地下车库基坑开挖支护降水分析

杨建夺 （蓝天环保设备制造有限责任公司，河北 沧州 062150）

0 引言

当代城市建设房屋建筑工程中，基础分部施工是工程施工过程中不可缺少的分部工程，基坑工程土方开挖支护、止水帷幕施工和基坑降水是施工中不可缺少的工序，在房屋建筑工程基础分部施工阶段具有重要地位。基坑支护方案、降水方案，对整个工程的质量、安全、进度和工程造价影响巨大。本文以实际工程基坑支护、降水、土方大开挖为例，通过现场实际情况结合地质勘查资料进行分析，确定自然放坡、钻孔灌注桩支护、止水帷幕、管井降水的基坑施工方案。介绍自然放坡、钻孔灌注桩支护、管井降水设计、管井施工，土方开挖施工工艺过程，确保施工质量、安全、进度，施工中应注意技术要点进行分析，为类似工程进行借鉴参考。

1 工程概况

泊头银河御府三期地下车库工程，位于泊头市新华街西侧，新开街东侧，南侧为小区规划道路，泊头市火柴厂原址，场地原为厂房拆迁地，施工现场场地地势平坦，交通十分方便。本工程为10栋多层住宅及地下车库，场地南侧为小区规划路，待建建筑外墙南侧距离规划道路红线约5.0m，规划道路宽度24.0m,北侧距红线24.0m，西侧为3层、5层砖混住宅楼，待建建筑外墙距离用地红线最近距离6.92m和9.55m。东侧为1层平房待建建筑外墙与用地红线最近距离1.95m和5.65m。总建筑面积82477.91m2，地下车库面积约15000m2。地下车库工程结构形式为框架剪力墙结构，筏板基础。场地自然地面标高为-0.5m。各单体和车库的基坑深度相差较小，本工程基础均按-6.0m设计，为保证土方开挖及基础施工顺利进行水位需降到垫层底标高以下1.0m。

2 地质条件分析及施工方案选择

2.1 勘查报告及相关资料

场地为原厂房拆迁地，地形高差不大，场地平均标高为12.17m。根据地勘报告资料显示，地基土从上至下划分为14层，勘察范围内地层主要为第四系全新统陆相冲积（Q4al）、冲积与沼泽相沉积（Q4al+h）、第四系上更新统陆相冲积（Q3al）形成的粉土、粉质黏土、黏土，各层土的岩性特征、分布规律详见下表。

地下水位埋深1.60m～1.90m，属第四系空隙潜水，主要是大气降水补给，地下水位的年水位变化幅度0.5m～1.0m。建筑场地为中软场地，场地类别为Ⅲ类，本工程挖土范围为1～3层。

2.2 基坑施工方案及技术措施

根据场地情况和地勘报告，本工程基坑周边环境复杂，场地西侧北侧为既有3层、5层住宅楼，东侧为1层平房且多处距离均少于2倍基坑深度。针对项目实际情况距离建筑物较近位置采用灌注桩支护，剩余位置均采用自然放坡，为保证周边建筑物使用安全，在基坑外设置闭合止水帷幕。基坑内采用管井降水。

2.2.1 基坑支护方案

东侧1层平房待建建筑外墙与用地红线最近距离1.95m～5.65m处。支护采用钻孔灌注桩支护桩长12.0m,嵌固深度 6.0m，桩径 800mm，间距1600mm，冠 梁 高 度 800mm，宽1000mm，混凝土采用C30，灌注桩保护层厚度为50mm，冠梁保护层厚度为30mm。桩顶以下2.5m处设置一道锚索，锚索采用2×15.2，1860级钢绞线，长度12m，锚固段7.0m，锁定力80kN,腰梁采用2×14a槽钢腰梁，腰梁与钢桩的孔隙采用8mm厚钢板焊接填实。桩间土采用人工修整，覆盖钢板网片喷射混凝土护面，钢板网直径不小于1.2mm，孔径 60×60mm，菱形孔。设置“L”型HRB400φ14钢筋短钉，短钉长度1.0m，水平间距1600mm，竖向间距1500mm，加强筋采用 HRB400φ14钢筋，加强筋需用U型固定架锚固至灌注桩中，锚固深度不小于100mm，喷射50mm厚C20细石混凝土。

地层结构特征表

西侧待建建筑外墙距离用地红线最近距离6.92m和9.55m处，紧邻原5层砖混住宅楼，采用双排灌注桩支护，前排（临坑侧）和后排桩（临土侧）长均为12.0m，嵌固深度6.0m，桩径800mm，间距1600mm，冠梁高度800mm，宽1000mm，排桩连梁高 800mm，宽1000mm，连梁间距1.6m设置一道。前后排桩净距4.2m，混凝土采用C30，灌注桩保护层厚度为50mm，连梁保护层厚度为30mm。桩间土采用人工修整，覆盖钢板网片喷射混凝土护面，钢板网直径不小于1.2mm，孔径60×60mm，菱形孔。设置“L”型HRB400φ14钢筋短钉，短钉长度1.0m，水平间距1600mm，竖向间距1500mm，加强筋采用HRB400φ14钢筋，加强筋需用U型固定架锚固至灌注桩中，锚固深度不小于100mm，喷射50mm厚C20细石混凝土。

