探讨某工程深基坑施工技术与优化策略

曾方军 魏东

（1.浙江省二建建设集团有限公司，浙江，杭州，310000）

（2.方远建设集团股份有限公司，浙江，台州，318000）

探讨某工程深基坑施工技术与优化策略

曾方军1魏东2

（1.浙江省二建建设集团有限公司，浙江，杭州，310000）

（2.方远建设集团股份有限公司，浙江，台州，318000）

本文根据笔者多年的工作经验，同时结合工程实例，介绍了深基坑的施工技术，并对周边有建筑存在条件下的深基坑施工提了一些优化施工建议，可供同行借鉴。

深基坑；施工技术；基坑监测；优化建议

一、工程概况

该工程位于杭州市上城区，四宜路以西、河坊街以南，西侧为府前街，南侧为清波街，由1#、2#楼两幢单体住宅组成。其中1#楼设地下室3层，地上5层跃6层，建筑面积5458m2；2#楼设地下室2层，地上5层跃6层，建筑面积8334m2，工程总建筑面积13792m2。结构形式均为框架结构，基础设计为天然地基筏板基础，围护设计采用钻孔灌注桩结合水平内支撑的支护结构。其中1#楼设2道水平内支撑；2#楼设1道水平内支撑。在钻孔灌注桩外侧采用一排连续搭接的水泥搅拌桩作为基坑的防渗止水帷幕。

基坑平面形状近似长方形，1#楼长约60m，宽约15m，周长150m，±0.000相对于黄海高程9.100，自然地坪标高约为-0.100m，基坑开挖深度12.25m，局部电梯井开挖深度13.45m。

2#楼长约75m，宽约30m，周长210m，±0.000相对于黄海高程11.000，自然地坪标高约为-0.500m，基坑开挖深度下沉广场5.1m，主楼8.65m，局部坑中坑开挖深度9.6m。

1、周围环境条件

1#楼东侧为杭州上城区中医院，6层混合结构,基础为桩基础,基坑边距离12.3m；南侧为新建住宅楼，5层跃6层混合结构,采用天然地基,基坑边距离13.95m；西侧为府前街，基坑边距离道路中心线7m，北侧为河坊街道路，基坑边距离道路中心线22.1m;

2#楼东侧为四宜路，基坑边距离道路边线10m，南侧为清波街道路，基坑边距离道路中心线10.2m，西侧为联华超市，2层混合结构，基础为天然地基，基坑边距离超市外墙约9.5m，北侧为四条巷住宅楼，5层混合结构，基础为天然地基，基坑边距离楼房外墙边线约11.6m。

2、施工难点、重点分析

（1）本工程周边与邻近居民建筑物距离较近，而且都是80年代的建筑物，地基均为天然地基，有可能受基坑开挖影响而出现难以预料的危险情况。

（2）基坑开挖的深度较大，1#楼最深处达13.45m，基坑横向尺寸小，1#楼只有15m，留给挖土机活动的区域极为狭小。

（3）根据地质报告，上部杂填土厚度为 3.6～5.8m，块石含量高且大，对止水帷幕桩的成桩质量难以控制

（4）经过查看地质报告，⑤-2层块石混粘土中夹杂的块石为石英岩，十分坚硬，对钻孔灌注桩的施工钻孔成孔十分困难，施工时要采取冲抓或用冲锤等应急措施。

（5）由于本基坑内1#楼设置2道水平内支撑，2#楼设置一道水平内支撑，在地下室施工时换撑的传力带（楼板与围护桩之间的传力带）必须达到设计强度的80%方可拆除内支撑，进行下道工序的施工。因此换撑施工是确保基坑安全施工的另一个重点工序，必须加以重视，全方位组织好施工管理和配合，最终顺利实现项目整体目标。

二、前期施工

1、钻孔灌注桩施工

1#楼采用3台钻机分3个施工段施工,分别从C轴、A轴、16轴逆时针进行施工，钻孔时采取隔一打一，间隔时间不小于 2小时；2#楼采用3台钻机分3个施工段施工,分别从R轴、26轴、15轴逆时针进行施工，钻孔时采取隔一打一，间隔时间不小 2小时。时间控制上，要安排围护桩和高压旋喷桩交叉施工，以利于下阶段高压旋喷桩现场弃土堆场的位置布置。

