大型深基坑支护新工艺选择、优化及综合应用

施小虎

（中铁三局集团第三工程有限公司，山西 太原 030006）

近年来，随着我国经济建设的快速发展，建筑领域（尤其是沿海地区及经济发达的大、中型城市）出现了很多大型和超规模建筑，大型深基坑工程不断涌现和发展。这对基坑支护工程的工艺要求和实施方案也提出了许多新的挑战。下面根据工程实例就此问题进行探讨。

1 工程概况及条件

1.1 项目概况

兴海名都商业广场位于唐山市曹妃甸新区行政中心繁华地段，单体建筑面积14.57×104m2.地下一层，地上边跨六层，中跨四层。基础为独立基础，主体为框架结构。内设商场、超市、影院、洗浴中心、公寓、餐厅等各项休闲、娱乐、购物设施，是目前河北省单体面积最大、业态较丰富的商业综合体，代表了近期房地产市场转型发展的一个方向。

1.2 水文地质条件

根据《兴海名都广场岩土工程勘察报告书》，场地所属地貌单元为滨海相海陆交互沉积地貌，地势平坦，地下水位深1.2 m.与基坑工程有关的地层物理学性质取值见表1.

1.3 周边环境及基坑支护施工条件

本项目北、东、南三面临街，西侧为冀东油田住宅小区。北侧距城市主干道红线有25 m左右，西侧离住宅小区围墙20 m，可作为施工场地。东侧距道路红线不到8 m，南侧距二层商铺3 m左右（拟拆迁，正在营业），场地极其狭小，施工难度大。

表1 基坑工程有关的地层物理学性质取值表

地下室建筑面积30 000 m2，南北长160 m，东西宽 184 m，基坑支护周长712 m，周边基础土方开挖深度6.5 m，属于面积超大和深度较深的基坑支护工程。土方开挖前，需要采取大面积管井降排水措施。

2 基坑支护方案初选及可行性、适用性、经济性比较

根据设计图纸、现场情况及地质条件等因素，考察了相近工程，初步考虑选用3种基坑支护方法。

2.1 钢筋混凝土灌注桩

是较为常用的基坑支护方式。优点：强度、刚度、变形和安全性有保障，工艺成熟。缺点：造价比较高；常规施工周期长；泥浆坑等配套工作和限制较多。

由于基坑长度较长和临空面高度较高的关系，顶部悬臂端还需设置连续冠梁或预应力锚索固定，防止位移过大、土体失稳。初步设计深度15 m，直径0.8 m，施工造价15 000元/m.

2.2 放坡开挖喷锚支护

是最经济的基坑支护方式。优点：造价低，工艺简单。缺点：对场地大小、地下水、基坑深度、边坡土质和均匀性都有要求。

相对于本项目各项条件及状况安全性不高，需增设止水帷幕控制边坡地下水。初步设计土方开挖放坡1∶1，土钉喷锚支护，施工造价1 500元/m.

2.3 工字钢桩支护

是沿海地区快速施工时常用的一种基坑支护方式。优点：主要材料工字钢桩属于周转材料，一次性投入较小；施工快速，不需等强度达标，施工完即可开挖。缺点：使用周期过长会导致租赁费用增加，开挖后悬臂端比钢筋混凝土灌注桩变形大，对周边环境及地面构筑物影响较大。初步设计桩长12 m，360工字钢，施工造价5 000元/m.

另外，还考虑了格栅式水泥旋喷桩、止水帷幕加横梁锚索等方案，均由于和现场实际条件不符，不适宜采用，因此放弃。

3 方案确定及优化完善

考虑到投资方的经济成本及项目的整体大局，根据安全性、经济性、施工周期和周边环境影响综合考虑，拟按照四周不同条件采取相应基坑支护方案和措施，以通过技术措施的选择、优化形成最优性价比的综合实施方案。

3.1 基坑南侧二楼商铺

采用钢筋混凝土灌注桩间隔高压旋喷桩封闭。钢筋混凝土灌注桩采用长螺旋钻孔压灌桩后置钢筋笼施工工艺。

长螺旋钻孔压灌桩后置钢筋笼施工工艺是国内基坑支护钢筋混凝土灌注桩新近发展的改进工艺。主要采用CFG20/24或KLB800型长螺旋钻机，以类似CFG桩的成桩工艺钻进至设计深度后，灌注塌落度较大的混凝土（超流态混凝土可利用钢筋笼自重，减少振动影响，效果更佳）。随后及时使用钢管及振动锤将下口焊接收缩成束的钢筋笼插入混凝土桩体，边拔边振提出钢管，完成施工。