北侧和南侧小区规划路段场地宽阔，采用二级放坡，一级坡高3.0m，平台宽1.0m，二级坡高3.0m，放坡比1:1。覆盖钢板网片喷射混凝土护面，钢板网直径不小于1.2mm，孔径60*60mm，菱形孔。设置“L”型HRB400φ14钢筋短钉，短钉长度1.0m，水平间距1600mm，竖向间距1500mm，加强钢筋采用HRB400φ14钢筋。

止水帷幕施工，根据本工程实际情况，在基坑灌注桩支护外侧设置双排止水帷幕，自然放坡支护外侧设单排止水帷幕。止水帷幕采用水泥土搅拌桩。搅拌桩采用湿做法施工工艺，不少于四搅二喷，垂直度偏差不大于1%。桩径600mm，桩间距400mm，咬合200mm，水泥土搅拌桩入土深度15.0m,桩端进入第5层粉质粘土层不小于1.0m。水泥采用PS32.5矿渣硅酸盐水泥，水泥参入比15%，浆液水灰比0.6。止水帷幕采用双轴搅拌桩机施工，搅拌桩机施工过程中保证垂直度和连续施工，以保证止水帷幕的连续性；施工间断时间较长时，搭接时采取接头包绕措施。

2.2.2 基坑开挖方案

灌注桩支护和止水帷幕完工后，用降水井将土方开挖范围内的浅表地下水降至设计基础以下1.0m后，进行土方开挖。土方开挖进行两步施工，第一步挖至灌注桩处挖至冠梁下3.0m左右，机械挖土时配置人工清理桩间土，铺设钢板网片设置钢筋短钉及加强筋，喷射C20细石混凝土。单排桩部位桩顶下2.5m处，进行腰梁锚索施工。放坡部位土方开挖后人工修整边坡，铺设钢板网片，设置钢筋短钉及加强筋，喷射C20细石混凝土。

流程为分层开挖→分层做土钉支护(单排桩顶下2.5m处做腰梁拉锚）→基坑壁铺设钢板网加强钢筋→喷射C20细石混凝土→在基坑壁的坡顶做散水面和挡墙→坡脚挖排水沟。

3 降水井设计与施工

3.1 管井布置方案

本工程降水井采用直径400mm管井，基坑计划共设151眼降水井，其中观测井27眼，井深10m，间距40m。降水井120眼，井深15m，间距15m。为防止因降水引起周边建筑物出现下沉，设回灌井4眼，井深15m，间距60m，基础底板范围内的降水井布置时校核实际位置，避免与梁、柱重合。

施工降水井排水为有组织排水，在基坑外部周边设置集水池，集水池之间采用φ300mm加强型双壁波纹管连接，汇入沉淀水池，经沉淀后用作场地喷淋降尘和绿化。基坑内水位降至基坑底1.0m时进行土方开挖。施工前按施工用电量计算负荷，准备好发电机，防止线路故障停电，导致地下水上涨。

3.2 管井施工

成井工艺：施工准备→井点定位→安装护筒→钻机就位、钻孔→回填井底砂石垫层→吊放井管、绑扎尼龙滤网→回填砂石滤层→洗井→下水泵、安装抽水控制电器→试抽水→正常降水运行→封井。

成井：定位埋设护筒，采用循环成孔钻机成孔，成孔直径600mm，泥浆护壁，在侧面设置泥浆池、排泥沟。

吊放井管投放滤料：钻孔成型后立即对成孔进行冲洗，并安装水泥井管，底节虑管底部采用木质成型挡板进行封堵，水泥虑管外采用密目尼龙网进行包管绑扎，下管前井孔内泥浆要充分冲洗稀释，先在井孔底部填入500mm后砂石滤料，下管时要对井管做好保护，防止井管损坏影响降水井正常使用。虑管部分安放在含水层内，砂石滤料在孔壁与虑管间填充，充盈系数要大于1。砂石滤料填充完成后，对井壁外侧进行填土夯实。

洗井：井管安装滤料填充完成后，用压缩空气法洗井，一直到水清沙净为止。

抽水：洗井完成下潜水泵，调试系统合格后进行试抽水，达到正常运行。如发现洗井后仍不出水或者出水量不好的情况，及时进行补井。抽水过程中进行地下水位观测，做好水位变化记录。在基坑开挖前一周进行降水，以保证土方正常施工。所有降水井运行后不得中断，直至结构、基础土方回填完成达到设计要求方可停止抽水。

