建筑基坑支护专项施工技术探讨

宋新生 （1.安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽 六安 237000；2.安徽岩土钻凿工程有限责任公司，安徽 六安 237000）

0 引言

近几年来，随着城市建设的快速发展，我国建筑工程的数量和规模不断扩大，建筑工程的质量也逐渐成为人们关注的重点问题。在建筑工程施工过程中，需要采用先进的生产工艺和设备来保证建筑工程的施工质量。基坑支护专项施工技术作为建筑工程施工中最为基础的技术之一，对建筑工程后期的顺利施工起着基础性作用。基坑支护不仅为主体地下结构的施工创造条件和保证施工安全，更为重要的是保护周边环境不受到危害[1]。在实际的施工过程中，既需要保证高层建筑的稳定和使用安全，而且还要提高地下空间的利用效率，这就促进了基坑工程和支护技术的应用和实施[2]。工程施工容易受到一些外来因素的影响，例如人为干扰、环境干扰等，这些因素会对工程施工产生严重影响，甚至引发相关的安全事故[3-4]。本文根据工程实例，探讨了基坑支护专项施工技术，为今后的工程施工提供一定参考，提高在建工程的建设质量。

1 项目概况

合肥市某基坑东侧和北侧为在建的住宅小区，基坑西侧南侧（临轨道交通侧）场平标高14.000m，基坑东侧北侧场平标高15.600m。基坑周边未发现影响基坑施工的相关管线。本项目地下两层，±0.00 相当于吴淞高程15.600m，共分为9个剖面，基坑支护形式如下。

①1-1 断面/AB 段：一级放坡+悬臂桩支护，沿基坑顶梅花形布置纵横间距@1000 压密注浆，进入原状土不小于0.5 m。放坡比为1:1.2，坡面为80 mm厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片，设置四层钢管土钉Φ48×3.0@1500，土钉长度L 为4～6 m。钻孔桩Φ900@1800，桩长L 为11.5～17.0m，桩顶部位设置宽×高为900 mm×800 mm 通长冠梁，冠梁顶标高为10.6 m，与坡道交接位置冠梁降低600 mm。开挖后桩间设置80 mm厚C20喷射混凝土夹钢筋网片。

②2-2 断面/BC 段：放坡+支护桩支护+斜撑（角撑），沿基坑顶梅花形布置纵横间距@1000 压密注浆，进入原状土不小于0.5 m。放坡比为1:1，坡面为80 mm 厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片，设置两层钢管土钉Φ48×3.0@1500，土钉长度L 为3～4m。钻孔桩Φ900@1400/1800，桩长L=12.0～13.2m，桩顶部位设置宽×高为900 mm×800 mm 通长冠梁，冠梁顶标高为12.6 m。设置7处钢抛撑XC，L≈9.8 m，预顶力为320 kN，钢抛撑施工前需预留坡顶宽3 m，放坡比为1:0.7临时土方，留土区域土体雨季采用彩条布覆盖。开挖后桩间设置80 mm厚C20喷射混凝土夹钢筋网片。

③3-3 断面/CD 段：一级放坡+悬臂桩支护，沿基坑顶梅花形布置纵横间距@1000 压密注浆，进入原状土不小于0.5 m。放坡比为1:0.7，坡面为80 mm厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片，设置四层插筋Φ16@1500，插筋长度L=1.2 m。红线至冠梁位置设置60 mm 厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片。钻孔桩Φ900@1800，桩长L=11.5～17.0m，桩顶部位设置宽×高为900 mm×800 mm 通长冠梁，冠梁顶标高为15.6 m，拐角部位设置Φ609×16 钢管角撑一处，长4.829 m，预顶力300 kN。开挖后桩间设置拱墙。

④4-4 断面/DE 段：一级放坡+悬臂桩支护，沿基坑顶梅花形布置纵横间距@1000 压密注浆，进入原状土不小于0.5 m。放坡比为1:0.7，坡面为80 mm厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片，设置四层插筋Φ16@1500，插筋长度L=1.2 m。红线至冠梁位置设置60 mm 厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片。钻孔桩Φ900@1800，桩长L=17 m，桩顶部位设置宽×高为900 mm×800 mm 通长冠梁，冠梁顶标高为15.6 m。开挖后桩间设置拱墙。

