浅谈高层建筑中深基坑的开挖与支护

罗其龙 叶忠

【摘要】深基坑支护的设计、施工、监测技术是近些来随着高层建筑增加而增多的施工项目。深基坑的开挖与支护，不仅要求保证基坑内正常安全，更要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线不因工程施工而遭遇到损害。本文介绍某高层建筑工程中的深基坑支护施工。

【关键词】深基坑；支护；设计与施工

1. 工程概况

某住宅楼工程东近已建住宅区、南临古河填筑后的多层建筑，30 m外为某运河，西边30 mm为河道，北临县级公路；地下水位于自然地面以下1.5 m；工程建筑面积为140431.6m2，其中住房97329.34m2，基坑底标高-4.55m，最深处为电梯井-6.95m ，底板厚500mm。地下室27341.4m2；高层（11～17层）15幢；工程总概算约5亿元。合同工期为600日历天。基础采用钢筋混凝土灌注桩、承台、地梁相结合。结构为框架剪力墙体系。

2. 深基坑支护类型选择与支护

2.1深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，以确保基坑降水施工的安全、周围的建筑物 、地下管线、道路等的安全。由单一的支护、二种以上的复合支护等新的支护结构形式与稳定边坡的方法。

2.2根据本工程的具体情况，经比较工程西侧建筑物外的10 m处采用单排600 mm，桩长20m，桩中心间距1.5m的钢筋混凝土钻孔灌注桩，两侧加700水泥搅拌桩作止水的基坑支护挡土结构；基坑南侧为防止古河道地下水和运河水进入施工基坑，采用单排700水泥搅拌桩作止水的基坑支护挡土结构，水泥搅拌桩离地下室南边侧轴线10m；东、北侧采取自然放坡锚杆支护。

2.3基坑的开挖与支护。因基坑开挖面积较大，基坑采用分层分段挖土，分段支护的方法进行，从两边向中间，边坡比为1：0.7，边坡修整后用钢管土钉施工，采用打入注浆法，打入采用专业锚杆钻孔机成孔施工，孔径不小于100；用48×3.2钢管（6m），@1000俯角10°作锚钉打入边坡，钢管外端与250×250的8钢筋网焊接，然后高压喷射混凝土浆厚80mm。

2.4基坑施工设有专用通道供作业人员上下。设置的通道，在结构上必须牢固可靠，数量、位置满足施工要求并符合有关安全防护规定，防护栏按照有关规定设置、制作。

2.5对基坑内的电梯井坑或坑中坑，采取长4.5～6 m的钢板+工字钢桩临时支护进行施工，用施工开挖的挖掘机械打入，待电梯井施工完成后再用该机拔起钢板。

3. 基坑的排水与监测

3.1排水设施：为减少和防止地表水进入基坑，自然地面处（基坑外1m）的平台上设置300×400的集水沟，四周贯通，每隔15m左右设一500×500×500的集水井，利用泵排除地表水；每一个土方开挖面的基坑内均设置环状临时排水沟，并四周跟通，确保基坑干燥，有利于支撑施工和机械进入基坑内挖土；在基坑底设置牢固的砖砌排水沟，由坑内排向基坑外及四周盲沟，每隔20m设置集水井500×500×500，利用集水井抽水泵向上排水；所有排出的水经场内设置的沉淀池沉淀后，排向市政污水管沟内。

3.2基坑监测：在基坑开挖过程中应密切监测围护结构、工程桩水平变位、土体和邻周房屋道路及地表的变形，根据这些变形的发展情况，重点监测非地下室工程桩部位的土体变形情况，并保护工程桩不受挖土影响其位移，指导基坑开挖和地下室工程施工的进行。

3.2.1监测内容：

（1）深层土体水平位移观测，沿基坑施工荷载较大的侧边埋设测斜管，以确定围护体系是否安全。

（2）沉降，在基坑边土钉喷锚的坡顶设沉降观测点。

（3）现场观测，观测边坡的位移、裂缝等稳定情况，在土钉墙围护挡墙边坡设观测点。

3.2.2监测要求。对毗邻建筑物和重要管线、道路应进行沉降观测，并有观测记录。

（1）要求监测单位根据上述监测内容和现场地质条件，拟订出详细的监测实施方案，在基坑开挖施工前布置好所有测点，并将测得的原始数据及周围环境的现状调查记录在案。

（2）在基坑开挖和地下室施工期间，每天观察一次，如遇位移或沉降速率较大时，则应增加观测次数。

（3）观测数据即时填入相应表格，并当天提供给建设、监理、施工单位，当出现危险情况时，及时联系并采取应急措施。

（4）每天观测到的数据应绘制成相关的曲线，每天提供结果。

（5）深层土体水平位移警戒值为5cm。

4. 基坑开挖支护的应急措施在基坑开挖和地下室工程施工中，在结合现场围护监测情况，采取如下应急处理措施。备用砂袋、钢管、钢筋、水泥、喷浆机具及其他施工机械。确保基坑边坡的安全性和稳定性。

4.1坑壁渗水。由于基坑处于杂填土、粉质粘土等土层中，如遇台风雨季、地下障碍物或施工不当，会出现坑壁渗水现象。当漏量不大时，采用“导堵结合”方法，即用导管引流后，用

速凝砼封堵，或加钢丝网片高压喷浆封堵。当水土泥浆涌入量较大时，须在喷锚外高压注浆，在内侧用上述方法封堵。

4.2土钉墙挡墙变位、护坡裂缝。土钉墙变位、裂缝等现象的发生，以及存在较大位移时，采取的对策是首先卸土卸载，同时压入6m长48钢管@1000，作为超前锚杆，并在钢管内高压注入水泥浆，同时立即在坑内侧抛石。在采取以上应急措施的同时，必须积极创造条件，昼夜突击，尽快铺筑基坑底的砼垫层，特别是靠近坑边的砼垫层，并在胎模砌筑后回填坡脚，以提高基坑抵抗土体变形的整体能力。

5. 结束语

（1）深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学，它还有待于理论上的完善，如何取一种在经济、技术、安全上都合理的支护类型，必须充分考虑现场环境、 工程地质条件以及工程要求，可以用单一的支护方式，也可以用二种以上的复合式组合方式进行，但不管采用任何方式都必须保证基坑支护的安全。

（2）基坑支护作为一个结构体系，应要满足稳定和变形的要求，即通常规范所说的两种极限状态的要求，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓承载能力极限状态，对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的。因此，基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全使用。