封井：达到施工设计要求降水完成后，根据制定的降水井封堵方案，进行降水井封堵，拔出潜水泵后井孔内用中砂填实，距井管上部500mm范围内用C30混凝土填实。筏板范围内管井在浇筑垫层混凝土前，用DN400mm带止水环钢套管，安装在管井口上外侧固定好，套管长度根据筏板厚度确定。套管处做好基础防水防止渗漏，待降水完成后，有组织计划的进行封井，从套管用中砂填入上部距筏板底500mm处用高标号抗渗混凝土填平套管上部应在筏板上1/3处，用钢板焊接密实进行封堵，然后浇筑筏板部位混凝土。

3.3 管井排水系统安装

基坑周边的各水泥管井均设置集水池，集水池采用M7.5水泥砂浆，240水泥砖砌筑，池底为C20混凝土，内外采用水泥砂浆抹面，集水池容积为1.0m*1.0m*0.8m。各集水池采用φ300mm加强型双壁波纹管连接，管底最浅处距地面600mm，排水坡度0.3%，汇入沉淀池，沉淀池容积为5.0m*3.0m*3.0m，沉淀池设水泵两台，用于现场降尘绿化。

4 降水与土方开挖施工

本工程基坑采用土方分层大开挖方式，开挖前用降水井将地表层地下水，降至坑底设计深度以下1.0m，以保证挖土和基础混凝土垫层以及防水能够顺利施工，土方开挖前已做好充足准备工作，机械设备均已检查合格，能满足正常施工要求。施工人员、机械操作人员持证上岗，已进行三级教育和技术交底。基坑开挖在止水帷幕和灌注桩浇筑完成28天后进行施工，基坑开挖工期35天，放坡支护、灌注桩拉锚、施工降水、基坑开挖全部完成。

4.1 基坑监测

基坑及周边建筑物监测，委托具备相应资质的单位，根据现场场地实际情况，监测单位编制切实可行的专项监测方案，对支护结构顶部、基坑周边土体及周边建筑物变形、地下水变化情况进行监测。每次监测完成后将记录及时整理汇总，作出分析报表，然后上报施工、建设、监理单位指导施工，日常巡查中如有突发情况马上通知施工单位采取应急措施。

4.2 施工降水实施

观测井施工工期3天，抽水观察时间35天。对观测记录及时整理，绘制抽水量与时间，和水位下降值与时间关系曲线，根据实际抽水情况，分析水位下降趋势与流量变化，预测开挖时水位下降位置，为施工提供可靠的数据。降水井施工10天，连续降水根据施工实际情况确定。土方开挖前，将地下水位降至基础设计标高以下1.0m，保证基底正常施工。回灌井施工1天，使用时间根据观测井水位高度确定。

4.3 灌注桩、止水帷幕及基坑开挖实施

灌注桩施工施工10天，止水帷幕施工15天，基坑开挖在灌注桩和止水帷幕施工完成后28天进行施工，基坑开挖历时30天。大致开挖方向自北往南，自上往下，整体开挖。坡道设置在基坑南侧，坡道坡度为15%，挖出土方用自卸车运至场外指定堆放地点。基坑采取分层开挖方式，采用2台PC200型挖掘机进行挖土，2台60型小挖掘机配合施工，12辆自卸车进行运土。采用边挖边修整边坡，分层支护方式，小挖机施工配合人工修整槽边清底。

5 结语

基坑施工是工程基础分部中的一项重要施工环节，基坑支护、降水效果的好坏直接影响施工进度，关乎整个项目的安全、质量。本工程能够顺利按照制定的进度计划施工，保证了工程进度、安全和质量，采取了以下措施，为同类工程的基础施工提供借鉴。

本工程遵循施工方案先行，基坑支护、止水帷幕、降水和土方开挖方案经过了专家论证，并听取了专家的建议。方案中施工依据的经验和计算符合国家相关规范标准要求，做到了方案适用可行，经济合理。施工前做了方案交底和各分项安全技术交底。进场工人实名制管理，按要求进行三级教育培训，每天进行班前教育，确保施工安全。

灌注桩支护、止水帷幕施工，桩长和桩径符合设计要求，施工时定位准确，垂直度满足要求，严格按工艺标准施工，达到预期效果。

降水时先做施工观测井，并且做了管井试抽水，依据观测井和监测数据，采取了地下水回灌技术，没有因降水引起相邻建筑物出现不均匀或大幅度的沉降，导致的地面下陷和建筑物墙体开裂现象，保证了周边建筑物的质量。严格按照施工工序施工，基坑土方开挖，采用了分层开挖防护紧跟，施工期间不间断降水施工，配备发电机，制定了相应的应急预案措施，保证了工程安全、质量和进度。

委托有资质的第三方监测单位，制定了严谨的监测方案，绘制了基坑及周边相邻建筑物的监测点位图。监测单位派驻经验丰富的技术人员定期进行监测和日常巡查，周边相邻建筑物、基坑边坡支护和降水过程均做了监测，为工程及时提供监测数据，保证了工程的施工安全。