此工艺的特点是成孔不用泥浆或套管护壁，不需设置泥浆池，无泥浆污染、无沉渣；机具设备简单，装卸移动快速，施工准备工作少，工效高，降低施工成本。

施工操作工艺如下：①按桩位设计图测设轴线，定位标记。钻机就位时应校正，要求保持平整、稳固，使在钻进时不发生倾斜或移动。在钻架上应有控制深度标尺，以便在施工中进行观测、记录。②钻孔时，先调直桩架挺杆，对好桩位；启动钻机钻0.5～1.0 m深，检查一切正常后，再继续钻进，土块随螺栓叶片上升排出孔口，达到设计深度后停钻，进行终孔验收。③混凝土塌落度宜为200～240 mm，粗骨料不大于25 mm.开始压灌时，宜先检查阀门是否打开，提升钻杆200～300 mm.混凝土泵送要连续进行，边灌边提。提钻速率控制在1.2～1.5 m/min，并与混凝土泵送量相匹配。④灌注桩充盈系数宜为1.0～1.2，混凝土入孔温度控制在5～30℃之间。桩身混凝土灌注完成后应立即进行钢筋笼插入作业。⑤钢筋笼按设计的规格、数量制作，刚度满足振插要求，底部要进行加强处理，保证振动力的有效传递。⑥钢筋笼吊装前将振动用的钢管在地面水平穿入钢筋笼内，并与振动锤可靠连接。钢筋笼吊装时防止变形并对准孔位吊直、居中送入。先靠自重缓慢沉入，当靠自重不再下沉时开启振动锤，下放到设计位置。然后断开钢筋笼的连接，缓慢连续振动拔出钢管。钢筋笼过长时，可分2段吊放，采用电焊连接。⑦桩体达到设计强度后才能进行基坑开挖。

3.2 基坑西侧和北侧

因场地较宽，决定采用放坡开挖，用土钉墙工艺进行支护。

土钉墙施工工艺：修整工作面→测量放线→钻孔→放置杆体→挂网、上加强筋→注浆、补浆→喷射混凝土→土钉监测。

3.2.1 开挖修整工作面

基坑放坡开挖，边坡面应修平整，然后按设计设置土钉孔位。基坑边坡必须按要求分步开挖，每层深度应控制在土钉孔位下0.50 m左右，严禁超深削坡。

3.2.2 钻孔、置入杆体

采用人工洛阳铲成孔，成孔时应控制好成孔角度。成孔结束，放置土钉杆体。杆体每隔2 m须焊接有支架。

3.2.3 搅拌水泥浆

成孔的同时，按设计配比现场搅拌素水泥浆（水泥净浆），水灰比为1∶2.搅拌均匀后，放入浆液池中待用。现场技术人员严格控制水灰比，浆液池中素水泥浆留放时间不得超过终凝时间，控制在3 h之内用完。

3.2.4 注浆

待一批土钉的主筋都放入后，用注浆泵统一注浆，要求须将注浆管插到距孔底20 cm处，确保土钉钻孔内的注浆质量。素水泥浆采用P.S.A32.5水泥搅拌制作。注浆采用软塑料管从孔底注浆，每孔至少在注浆后再补浆1～2次。

3.2.5 披挂面层钢筋网

边坡修整后，采用钢筋网。相邻两片钢筋网搭接长度不小于300 mm，用火烧丝绑扎结实。另外，面层网上每平方米绑设一块垫块，使面层网与基坑土坡面之间留有2 cm的空隙，以保证面层钢板网留有2 cm的砼保护层，充分发挥钢板网骨架的作用。

3.2.6 焊接加强筋

挂网之后，焊接横向、竖向加强钢筋，把所有土钉杆体与加强筋连接起来，使土钉杆体、面层网、加强筋构成一个完整的骨架。

3.2.7 面层施工（喷射砼面层）

喷射混凝土作业必须分片分段依次进行，喷射顺序自下而上。

喷射机应密封性良好，输料连续、均匀；空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求。

喷射机司机应按规程操作，作业开始时，先送风，后开机，再给料。结束时，应待料喷完后再关风。向喷射机供料应连续均匀，料斗内保持足够的存料。

3.3 基坑东侧

因地方拆迁干扰、场地较狭小及工期压力原因选择采用工字钢桩支护。此项工艺主要为专用工字钢打拔桩机进行操作，相对而言，工艺比较简单便捷，此处不再详述。

4 结束语

大型深基坑支护新工艺与项目工期、成本和项目能否正常进行关系重大。根据不同的条件环境，可以选择最适宜的方法和措施来解决基坑支护问题。对工艺尤其是新工艺的应用，对方案的比较和优化，综合考虑对各种新工艺和方案的应用，是在复杂环境和条件下解决大型深基坑最合理实施方案的有效途径。