基坑施工支护与降排水技术

李少兴

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摘要：随着经济建设的快速发展，高层建筑、地下工程不断涌现，基坑支护和降排水技术应用也越来越普遍。由于基坑支护和降排水技术类型多，施工环节多且复杂，因此本文对相关技术应用进行了探讨。

关键词：基坑工程；支护；降排水

随着高层建筑的大量兴建以及地下空间的利用，基坑工程也越来越多。基坑施工过程中，为了支撑和加固侧壁就要采用支护措施，而向下开挖又会受到地下水的影响，故需控制地下水——采取降排水措施。基坑支护是临时工程，需要平衡好投资和安全的关系，又因为很多基坑工程受到城市空间狭窄的限制，多不具备放坡开挖的条件，因而基坑工程支护与降排水在建筑工程中具有一定的挑战性。因此，本文针对相关技术内容进行了分析和探讨。

1 基坑支护类型与施工技术

1.1 基坑支护类型

按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）的分类方法，基坑支护分为四大类，即支挡式结构、土钉墙、重力式水泥土墙和放坡。支挡式结构是指以挡土构件、锚杆及或支撑为主的支护结构，可再细分为锚拉式结构、支撑式结构、悬臂式结构、双排桩、支护结构与主体结构结合的逆作法。土钉墙是由土钉群、喷射混凝土面层及原位土体共同构成的支护结构，再细分为单一土钉墙和复合土钉墙两个类别，复合土钉墙可以进一步分为预应力锚杆复合土钉墙、水泥土桩复合土钉墙和微型桩复合土钉墙。重力式水泥土墙是由水泥土桩（深层水泥搅拌桩）相互搭接成格栅或实体的支护结构。放坡分为满足土的自稳条件的无支护放坡（放大坡）和结合支护结构放坡，一般来说很少有条件满足放大坡，多数情况下是结合支护结构放坡。

1.2 基坑支护施工技术

基坑支护类型很多，但一个基坑工程只会采用其中的一两种或几种支护类型，下面以最常见的土钉墙支护类型为例说明。

1.2.1施工流程

开挖工作面→修整边坡→放线定位→成孔→插筋（放置土钉杆体）→注浆→铺设钢筋网→喷射混凝土→混凝土面层养护→下一层工作面开挖[1，2]。

1.2.2开挖工作面与修整边坡

土钉墙一般采用分层分段开挖方式。分层高度取决于放坡坡度，并与设计工况一致。分段长度则与分层高度、坡度、坡顶超载等条件有关，通常取10～20m。工作面开挖后应及时进行人工修坡，保证坡面平整度在±20mm范围内。根据土质情况，如果土体自稳性较差就需要初喷一层混凝土，待混凝土有一定强度后再成孔作业。

1.2.3成孔

成孔方式可采用小型钻孔机械或洛阳铲。根据土质和环境条件，小型钻孔机械可选择冲击钻机、螺旋钻机和回转钻机中的一种。成孔时要防止塌孔，并要保证孔径、孔距、角度、深度在规范允许的范围内以及清除孔内积土。

1.2.4插筋

一般土钉杆体采用钢筋制作。钢筋要调直、除锈及防腐处理，并间隔2m左右放置定位支架，以确保钢筋在孔内居中且保护层厚度大于25mm。插入钢筋时必须防止折弯和扭曲，钢筋插入后不能敲击和挂重物。

1.2.5注浆

注浆采用水灰比1：0.5的水泥浆或1：1～1：2的水泥砂浆。注浆方法分为常压（利用重力）、低压（0.4～0.6MPa）和高压（1～2 MPa），压力注浆要设置止浆塞和排气管。注浆管是随钢筋一起插入孔内的，其距孔底的距离为25～50cm。压力注浆在注满后应保持压力3～5min，而重力注浆在注满后还应在浆液凝结前补浆1～2次。

1.2.6铺设钢筋网

利用土钉端部张挂钢筋网片，钢筋网片与坡面之间采用“U”型钢筋固定，以保持钢筋与坡面之间一定的距离，即保护层厚度不小于20mm。在钢筋网片与土钉端部之间焊接结构筋进行加强。钢筋网片与钢筋网片之间搭接宽度不小于30cm。如果采用双层钢筋网，铺设第一层钢筋后先喷射混凝土将其覆盖，再铺设第二层钢筋网。