⑤5-5 断面/EF 段：二级放坡+土钉墙支护，沿基坑顶梅花形布置纵横间距@1000 压密注浆，进入原状土不小于0.5 m。放坡比为1:1 和1:0.7，坡面为80 mm 厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片，平台以上坡面设置两层钢管土钉Φ48×3.0@1500，土钉长度L=3～6 m，平台拐角处设置一道竖直向下插筋Φ16@1500，插筋长度L=1.2 m。平台以下坡面采用三层预应力钢筋土钉2Φ20@1500，L=8 m，与水平向夹角15°，孔径100 mm，轴向拉力标准值100 kN，预加力50 kN。坡角处设置一道竖直向下插筋Φ16@1500，插筋长度L=1.2 m。

⑥6-6 断面/FG 段：放坡+支护桩支护+斜撑（角撑），放坡比为1:1，坡面为60 mm 厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片，设置两层钢管土钉Φ48×3.0@1500，土钉长度L=1～2 m。 钻孔桩Φ900@1400，桩长L=13.6 m。桩顶部位设置宽×高为900 mm×800 mm 通长冠梁，冠梁顶标高为12.5 m。设置7处钢抛撑XC，L≈9.9 m，预顶力为280 kN，钢抛撑施工前需预留坡顶宽3.66 m，放坡比为1:0.7 临时土方，留土区域土体雨季采用彩条布覆盖。开挖后桩间设置80 mm厚C20喷射混凝土夹钢筋网片。

⑦7-7 断面/(GH/IA 段)：放坡+支护桩支护+斜撑（角撑），放坡比为1:1，坡面为60 mm 厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片，设置两层钢管土钉Φ48×3.0@1500，土钉长度L=1～2 m。钻孔桩Φ 900@1400，桩长L=13.2 m。桩顶部位设置宽×高为900 mm×800 mm 通长冠梁，冠梁顶标高为12.5 m。设置5 处钢抛撑XC，L≈11.24 m，预顶力为290 kN，钢抛撑施工前需预留坡顶宽4.7 m，放坡比为1:0.7临时土方，留土区域土体雨季采用彩条布覆盖。开挖后桩间设置80 mm厚C20喷射混凝土夹钢筋网片。

⑧8-8 断面/HI 段：支护桩支护+斜撑，钻孔桩Φ900@1400，桩长L=15.2 m。桩顶部位设置宽×高为900 mm×800 mm 通长冠梁，冠梁顶标高为14 m。设置2 处钢抛撑XC，L≈12.24 m，预顶力为300 kN，钢抛撑施工前需预留坡顶宽4.7 m，放坡比为1:0.7 临时土方，留土区域土体雨季采用彩条布覆盖。开挖后桩间设置80 mm 厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片。

⑨9-9 断面/（FG/IA 段钢管角撑部位）：放坡+支护桩支护+角撑，放坡比为1:1，坡面为60 mm 厚C20 喷射混凝土夹钢筋网片，设置两层钢管土钉Φ48×3.0@1500，土钉长度L=1～2 m。钻孔桩Φ900@1400，桩长L=13.2 m。桩顶部位设置宽×高为900 mm×800 mm 通长冠梁，冠梁顶标高为12.5 m。拐角部位设置Φ609×16 钢管角撑一处，预顶力280 kN。钢管两段设置防坠钢丝绳与冠梁固定牢固，开挖后桩间设置80 mm厚C20喷射混凝土夹钢筋网片。

2 施工工艺技术

为了确保工程工期、质量和施工安全，在充分考虑施工现场条件的前提下，结合施工工艺的要求，对施工现场进行合理的规划，施工总体部署图如图1 所示。

图1 施工总体部署图

2.1 土方挖运施工

2.1.1 总体方法

以挖机为主，人工为辅（近垫层地方）的方式进行开挖；采用挖机配自卸车施工；本工程由于场地狭小，大批量出土的受场地限制。故拟投入15～20 t自卸车和挖机，一般每天出土量不少于3000m3。