2、高压旋喷桩施工

按照钻孔桩施工顺序，高压旋喷桩与灌注桩交叉施工，1#楼采用一台桩机，从 C轴开始逆时针进行施工。2#楼采用一台桩机，从R轴开始逆时针进行施工。

3、土钉墙施工

根据现场情况及设计要求。地下下沉式广场部分土钉墙在一层土方开挖至第一道支撑完成后施工，待土方挖至一层时先浇筑地下广场部分混凝土垫层，而后开挖下部土方，开挖1m左右施工上面第一道土钉。第一道土钉离标高-5.6m开始往下约600mm设置，端部离开边坡1000mm开始，以次类推进行下面二道土钉的施工。施工时应注意避开基础抗浮锚杆，如遇抗浮锚杆则适当调整土钉位置。

土钉直接采用空压机打入锚杆，且在锚管壁上每隔0.4m设一组Ф10m m圆孔（1800对称布置），用角钢制成倒三角防护。高压向孔内注入水泥砂浆，立面挂设Ф6.5圆钢组成的钢筋网片，网片固定后向基坑壁喷C20细石砼。在上一水平面上土钉墙施工后，保养2天后进行下一层土方及土钉墙作业，施工方法与第一个水平面相同，循环施工至工程结束，出场验收。

4、钢格构柱施工

1#楼钢格构柱数量为3只，钢立柱施工顺序为从东向西施工；2#楼钢格构柱数量为8只，钢立柱施工顺序为从西向东施工。钢柱在场地焊接后移至立柱桩部位。竖向钢立柱施工时，先用钻孔机钻至设计标高，放入灌注桩钢筋笼后再放入预制的井形钢构架，并于桩主筋焊接连接，确保尺寸无误后再浇灌砼，详细尺寸，标高见基坑围护图。

5、压顶梁、内支撑施工

本工程支撑、压顶梁和围檩的混凝土等级设计为C30，施工时为了缩短养护时间，提高混凝土早期强度，采用C35或C40商品砼。

1#楼压顶梁和围檩、支撑的施工从东向西进行；2#楼压顶梁和围檩、支撑的施工从西向东进行，先施工压顶梁，而后施工水平内支撑。

压顶梁内侧与支撑梁施工顺序为：放样→浇混凝土垫层→弹线→绑扎钢筋→支模→浇注混凝土，以确保支撑尺寸与设计相符。支撑养护达到设计强度C30的80%，然后再继续挖土。支撑应分段施工以保证大基坑小暴露。

6、传力带施工

1#楼：基础按照后浇带部位分两个施工段施工，先施工东侧传力带1，后施工西侧传力带1。在3层地下室墙浇筑的同时浇筑传力带2；在2层地下室墙浇筑的同时浇筑传力带3。

2#楼：基础按照后浇带部位分两个施工段施工，先施工西侧传力带1，后施工东侧传力带1。在2层地下室墙浇筑的同时浇筑传力带2。

7、支撑的拆除

支撑的拆除方法为人工加空压机进行凿除。

（1）在传力带混凝土强度同条件试块达到设计强度的80%以后，拆除相应支撑。

（2）换撑期间，监测单位应加强围护结构和周围建筑物的监测。

（3）支撑拆除凿除时从中间向二侧对称同时进行。

（4）拆除支撑应待基础结构达到一定强度，同时在楼板上铺设竹笆或模板进行保护，以防破坏结构混凝土。

（5）拆除后的混凝土用塔吊吊运至基坑边，而后用汽车外运。

（6）拆除时人员安排充足，夜间施工不超过21:30,以免影响居民正常休息。

三、土方开挖施工

1、技术准备工作

（1）审查图纸：根据浙江大学岩土工程科技开发有限公司设计的基坑围护图纸，核对平面尺寸和地面及坑底标高，特别是土钉墙和放坡的尺寸及位置，图纸之间有无错误及矛盾，掌握设计内容及各项技术要求，对图纸进行三审（项目部审查汇总，公司总工组织有关人员进行联审，业主组织图纸会审）。

