临近铁路走廊房建项目深基坑设计及施工关键技术分析

刘志华

上海同滨装饰工程有限公司 上海 200438

众所周知，深基坑工程具有施工难度高、施工复杂等特点，因此为顺利推进深基坑工程项目的实施，必须提前做好深基坑设计工作，重点加强施工关键技术的合理应用，确保深基坑工程的安全与稳定。本文将重点围绕深基坑工程展开具体探究，归纳其中的设计与施工要点。

1 工程背景

1.1 工程概况

风景名邸项目位于南京市江宁区，项目总建筑面积为30万㎡，主要分两期进行开发，其中二期二组团负责项目的建筑面积为6万㎡，由12栋六层毛坯住宅和部分沿街底商组成。项目临近武九北环铁路（战备铁路）走廊，存在深基坑施工难点，要求加强深基坑设计优化与施工技术控制。

1.2 工程地质与水文地质条件

本文所述项目工程主要由④1粉质粘土（Q3al）、④2粉质粘土混砾石（Q3al）、⑤1全风化粉砂质泥岩（S2f）、⑤2强风化粉砂质泥岩（S2f）、⑤3a破碎状中风化粉砂质泥岩（S2f）、⑤3中风化粉砂质泥岩（S2f）等土质组成，①层填土中赋存孔隙潜水，水量较小，且赋水性与透水性也一般。实测初见水位埋深0.50～0.90m，其含水层主要以大气蒸发及侧向排泄为主[1]。此外，其余土层为相对隔水层，而且底部基岩含风化裂隙水，结合水文监测结果来看，钻孔后基岩段无漏水现象，代表其水量小，富水性较差。

2 设计方案

2.1 基坑支护结构设计方案

本工程区域基坑开挖平面面积约4000㎡，基坑开挖深度约为4～5m，坡比为1:0.8，且场地较平坦，地面高程约65.5m。为保证基坑支护安全，重点加强深基坑支护结构设计。结合围护设计住宅深坑部位，采用复合喷锚支护的围护方式，其余地库部位及地库与住宅深坑部位，则采用喷桩作为重力坝以及止水帷幕。但是，粉喷桩强度较低，而且单轴搅拌桩的搭接宽度旷职难度较大，影响止水效果。对此，后续进行深基坑设计方案优化，地库部位及地库与住宅深坑部位更换了止水方案，主要采用双轴水泥搅拌桩的设计方案。

2.2 基坑技术性保护措施

其一，预防地面水渗入。采用坑（槽）外侧围以土堤或开挖水沟的技术保护措施。其二，预防支护结构内倾变形。采用坡顶卸载、桩后挖土卸荷、桩前堆筑砂石袋或增设撑以及锚结构等技术性保护措施。其三，预防基坑滑塌失稳。采用坡脚迅速回填、坡顶卸载以及加强重点区段监测保护措施[2]。其四，预防桩间流砂流土与坑周地面开裂。第一时间停止施工，并实施桩间加挡土板的保护措施，加强桩后形成拱状断面土体的利用，通过喷射混凝土达到护壁的目的。

3 现场施工工艺

3.1 土方施工及二级放坡

严格遵循分层、分段、分级卸载原则，针对由深至浅分区段进行对称开挖，将基坑分为六大块，分别进行分段开挖作业。作业过程中，采取机械开挖与人工开挖相结合的方式，并且随时检查槽壁和边坡的状态，做好基坑支撑准备。最后做好修边和清底，清除槽底石方，确保槽底修理铲平。与此同时，设置二级放坡卸土，满足基坑围护与土方开挖施工要求，加强附近周围道路管线的使用安全保障。

3.2 预应力锚索施工及二次注浆工艺

（1）施工工艺流程：放样→钻机就位→钻孔→锚索制安→水泥浆搅拌与第一次压浆→第二次压浆→移机下一孔。

（2）施工工艺要点。先制作水泥浆，采用42.5级普硅水泥，将水灰比控制为0.55，确保搅拌时间在2分钟以上。压降过程中，锚索与压浆管同时放入孔中，使用塑料布包扎好压浆管底部，并安置二根注浆管，满足二次注浆施工需要。第一次注浆时，孔口冒浆即可停止注浆作业，注浆结束2小时后，在水泥浆初凝前开始二次注浆，且二次注浆压力＞2.0MPa。此外，锚索成孔施工时，成孔孔径控制为200，相邻锚索倾角错开施工，钻孔偏斜度≤3%。若是填土区域成孔困难，则采取套管跟进等措施，加强成孔质量的控制。

