城市复杂环境条件下深基坑工程施工技术措施探讨

2022-05-25穆凤麟

中国设备工程 2022年10期

关键词：支护桩锚索深基坑

穆凤麟

（天津市住房和城乡建设综合行政执法总队，天津 300222）

伴随着城市建设进程的不断推进，深基坑施工项目的质量水平受到了更多的关注，要充分了解城市复杂地质环境特点，匹配精细化水平较好的施工流程，打造安全、科学、可靠的施工方案，促进工程可持续发展。

1 城市深基坑施工技术要点

第一，深基坑工程施工前，要充分了解城市复杂地质形态，明确基坑周边地表水、地下水等基础情况，并且了解排放方式等，有效结合实际情况落实更加精准的控制方案，落实“预防为主”的管理原则，维持基坑施工的综合安全水平。

第二，要了解基坑周边建筑物的基础型和埋深参数、上部结构情况等，从而明确基坑施工的要点，保证基坑施工不会对周围环境以及建筑物的使用安全产生影响。

第三，要结合实际勘测信息和数据进行施工方案的编制工作，保证施工方案的细节更加明确和清晰，并且制订切实有效的管理流程，针对可能存在的问题予以预估，制订相应的处理对策，从而维持整体应用控制的规范效果。

第四，若是降水环境施工，则需要选取1～2个具有代表性的井进行抽水试验分析，校准水文地质参数，并且保证降水井施工效果满足规范要求。

第五，要严格控制基坑土方开挖量，避免超挖等问题对工程工况产生的影响。

2 城市复杂环境条件下深基坑工程方案

在城市深基坑工程施工项目方案确定过程中，要充分结合城市地下复杂的环境特点，落实更加科学合理的工程方案，从而维持施工规范性和科学性，最大程度上实现工程项目综合管理的目标，实现经济效益和社会效益的和谐统一。

2.1 工程案例

本文以天津某工程项目为例，工程项目占地面积为5679m2，建筑26层，总建筑高度为94.7m，结合工程项目详细的勘察结果可知，工程项目场地内地层分别为“粉质粘土、粉土、粘土、杂填土”，结合钻探揭露的情况，场地内的土层具体情况见表1。

表1 地下水情况

2.2 工程难点

依据工程项目的实际情况，确定基坑位置的周长是540m，平均开挖深度15.75m，最大开挖深度为19.7m，并且，土层渗透系数较小，土层中粉砂层占比较大，对基坑降水和开挖会产生相应的影响。依据基坑周边情况确定支护方案，采取灌注桩、水泥搅拌桩止水帷幕和地连墙等综合方式完成支护处理。与此同时，结合工程项目不同区段的情况以及地上结构特点、荷载参数，完成不同直径、不同配筋以及不同高度支护桩的处理，从而最大程度上维持应用效果。

2.2.1 初步方案设计

第一，支护桩结构的顶部设置了连续冠梁结构，冠梁的高度维持在800mm左右，对应的宽度和支护桩桩径尺寸一致，长度则是沿着基坑周长延续，约为540m，确保连续冠梁和支护桩结构在平面排架共同作用下维持一致。

第二，边坡位置利用的是80mm厚C20喷射混凝土，作为整体结构的挡土板予以覆盖。

第三，结合工程特征和土质情况，止水帷幕采取的是水泥搅拌桩围基槽一圈形成封闭状模式，桩径为700mm，并且在基槽的东侧、西侧和北侧分别设置单排水泥搅拌桩。支护结构则采取单排混凝土灌注桩，桩径分别为800mm或者是1000mm，桩长设置为17.7～23.6m，利用S12抗渗混凝土，有效提升防水止水效果。

第四，工程预应力锚索是借助桩结构成孔直接与锚具、钢板连接的方式予以自护处理，预应力锚索采取的是尺寸为Ф15.2mm的预应力钢绞线，在计算分析后，确定锚索和水平夹角为15°，支护桩锚固段的长度为3.5～5.0m。

第五，地连墙质量保障机制，槽段开挖操作开始前，要进行现浇混凝土导墙处理，深度设置为2m，导墙位置弹出地界线，并且设定中线控制点、标高控制点，以保证钢筋笼位置的合理性，挖槽处理要随时进行检测，减少超挖等问题。并且，槽段开挖工作后要进行槽底的清理，置换泥浆，保证泥浆比重＜1.2，沉淀物淤积厚度＜200mm，钢筋笼槽段的接缝位置要采取“E”型止水钢板，维持焊缝的严密性，避免漏水问题。

2.2.2 复杂地质环境

第一，因为工程项目位于商务核心区，地块组成较多，规划中区内市政中环地下交通环廊种类较多，加之各个地块预留分车道和支管廊较多，这就使得地下环廊对基坑施工产生了一定程度上的影响。另外，环廊设计地下为2层，一层为停车场，一层为管线铺设层，设计埋深为 8.0～12.5m。