（2）根据图纸内容，明确各专业工序间的配合关系和施工流程，排出施工工期要求；并向参加施工人员进行层层施工技术及安全技术交底。

2、土方开挖顺序

（1）土方开挖的基底标高应按基础施工图示支撑与地下室结施图进行，当结施图与基护剖面图中所示的基底标高有出入时，以结施图为准，并应及时通知有关各方。

（2） 土方开挖顺序如下：

由于场地狭小，土方开挖后的土方只能采用汽车倒退顺进的方法进行施工，将挖土机停放在中间部位，车辆在后方，边挖边退。1#楼土方开挖分3次自上而下进行，第一次开挖至第一道支撑底，第二次开挖至第二道支撑底，第三次挖至基底；2#楼土方开挖分2次自上而下进行，第一次开挖至支撑底，第二次开挖至基础底板。

3、土方开挖要求：

本基坑选用机械开挖，基坑开挖按平面设计所留的出土口位置在大门入口处，场地内无回车位置，运输车辆必须停留在外部市政道路上，故对现场的组织调度极为重要，以防引起交通堵塞。

1#楼挖土自东向西进行、2#楼挖土自西向东进行，土方开挖的基底标高与设计的工况必须一致。土方开挖按 1#、2#分两个施工段进行施工，先施工1#楼，后施工2#楼。基坑土方开挖以“大基坑小开挖”为原则，应分层、分段、对称、均衡进行。

4、土方开挖质量要求和保证措施

（1）遵守国家施工及验收规范规定。按照工程监理要求的检验程序、项目，进行质量过程控制，作好自检、予检和隐蔽工程验收，并交验各种资料，填报各种报表。建立质量保证体系和质量管理责任制，作好各级质量交底。

（2）开挖标高允许偏差-50mm，长度宽度+200、-50mm。

（3）开工前要熟悉图纸做好各级技术准备和技术交底工作。

（4）施工要配备专职测量人员进行质量控制。及时控制开挖标高。

（5）土方开挖过程中，按照设计图纸布置监测点，每天进行监测，若出现围护体变形过大或变形发展速率过块，应立即停止相应范围的土方开挖，必要时采取回填措施或在坑底设一排松木桩以控制围护体的变形发展。

（6）施工人员换班时，要交接挖深、边坡、操作方法，以确保开挖质量。

（7）机械挖土过程中，支护施工单位要配备足够的人工，随时配合清桩修坡，上部配备足够施工人员将土送至挖土机开挖半径内。这种方法即可一次交成品，确保工程质量，又可节省劳动力，降低工程成本。反梁、承台的开挖必须按设计要求人工进行，用吊机吊运，不得破坏原土。

（8）土方开挖后，及时跟进砼垫层，对于超挖部分必须用碎石回填，并要注意成品的保护工作。

（9）认真执行项目部制定的技术、质量管理制度，并落实到人。

（10）认真执行项目部制定的技术、质量管理制度。施工中要积累技术资料，如施工日记、设计变更洽商、验桩、验线记录等。土方工程竣工后及时作好有关资料。

5、土方开挖安全要求和安全保证措施

（1）开工前要做好各级安全交底工作并定期开展安全活动。

（2）基坑开挖时，两人操作间距应大于2.5米。多台机械开挖，挖土机间距应大于10米。在挖机工作范围内，不许进行其他作业。挖土应由上而下，逐层进行，严禁先挖坡脚或逆坡挖土。施工机械不得撞击护坡桩、土钉墙、护坡。

（3）运土车辆出大门时，应有专人指挥，避免发生事故。

（4）当挖土司机视线不清时应配置专职指挥，挖土机的把杆旋转区域严禁站立其它人员施工。

（5）运土车辆出大门时，应有专人检查车轮是否带泥，并及时清理和做好大门口的保洁工作。

（6）下雨期间进行挖土时，车辆行走的施工道路，宜设草包及防止污染物品，防止车辆污及场外道路环境。

（7）工地全封闭施工，大门口设水龙头、排水沟、集水池，出场时必须冲洗干净，方准离开工地，不准将污泥带出门外，影响市容。

（8）夜间挖土施工时，应配置足够的灯光照明。要执行现场施工用电规定，非专业人员禁止动用机电设备，要经常检查供电线路、闸箱、机电设备的完好和绝缘情况，供电线路要架空或埋入地下，防止机械碰压。

