深基坑施工关键步骤施工工艺技术探讨

黄邦鸿 HUANG Bang-hong

（厦门同安市政建设开发有限公司，厦门 361100）

0 引言

经济社会的发展使得工程建设规模逐渐增大，对土地资源的利用要求不断提高，市政基础设施涉及地下工程也越来越多。地下工程不可避免要开挖深基坑，深基坑作为工程施工过程中的重要组成部分，在项目实施中起到了至关重要的作用，同时深基坑作为危险性较大的工程，需要从设计到施工对其安全性进行全面论证。深基坑从应用之初到现在，其设计已较为成熟，但在施工过程中，经常性地发生许多垮塌事件，导致对经济造成巨大的损失，尤其是对于不同地质条件、不同环境类别下的深基坑其施工工艺有着明显的差异。因此有必要对其在施工过程的关键性步骤进行分析，以保证深基坑成型后的整体安全性。

本文以厦门某园区初雨转输项目为例，该项目周边环境较为复杂，基坑外埋藏着较多地下管线与管道，且经过勘察发现，该处土层物理力学性质较差，裂隙发育，地下水埋藏丰富，经过各项论证后，决定采用灌注桩+冠、腰梁支护方案和整体分层开挖的方案，对于地下水的控制，则采用高压旋喷桩止水帷幕结合集水明排措施，并对其关键性的施工工艺进行探讨。最终开挖结果表明，该项开挖技术较好地符合该处复杂条件的开挖工作，拟为相关类似工程提供参考[1]。

1 工程概况

1.1 项目概况

某工业园区初雨转输项目建设地点位于厦门市，总面积为52.0ha。工程建设内容包括：新建初雨管道总长度约2249m（开挖长度127m、顶管长度1369m，拉管长度832m），设计管径d300～d1200及路面破除修复等；新建污水管道总长约149m，设计管径d300及路面破除修复等。

本工程基坑由Y25顶管接收井基坑、Y26顶管工作井基坑、Y29顶管接收井基坑、Y30顶管工作井基坑组成，汇总如表1。各基坑概况如下：①Y25顶管接收井基坑呈圆形，周长约23.25m，面积约8.1m2，深度约16.43m，土方量约133.1m3；②Y26顶管工作井基坑呈圆形，周长约29.53m，面积约13.9m2，深度约15.72m，土方量约218.5m3；③Y29顶管接收井基坑呈圆形，周长约23.25m，面积约8.1m2，深度约15.07m，土方量约122.1m3；④Y30顶管工作井基坑呈圆形，周长约29.53m，面积约13.9m2，深度约14.66m，土方量约203.8m3。

表1 建、构筑物基坑开挖信息一览表

各基坑支护结构安全等级为一级，重要性系数γ0=1.1；基坑支护设计使用年限为1年。本文仅列举Y26顶管工作井基坑支护平面图，如图1所示。

图1 Y26顶管工作井基坑支护平面图

1.2 周边条件

拟建基坑位于X422县道及两侧道路，其中Y25接收井基坑西北侧为厂区围墙，最近距离约8.1m；Y26工作井基坑西侧为简易铁皮屋，最近距离约3.5m，Y29、Y30工作井基坑位于莲美路，车流量大。基坑开挖范围周边存在电力管线（埋深约1m）与给水管道（埋深约1.5m）。

另据现场调查，基坑开挖边界外3倍基坑深度范围内周边道路地下埋设的地下管线或管道埋藏深浅不一，埋设深度一般小于3m。按设计文件标识位置基坑施工段大致避开地下管线。

2 施工参数及总体流程

2.1 技术参数

①围护桩采用旋挖灌注桩，桩型为800@1300mm，桩长约20.86～22.63m，桩身混凝土强度等级为C30。②二重管高压旋喷桩桩型700@1300mm，桩长约14.86～16.63m，桩端进入坑底以下不小于2.0m。洞口加固区为三排桩型700@600mm高压旋喷桩，桩长7.0m。旋喷所形成的水泥土强度≥2.0MPa；渗透系数小于1×10-6（cm/s）。③冠腰梁混凝土强度等级为C30，截面尺寸1000×800mm（冠梁）、800×800m（腰梁）。④冠梁顶挡板混凝土强度等级为C30，截面尺寸200×1000mm。⑤桩间墙二次支护采用80mm厚C20细石混凝土喷面，内挂8@200×200mm钢筋网。挂网采用直径为20植筋，竖向间距1500mm。

2.2 工艺流程

总体施工流程如图2所示，具体为：整平场地→测量放线→围护桩施工→高压旋喷桩施工→坡顶截水沟、集水井施工→降水井施工并启动降排→土方开挖至冠梁底→冠梁施工→冠梁顶挡板施工→防护栏杆施工→土方分层开挖至第一道腰梁底→桩间喷面随土方开挖分层施工→土方分层开挖至第二道腰梁底→桩间喷面随土方开挖分层施工→土方分层开挖至设计基坑底标高→桩间喷面随土方开挖分层施工→坑底排水沟、集水井施工。

3 关键性施工工艺

本项目基坑施工的关键性施工工艺有：支护采用灌注桩+冠、腰梁支护方案；地下水控制采用高压旋喷桩止水帷幕结合集水明排措施；土方开挖设计采用整体分层开挖方案[2]。

3.1 旋挖灌注桩施工

灌注桩（围护桩）采用隔两桩施工（隔桩间距≥4d），并在灌注混凝土24h后进行邻桩成孔施工。正式施工前应进行成孔工艺试验，数量不少于2个孔，检测所选设备、施工工艺及标高要求是否适当[3]。其总体施工流程如图3所示。