3.3 土钉墙施工及挂网喷浆

严格按照从上到下顺序进行分段分层施工，先开挖工作面，并进行边坡修整，坡面平整度的允许偏差宜为±20mm。先喷射第一层混凝土，安设土钉、注浆后，再绑扎钢筋网，开始喷射第二层混凝土，最后设置坡顶、坡面以及坡脚的排水系统。整个土钉墙施工过程中，重点加强成孔偏差控制，其中孔深允许偏差±50mm、孔径允许偏差±5mm、孔距允许偏差±100mm。另外，挂网喷浆作业过程中，喷射混合料水灰比为0.4～0.45，采取分段作业方式，喷射厚度超过40mm，喷射压力为0.3—0.5MPa，要求初凝时间＜5min，终凝时间＜10min[3]。与此同时，终凝2h后，采取喷水养护措施，结合气温环境等，将养护时间控制在3～7h范围内。

3.4 钻孔灌注桩施工及后压浆工艺

本工程住宅桩基为D800钻孔灌注桩、桩长43m、桩顶标高为－8m，支护桩施工采取隔一跳一施工的方式，重点加强桩垂直度控制，确保偏差＜0.5%。同时，加强水下混凝土灌注桩质量的控制，将导管埋入深度控制在浇筑面下方2～6m位置处。此外，在砼浇灌结束24小时后再进行相邻桩的成孔施工。后压浆施工过程中，结合施工要求，采用桩端、桩侧复式后压浆工艺。桩端后压浆时，使用GZ200型反循环钻机泥浆护壁成孔，用膨润土造浆，其粘度控制在18～22s范围内，如果是砾卵石、砂岩层，则泥浆粘度控制在20～25s范围内，避免出现塌孔现象，提高成孔作业质量；侧复式后压浆施工时，采用2TGZ型高压注浆泵，当混凝土浇筑一周后再开塞，遵循开一管注一管的原则进行压降作业，其水灰比控制为0.6，终止注浆压力为2.5MPa，满足压浆量不小于2.7T的设计要求。

3.5 降水排水

首先，降水方面，先确保坑底干燥以及局部加深区地基安全，再采用真空深井降压井的降水方案，其中住宅部位15口深16m，地库部位15口13m。在降水维持阶段，实施分段分级降水方式，结合施工期间水位标高、土方开挖深度等逐渐开启降水井的数量，避免周边地层出现不均匀沉降的现象，保证深基坑内的降水满足现场施工使用需要。其次，排水方面，禁止直接排放入市政污水井。如果地表浅层水量较多，则先查明水源，采取修复、截断、改道或停用等措施，并沿着坑壁四周，与坑壁相距1.0m～1.5m位置处设置相应排水沟，满足雨水与地面水引流排水的需要。此外，若是坑壁等局部发生渗漏，则在渗漏点处设置引流管，长度控制在1.5m～2m范围内，将渗水引入坑内排水沟或降水井，实现统一疏排。

4 施工管控

4.1 施工质量管控

一方面，加强大体积混凝土施工质量管控。浇筑过程中，严格按照要求使用两台固定泵沿着短边进行斜面分层浇筑，各层厚度控制在50cm左右，确保大体积砼的内外温差控制在25℃以内。另一方面，加强外挑救援平台挑模架施工的质量管控。另一方面采用了挑模架的施工方式，选用16#工字钢做悬挑主梁，其挑长为2.6m、锚固为1.9m，且纵向间距为1m。同时，离墙根1.3m、2.6m设置2道14#槽钢做斜撑，锚环采用2道16的圆钢，间隔200mm设置在挑梁根部，在挑模架下设置安全平网，加强挑模架施工的质量与安全管控。

4.2 基坑监测

4.2.1 坡顶水平位移、沉降监测

（1）坡顶水平位移监测。首先，水平位移监测之前，先埋设测点，将测点布置在桩顶部，并在测点顶面锯“十”字刻痕作为观测标志。同时，选用全站仪进行监测，确保测距为2″，角度为±(2+2ppm×D)mm。其次，明确观测和计算方法。以小角度法监测为例，主要用于位置凌乱，且不再同一直线上的管线观测。先将两倍基坑深度范围外的地方选择测站A，针对测站A到观测点T的距离S加以测量。超过2S的范围外选设后方向点A’，并采用经纬仪测定β角，采用2～4测回测定。针对以后每次测定β角的变动量，主要按照下式（1）进行T位移量的计算。最后纪录测试数据。