（9）为预防边坡塌方，禁止在边坡上侧堆土，当在边坡上侧堆置材料及移动施工机械时，应距离边坡上边缘1.0m以外，材料堆置高度不得超过1.5m。

（10）基坑四周要搭设防护栏，人员上下搭设钢管直梯。

（11）尽量选择噪声低、振动小、公害小的施工机械和施工方法，减少对现场周围居民的干扰，各种机械作业时尽量减少噪声。

四、基坑监测

1、监测内容

本项目基坑开挖过程中监测的主要内容包括：①配合专业监测单位在施工过程中的各项监测工作；②监测施工过程中周边建筑物、构筑物的沉降情况；③宏观观察坑壁土体发生位移、裂缝及其发展情况，发生异常变化时及时通报项目主管及有关各方以便采取合理的处理措施；④监测地下水位变化情况。

2、沉降监测点的布置

1#楼：在东侧杭州北美医院布置2个点，南侧新建成的住宅楼布置3个点，西侧围墙下道路布置2个点，北侧围墙上布置3个点。

2#楼：东侧围墙上布置2个点，南侧围墙下道路布置4个点，西侧联华超市上布置2个点，北侧居民楼上布置4个点。详见沉降监测点平面布置图。

3、监测点的保护

施工沉降水准点用3M长钢筋打入地下，并用混凝土浇筑保护，四周砌筑砖方柱进行保护。施工沉降观测点在做好后，应设置明显标志，施工时教育各操作班组对观测点进行保护，同时要定时进行复测点位高程。

4、监测中注意事项

（1）开挖前，应对周围环境作一次全面调查，记录观测数据初始值。基坑开挖期间一般情况下每天观测一次，如遇位移、沉降及其变化速率较大时，则应增加监测频率次数。

（2）监测数据一般应当天口头提供给监理单位，次日填入规定的表格提供给建设、监理、设计等相关单位，挖土至坑底时应增加监测次数。

（3）监测人员对监测值的发展和变化应有评述，当接近报警值时应及时通报监理，提前有关部门注意。

（4）沉降观测水准点

建筑物的沉降观测根据本基坑工程引测的水准点为基准点引测，该水准点必须坚固稳定。观测点按要求埋设牢固稳定，能长期保存，观测点上部必须为突出的有明显的突出之处，以保证观测点上能垂直置尺，通视条件良好。沉降观测时，应特别注意监测点的首次高程测定，每个沉降监测点首次高程，应在同期进行两次监测后确定。

（5）土体位移、倾斜和可能出现的周边建筑物裂缝监测必须严格按规范和设计要求定期进行直至稳定为止。

（6）观测作业中应特别遵守以下规定：

a. 观测应在成像清晰、稳定时进行。

b. 仪器离前、后视水准尺的距离要用卷尺丈量，或用视距法测量，前后视距应尽可能相等。

c. 前、后视距观测最好用同一根水准尺。

d.前视各点观测完毕以后，应回视后视点，最后应闭合于水准点上。

（7）测点的保护措施

由于受现场条件的限制，局部监测点设置在沿基坑围墙周边地面上，且露出地面150mm左右，在施工过程中极容易受损坏，故采用砖砌小窨井把测量管设于窨井内并低于地面100上部用预制水泥盖板加以保护。

（8）根据基坑施工的实际情况，随时观测各种有可能发生的险情，发现异常情况，要立即报告项目负责人及有关各方，及时采取措施，排除险情。

（9）设置的专职测量员、安全员必须具备高度的责任心，并要熟悉掌握基坑开挖过程中的各项检测方法，熟练使用各种监测仪器，准备记录各项监测指标，并能加以对照比较，发现存在问题。

五、深基坑优化施工建议

1、优化深基坑加固策略

毫无疑问，基坑的挖掘中一定会牵动着基坑周边的土，相反周边土体的整体物理性质(形变、稳定性等)等因素更会直接关系到基坑施工的稳定和质量，所以在基坑挖掘施工中必须进行加固措施，通常加固的方法很多，笔者就实际工作经验，探讨压密灌浆法进行优化加固的措施。

