌事故频发，使建设主管部门加大对深基坑支护的监督力度，更多的科技也应用在基坑支护和开挖施工中，逐渐保证了深基坑支护工程施工的质量和安全。