图3 灌注桩施工总流程图

3.1.1 埋置护筒

护筒一般采用钢材，其作用主要是固定桩位以及对钻头起到导向作用，同时还对地面水进行隔离，防止其流入，保证成孔质量。

大笑有时候会引起肚子疼，其实和跑步时侧腹痛的原因类似：膈肌运动。人们大笑时会吸入大量的气体，双肺膨胀，向下推挤膈肌；大笑同时还会收缩腹肌，也就是会向上推挤膈肌——这样向上向下地反复推挤膈肌，会引起肌肉痉挛，也就是肚子疼。为了避免肚子疼，我们不妨在大笑期间尝试缓慢地深呼吸，以缓解膈肌肌肉的痉挛状态。

①护筒的要求：护筒选用整体式钢制护筒，壁厚10mm，护筒直径比桩基孔径大100～200mm（1400mm），每节护筒长度1.5～3.0m，上部开设1～2个溢浆孔。护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。为了防止护筒在使用过程中产生变形而造成冲孔质量问题，在其上口和中部的外侧各焊一道加劲肋以增加护筒的整体刚度。在埋设护筒时，应高出地下水位2m以上，桩内泥浆液面应保持高于地下水位0.5m以上。

②护筒的埋设：一般情况采用旋挖钻机静压法来完成护筒的埋设。首先把钻机安装在设定位置，使得机体、钻杆和桩位钢筋在竖直平面上保持一致，随后采用吊车吊起护筒使用旋挖钻将其垂直压入土体内[4]。护筒埋设深度：在粘性土中不小于1.0m；填土、砂土中不小于1.5m。

3.1.2 下导管

①进行水下灌注的混凝土应采用直径为200mm的导管，导管的每个节段应控制在3～4m。并随时对其密闭性进行试验检测。在导管使用前，还需对其在0.3MPa的水中进行封闭水试验，标准为15分钟不漏水。

②采用吊车将导管放入孔内，其长度控制在距离孔底0.5m左右。当全部导管放入后，一并将其触底核对导管长度以及孔深，随后向上提起30～40cm。

3.1.3 浇灌水下混凝土

水下混凝土的灌注是桩基施工中最重要的一道程序，也是质量问题多发的一道程序，因此必须对其进行分析。混凝土充盈系数不得小于1.15，也不宜大于1.3。

②混凝土进行拌合时，其坍落度控制在18～22cm，并且需将导管内的泥浆进行排除。

③导管底部距桩底的距离为0.25～0.4m，而第一次灌注的混凝土必须将底部导管埋深达到0.8～1.2m，因此在进行混凝土灌注前，必须对混凝土的量进行计算，料斗内的混凝土量必须满足计算需求，且施工时导管内应充满混凝土。

④在进行混凝土浇筑时，导管的埋深应保持在2～6m范围内，最小深度不应小于1m，最大深度不应大于7m，若超过7m容易造成导管产生堵塞等现象，从而导致浇筑混凝土时出现质量事故。将导管拔起时，首先对混凝土面的高度进行测量，随后应根据导管埋入混凝土的深度确定拔出的阶段数。

⑤基桩的混凝土必须采用水下灌注且应连续灌注，不得中断，每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的初凝时间控制，中断时间不超过30分钟。

⑥基桩的浇筑过程应配备专人对浇筑时的数据进行记录，防止因导管的提升出现事故，从而造成断桩。

⑦当混凝土进行最后一次浇筑时，应进行超浇筑，使得基桩高于设计0.5m，待其凝固后对超高部分进行凿除并要保证露出部分的混凝土达到设计强度。

⑧超高部分混凝土待强度达到70%后凿除，钢筋（纵向主筋）锚入冠梁≥35d，桩顶嵌入冠梁100mm，桩身不得出现裂缝、缩颈、断桩等现象。

3.2 冠梁、腰梁施工工艺

①冠腰梁开挖至要求的高程后应及时进行底面找平，浇注100厚C15素混凝土垫层，垫层的顶面设计标高应与整体支撑系统底面的设计标高相同，在进行标高核对时，应按照轴线位置保证模板的安装位置的准确性。水平支撑体系的顶面标高处在同一水平面上，标高、水平位置的允许偏差控制在±20mm以内，保证支护桩水平力的正常传递[5]。

②混凝土灌注时应进行水平分层浇筑，在进行混凝土卸落时，应采用辅助工具进行，防止其因高度过大造成混凝土产生离析。同时对混凝土进行振捣时，应采用插入振捣棒的形式，为保证混凝土振捣的质量，振捣棒之间的间距不应超过作用混凝土范围的1.5倍。振捣棒的位置选择应尽量避免钢筋所在位置，防止其产生磕碰。振捣完成后，振捣棒的拔出速度不应过快。其振捣合格的标准为：混凝土停止下沉，无气泡上升，表面平坦、无翻浆[6]。冠、腰梁配筋图如图4、图5所示。

图4 冠梁配筋图

图5 腰梁配筋图

4 结论

本文以厦门某园区初雨转输项目为例，该项目周边环境较为复杂，基坑外埋藏着较多地下管线与管道，对于该类危险性较大的地下工程，经过设计、施工、专家及代建单位等各项论证后，决定采用灌注桩+冠、腰梁支护方案和整体分层开挖的方案，对于地下水的控制，则采用高压旋喷桩止水帷幕结合集水明排措施，并对其关键性的施工工艺进行探讨。最终该工程深基坑顺利开挖，结果表明，该项开挖技术较好地符合该处复杂条件的开挖工作，拟为相关类似工程提供参考。