其中，Δ β—β 角的变动量（”）；ρ—换算常数，ρ＝3600×180/π=206265；S—测站至观测点的距离（mm）。

（2）坡顶沉降监测。使用精度为0.5mm精密电子水准仪以及铟钢尺进行观测。先埋设基准点，主要埋设在视野开阔之处，至少埋设两个基准点，方便互相校核，且确保埋设牢固可靠，施工前，加强基点与附近水准点的联测，确定原始高程。之后，布置和埋设沉降点，先在松软地基上进行钻孔作业，深度控制在20—50cm范围内，竖直放入Φ16—Φ25mm左右的钢筋，在钢筋与孔壁间填充水泥砂浆，确保钢筋头露出地面超过1cm，于钢筋顶面刻“十”字作为测点。同时，在混凝土面上刻“十”字，用红油漆标记，将其作为测点。针对混凝土路面而言，地表测点选择时，可以选用冲击钻进行路面钻孔，打入80cm长度、Φ16mm的钢筋测点，并使用水泥砂浆回填密实。另外，围护桩顶沉降测点埋设时，使用冲击钻在压顶梁上进行钻孔，深度控制在20cm左右，并插入Φ16mm的钢筋，要求钢筋头露出梁顶面5mm—10mm左右，水泥砂浆填充结束后，于钢筋顶面刻“十”字作为观测点。为保证坡顶沉降监测的精准性，需要精准计算沉降值，主要计算方法如下：将地表监测基点作为标准水准点，结合测得的各测点进行计算，先确定各测点与水准点（基点）的高程差ΔH，获得各监测点的标准高程Δht，与上次所测高程加以对比，差值Δh即为该测点的沉降值。如公式（2）所示，最后按照要求进行监测点布置，做好测试数据的纪录。

4.2.2 边坡深层水平位移监测

使用精度为0.01mm的CX-03D型测斜仪以及PVC测斜管进行水平位移监测，主要在边坡图层布置4个监测点，具体测点布置与埋设过程中，先使用DH-30钻孔，再将PVC测斜管逐节下放至孔内，套管衔接后，用自攻螺丝拧紧接头，做好防水胶带密封处理。另外，测量与计算阶段，将孔底作为假设不动点，孔顶平面位移值作为测斜修正值。选用活动式测斜仪以及带导轮的测斜探头。测试过程中，为消除探头与水的温差，先将探头在管底稳定数分钟，当读数趋于稳定之后，再按照0.5m点距由下往上逐点进行读数，使用0、180双向读数方式逐点读数，使用数显式测斜仪进行桩体位移测试，并自动记录数据信息。

4.2.3 建筑物或管线沉降的监测

使用精度为0.3mm的精密电子水准仪以及铟钢尺进行沉降监测。首先，埋设基准点。如图2所示，将其埋设在稳定区域内，为观测提供方便。其次，布置和埋设沉降点。如图1所示，埋设时先在建筑物基础或者墙体上钻孔，再放入预埋件，使用水泥砂浆填实孔和测点四周空隙。测点四周采取保护措施，各个建筑物布置2—4个观测点，重要建筑物与管线周围布置6个测点。此外，沉降值计算过程中，计算方法如式（2）所示，与坡顶沉降监测项目中的沉降值计算方法相同，最后，做好测试数据纪录。

图1 沉降测点示意图

为现场仪器监测的监测频率，基坑开挖至开挖完成后稳定前，支护结构顶部竖向位移监测1次/天，支护结构深部水平位移监测1次/4天，基坑周边建（构）筑物、地下管线以及道路沉降监测1次/2天。最后，结构底板完成后至回填土完成前，三个监测项目现场仪器监测的监测频率分别为1次/15天、1次/30天、1次/15天。

如表1所示，为基坑监测设计的预警值与控制值，一旦监测结果超出预警值或者控制值，急需加强基坑的紧急处理。此外，按照有关基坑监测技术规范要求，针对本工程基坑支护体系加强巡视，并对变形强烈地段设立相应连续观测点，进一步强化基坑支护结构和周边环境中的保护。

表1 监测预警值及控制值

5 结论

本文所述工程项目为临近铁路走廊的房建项目，采用了复合喷锚支护和双轴水泥搅拌桩联合的基坑支护结构设计方案，并实施了坡顶卸载、桩后挖土卸荷等基坑技术性保护措施，确保了设计方案的可靠性与可行性。同时，应用了预应力锚索施工及二次注浆工艺等一系列现场施工工艺，通过加强开挖施工、锚索施工、土钉墙施工、钻孔灌注桩施工等关键技术的控制，加强基坑监测，顺利完成深基坑的围护施工任务，有效保障了临近道路管线的安全，深受各方认可。