2.1.2 施工技术措施

基坑开挖前围护结构有关技术参数需符合设计要求。在开挖前测得各测点的初读数，并在基坑开挖过程中进行跟踪监测。基坑边设置畅通的排水明沟，阻止地面水流入坑内，每层土坡台阶和坑底，在挖土同时挖好临时排水沟、集水坑，用水泵排水。基坑大开挖至要求的预留土方标高。严禁超挖，若局部超挖处要用砂填实，严禁用土回填。在整个基坑开挖中，必须对土钉墙及周围环境密切监测，并根据监测信息、反馈资料及时改进施工或采取措施。按设计要求用挖机出坡面，然后用人工进行修理。护坡施工必须与基坑土方开挖同步进行，开挖每一层土方的同时，先用小型挖掘机对边坡进行初步修整，紧接着立即安排壮工用铲锹人工修整边坡，并对修整好的坡面进行土钉施工，并同步进行面层混凝土喷射支护施工。根据施工图要求的标高，从水准基点引进基准标高作为确定土方量计算的基点，采用方格网法测量场地标高。基坑土方开挖应先按照分层开挖要求标高开挖，当挖至距离坑底0.5 m 时，应沿基坑每隔2～3 m 打入一根小木桩，并抄上标高，以此做为清底的标高依据。基坑开挖应尽量防止扰动地基土，当基坑挖好后应及时进行下道工序施工，避免长时间暴露，当因天气原因等不能及时进行下道工序施工时，应预留150～300 mm 的土不挖，待下道工序开始前再挖至设计标高。

2.2 围护桩（支座桩、立柱桩）施工

本工程支护垂直支护设计采用围护桩。采用旋挖干成孔工艺施工。围护桩设计采用机械成孔。结合地质勘察报告及工程实际，本次围护桩施工拟采用旋挖干成孔灌注桩。成孔灌注桩施工流程详见图2。

图2 成孔灌注桩施工流程图

围护桩旋挖法（支座桩、立柱桩）施工步骤为测量放样及埋设桩位→钢护筒埋设→钻机就位→钻机钻孔→钻孔施工时垂直度的控制→钻孔清孔→成孔、成孔检查→钢筋笼制作与安装→安放导管→灌注混凝土。

2.3 冠梁施工

冠梁一般指盖梁，是支承、分布和传递上部结构的荷载，在排架桩墩顶部设置的横梁。冠梁施工工艺流程如图3 所示。

图3 冠梁施工工艺流程图

冠梁施工步骤为准备工作及基槽开挖、桩头凿除→钢筋绑扎→立模→浇筑→拆模。

2.4 桩间拱墙施工

桩间拱墙采用240mm 厚，MU7.5煤矸石砖，M5 混合砂浆砌筑。拱墙砌筑每间隔50 cm 设置一道拉结筋，分层砌筑拱墙。拱墙背面的土用人工修整成弧形，在砌筑拱墙时，砖缝一定要用砂浆填满，拱墙背面空隙用细石混凝土填实。由于桩与桩之间拱墙宽度只有800 mm，拱墙砌筑时，弧线要顺，墙体铅垂。工艺流程图如图4所示。

图4 桩间拱墙施工工艺流程图

拱结构以受压为主，拱内弯矩很小，采用拱圈挡土结构支护深基坑时，拱圈具有自动调节和平衡作用于拱圈上的土压力的能力，因而挡土结构本身强度破坏或失稳的可能性很小，并且坑口的水平位移也很小，从而提高了基坑支护的安全和基坑周边建筑物及道路管网的安全。支护桩间拱墙详图如图5 所示，桩间拱墙制作如下：

图5 支护桩间拱墙详图

砖砌拱墙支护至底板垫层底标高；

砖砌拱墙上下间隔50 cm 设置一道拉结筋，采用Φ6.5mm 的圆钢，端部植入两侧支护桩不小于10 cm。

2.5 压密注浆施工

压密注浆指用很稠的浆液灌入事先在地基土内钻进的孔中并挤向土体，在注浆处形成浆泡，浆液的扩散对周围的土体产生压缩。施工工艺流程图如图6所示。

图6 压密注浆施工流程图

施工步骤为放桩位线→打孔→浆液拌制→注浆→当浆液出注浆管返至地面，终止压浆，清洗。

3 结语

本工程基坑围护施工作为分部工程，除了以上施工技术外，还应有安全保证措施、文明施工措施和应急处置措施等。应根据支护体系特点及地质情况，在辩识、分析评价施工中危险因素和风险的基础上，确定工程危险因素，例如：基坑坍塌；基坑结构位移过大引起的不均匀沉降，导致附近已有设施的破坏如道路、管线断裂；由于土体卸载而引起的不均匀竖向位移（过大的差异沉降会引起结构次应力将对原结构体系产生危害性影响）；基坑开挖过程中出现坑壁渗水或至坑底出现的涌水、涌砂现象，从而造成基坑大范围积水，从而导致基坑边坡失稳等。