压密灌浆说到底，就是钻孔、灌浆以及扩展等几个过程的融合方法。当土体压密后，在压密灌浆过程中，形成的泡沫有时候会很小，因此，灌浆的力度基本朝水平方向扩展。但是当泡沫的直径随着时间的推移在变大时，这样会产生一股巨大而且平均的升力，这种升力真是我们所需要的，因为在地表沉降过程中，合理使用此方法，会使得沉降得以恢复，更好的是，使得周边建筑能在安全环境下发生沉降或者上升。其实更可这样理解，压密灌浆是用浓浆置换以及压密相互作用的结果。据悉，压密灌浆后的土体容重会大幅增加，而且孔隙度急剧减小，这样的好处是使得土壤抗压性能以及抗剪、抗侧压性能都明显提升。一般来讲，此法需要按实际现场来进行加固，对于加固部位的选择，一般选择周边建筑物的基础在和深基坑开挖边缘的垂直方向，并且其强度较弱处进行，因为周边建筑物所受到的水平方向的力量，会成为周边建筑物致命破坏的原因，因此我们会常常见到在基坑施工过程中，靠基坑一侧的裂缝情况较其他方向严重。从外围开始给杂填土层注浆，深度接近基坑开挖深度。压密灌浆最重要的工序便是注浆孔的施工，注浆孔必须靠近周边建筑物基础，第一工序是垂直孔的施工，然后注入浆液，即形成垂直幕墙，其作用为了避免地基土土体侧面形变或者斜孔浆液向外流出，最后一道工序便是通过注浆孔向下面的地基层注入浆液，用来大力改变土体的物理特性以及力学特性。实践证明，压密灌浆法施工的深基坑，周边建筑物的沉降数值会在一定时间内达到恢复，大大减小了不均匀沉降的系数，在原有裂缝形成条件下，在短时间裂缝能够达到弥合效果，而不影响周边建筑物的安全性能。

2、开挖施工优化策略

深基坑的开挖会导致基坑变形和建筑沉降，必须采取合理开挖方式。针对坑内障碍物分布和周边建筑分布情况，基坑开挖施工严格遵循“分段、分区、限时开挖、限时支撑”的原则。遵循“时空效应”规律，竖向分层、平面上分块开挖。地表上通过盆式开挖方式，按先对撑、后角撑的次序施工，最大限度上减少卸载频率度。必须采用先撑后挖原则，所谓先撑后挖，就是各层、各块按顺序进行挖掘，各个块的支撑如果没有做好，绝不挖下一块。基坑开挖施工全过程必须秉着信息顺畅、全程监测的技术方案，对基坑围护结构变形、支撑轴力和周边建筑沉降、裂缝、倾斜量进行数值测量，并利用计算机系统建立控制中心，用建立信息传输以及处理系统，合理账务周边建筑应力、裂缝以及地基沉降指标，施工完毕后，利用计算机系统建立深基坑开挖模型，为今后其他工程的开挖提供理论依据。

3、深基坑围护与支撑的施工

当深基坑在处于工程桩施工工序时，必须在已明确的工程桩内设置好结构柱(即钢柱)，结构柱作为基坑支护体系的重要成员用于垂直支撑基坑。当工程桩施工完毕，必须马上进行围护桩(钻孔灌注桩)和水泥搅拌桩的施工。根据实际经验，开挖过程中必须把土体分为不同时间进行开挖的块，便于工序的开展。一块结束必须马上立好支撑，当开挖工作进行到基坑底时，必须全力进行垫层和大底板施工工作，并完成。通常情况下，支撑用的模板采用七夹板，并加强防脱措施。当开挖工作从上层土体进行到下层土体时，必须拆除支撑，不然会造成安全事故。围护用的圈梁和支撑均为C40早强混凝土，在相同环境下，所养护的土体强度达到C20标准后才能进行下层土体的开挖工作。拆除设备时采用爆破拆除方式，为保护周边的地下管线，在爆破前可事先人工凿断支护部位，使支护部位和圈梁的连接处断开，这样在爆破时，所产生的振动不会给周边建筑以及其地下管道造成影响。

六、结语

综上所述，由于本工程采取了先进的施工工艺、性能良好的专用大型设备和完善的技术措施，保证了工程竣工和工期的要求基坑工程完成后，根据对基坑边壁几何尺寸进行的测定基坑边壁稳定，基坑四周建构筑物均未受到影响。且随着我国基础建设的不断加强以及改造工程不断深入，周边有建筑存在条件下深基坑施工也会日益增多，在施工过程中严格遵守相关规程，在开挖、加固等方面下工夫，坚决把周边沉降影响减少到最低，随着施工技术的不断更新，相信深基坑施工会更上一层楼！

[1] 江正英，赵子缙，赵范.建筑施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2] 舒文超.中心城区复杂周边环境下的深基坑施工技术[J].建筑技术，2009(2)：109-112.

TU625

1674-3954（2011）03-0129-03