1.2.7喷射混凝土

喷射混凝土是利用压缩空气将细石混凝土喷射到坡面上。在细石混凝土中，石子的粒径不大于15mm，并掺入一定比例的减水剂和速凝剂来减少用水量和凝结时间。喷射作业一般分段进行，在段内由下至上喷射，并且喷头应始终与坡面垂直。喷射距离应保持在0.6～1.0m之间，一次喷射厚度应在30～80mm之间。喷射总厚度可由垂直打入坡面的短钢筋控制。混凝土终凝2h后即应喷水养护，并且根据气温情况连续养护3～7d。

1.2.8排水系统

在基坑内要设置排水系统，包括坡面的泄水孔、底部的排水沟与集水坑。坡面泄水孔是在喷射混凝土之前预埋直径4～7cm、长度40cm的PVC管，间距1.5～2m。

2 基坑降排水方法种类与技术

2.1 基坑降水方法

在基坑施工过程中，地下水可能引起基坑内部流砂、管涌和坑底突涌，造成坑壁土体坍塌，为了保证施工安全就需要采取降低地下水位的措施。降水方法包括集水明排、井点降水两大类。集水明排属重力降水，在基坑坑底周围开挖排水沟，并隔一定距离设置集水井抽排水，一般适用于较浅的基坑。井点降水是设置井点强制降低地下水位，又分为多种类型，如轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、管井井点降水、深井井点降水等。为了减少降水量和对周边环境的影响，还需要采取截水措施，如设置防渗帷幕阻断地下水进入基坑区域。下面以轻型井点降水为例说明。

2.2 基坑降排水技术

2.2.1 施工流程

测设井位→铺设集水总管→井点管埋设→井点管与集水总管连接→安装抽水设备→试抽→正式抽水→抽水监测。

2.2.2测设井位

根据井位平面布置图测设井位，可根据实际情况适当调整。

2.2.3铺设集水总管

集水总管有多种铺设形式，如单排线状、双排线状、半环圈状、环圈状、八角形环圈状等。通常在集水总管内侧布置井点。

2.2.4井点管埋设

井点管埋设主要有水冲法和钻孔法。水冲法是利用高压水冲开泥土，靠自重下沉井管，適用于砂土和黏性土。钻孔法采用钻机成孔再下管的方法，一般用于坚硬土层或井点紧邻建筑物。现以水冲法为例说明。先以吊机将冲管放置到井点上并插入土中，同时在管内通入高压水，随着土的松动冲管不断下沉，达到设计深度后迅速降低水压，然后拔出冲管，放入井点管。为防止塌孔，要在井点管与井壁之间灌入砂砾料，并作为过滤层。距地面1m时，改填入黏土封实，避免因漏气而抽不上水。

2.2.5井点管与集水总管连接、抽水设备安装及试抽

一般采用软管将井点管与集水总管连接起来，同时安装抽水设备。一切就绪，先开动真空泵排除管道空气。当集水箱内的水较多时，启动离心水泵抽水。经检验抽水效果符合要求后，立即进入正式抽水阶段。抽水一旦开始，不能轻易停泵，否则很容易堵塞滤网，并使水浑浊。

2.2.6正式抽水监测

基坑工程周边常有道路、管线、建筑物等，为了防止对其造成不利影响，所以要进行井点监测。监测内容包括流量观测、地下水位观测、孔隙水压力观测、沉降观测等。

2.2.7井点拆除

地下结构（如地下室）竣工以及基坑回填土后，才能拆除井点系统。拆卸是安装的逆过程，利用吊机将井点管吊出来，然后用砂土填塞。如果地基有防渗要求，地面以下2m应采用黏土来填塞。

3 结语

基坑支护和降排水既是一个系统性的工程，涉及的施工环节多且复杂，而且作为临时性结构，安全储备相对较小，这些特点决定了基坑支护工程有相当的风险性，因此必须高度重视技术细节，把好施工质量关，这样才有利于安全、高效地完成施工任务。

参考文献：

[1] 郭宝东，李万伟. 降排水、基坑支护工程实例[J]. 西部探矿工程，2012（8）：1-4.

[2] 姚金涛. 某项目地下室基坑支护降水工程方案[J]. 山西建筑，2015，41（25）：80-81.