图1 二级放坡示意图

第二，对于整个工程项目而言，环廊结构在基坑北半环位置，结构距离本基坑设计支护桩2.4m，因为环廊结构是在基坑施工项目开始前落实，因此，施工地下结构操作中采取的是放坡开挖的模式，因为周边地块还处于未动工的状态，使得基坑放坡参数并没有非常明确，多数基坑放坡上口线都在本地块的红线范围内，甚至侵入设计基坑边线2～3m。

依据当地安全监督部门的相关标准，若是两侧均具有基坑施工环境，则支护系统后方要避免三角形小段土方影响整体工程质量，减少垮塌造成的安全意外和事故。结合现场环廊基坑结构放坡状态可知，原设计结构要结合现场情况进行实时性调控，结合回填时间对其进行设计整改，从而针对可暂不回填的结构予以施工支护桩处理，维持回填标高调整效果。需要注意的是，回填土是松软且不密实的土质结构，这就使得支护桩成孔处理和操作过程受限，甚至会出现塌孔等安全事故。所以，要结合不同的回填区域深度利用钢护筒辅助的方式完成机械成孔，并且利用16mm厚钢板制作模式，护筒内径达到D+200mm以上，D表示设计桩径，护筒高度要结合回填区厚度予以设计处理，保证回填土厚度护筒高度在2～5m之间。

第三，环廊结构设计中主要结构是支管廊，预留的分车道以及疏散通道等，作为环廊结构的末端，会进入到地下室外墙。也使得支护结构修筑空间较小，最窄的位置净距甚至低于1.2m。因此，原有设计方案中设计的1.2m直径桩无法落实有效施工，需要借助增加配筋的方式设置预应力锚索，有效补偿桩径的损失，从而确保整体设计效果的合理性。除此之外，要保证整体施工的合理性就要适当减少桩径尺寸，借助配筋增加的方式维持预应力锚索补偿桩径损失的方案，要想维持成孔机械的施工作业面，就要对地下室外墙进行单边支模施工处理，最大程度上维持应用效果。

第四，施工区域外墙防水是在外墙施工支护结构施工后，结合支护桩和分车道接驳口进行支护处理，维持支护桩的应用效果。

2.3 解决方案

在全面分析施工现场实际情况后，结合相邻深基坑情况进行对应的处理，维持整体施工效果，确保综合施工效率的最优化。

本地块东侧是环廊出地面车道，车道中心线设定为红线，车道的东侧设定为15m深基坑，因此，在施工工程项目操作开始前，要对基坑地下室底板施工情况进行汇总，确保基坑支护结构内侧间距16～17.5m之间，依据支护体系进行排桩加锚拉喷锚支护处理，维持整体应用效果。与此同时，预应力锚索是桩间锚固控制模式，借助工字钢腰梁锚拉支护桩进行处理，因此距离较近，保证基坑预应力锚索支护线应用控制的合理性。

第一，支护桩成孔区域和土方开挖过程，要确保预应力锚索的稳定性和安全性，并且维持侧支护体系的安全效果。本侧锚索长度若是超出对侧基坑线长度，在锚索成孔后要避免打穿对侧支护造成支护体系损害无法注浆。

第二，施工操作开始前，施工人员要对侧支护体系进行综合分析和细节管理，调控本侧支护体系的具体结构，并且避免相邻基坑之间施工产生的影响，维持施工的安全性。基于此，施工部门要与基坑设计单位等进行技术交底，精确分析图纸中相关信息，并且完成放样分析管理工作。经过放样分析后可知，本侧锚索设计长度为19m，倾斜15°后可满足侧支护桩内侧应用要求，要想避免穿孔问题对整体施工产生的影响，决定在支护桩桩间设置结构，及时分析侧基坑情况，一旦出现异常立刻停止。

2.4 后续跟踪

因为工程项目处于特殊环境条件下，因此，在施工结束后要聘请第三方单位进行变形监测，结合监测方案、动态数据以及监测报告等汇总，以保证业主、设计方以及施工方能全面控制安全操作流程，确保支护结构应用效果满足整体设计方案。最后认定，支护结构顶部最大水平位置要控制在0.3%H以下，H表示的是相应开挖深度，且数值若是超出标准，就要配合对应的加固处理工序。

另外，周边相邻基坑关系设计要满足标准（见图2），将相关数值控制在允许范围内。以下为控制数值和报警数值：（1）基坑支护桩水平位置累积数值30mm、速率为2mm/d；（2）基坑支护桩竖直位移累积数值为30mm、速率为2mm/d；（3）建筑物垂直位移累积数值为30mm，速率为2mm/d。

除此之外，要对基坑平面位移、周边建筑物基坑开挖前观测等基准点予以控制，维持合理可控的监测频率，最大程度上提高整体施工效率，保证施工质量满足预期。