深基坑支护工程施工的应用与探讨

窦本洋*，王 威，孙 胜

（ 宣城职业技术学院，安徽 宣城 242000 ）

深基坑支护工程施工的应用与探讨

窦本洋*，王 威，孙 胜

（ 宣城职业技术学院，安徽 宣城 242000 ）

多、高层建筑为增强基础的稳定性和抗震性能，一般基础埋置较深，同时，为满足人防要求，充分利用地下空间，常设置单层或多层地下室，为此，基坑开挖的深度和面积都很大，往往要涉及边坡的稳定、基坑稳定、基坑支护、流砂防治、降低地下水位、土方开挖方案等一系列问题。如果地质条件和周围环境允许，可采用放坡开挖，但在建筑物稠密地区施工或受市政设施的限制等不允许按规定的坡度进行放坡，就需要用设置土壁支护的施工方法，以保证土方开挖顺利进行。

悬臂桩支护； 土钉墙； 挂网喷浆； 基坑监测

伴随着社会经济的快速发展以及城市建设发展需要，高层和超高层建筑大量出现， 深基坑支护工程不断涌现，并且密集的建、构筑物和复杂的深基坑样式，使得基坑开挖所受的限制条件越来越复杂，所以对基坑开挖及支护计算和设计理论、施工技术管理等的要求也越来越高。

目前在深基坑支护工程施工技术应用研究有很多，探讨深基坑支护工程施工技术应用[1]、多方面探讨深基坑工程施工中土钉墙支护技术的应用[2]、建筑工程深基坑支护施工技术应用探讨[3]、排桩支护基坑工程整体性状分析与设计研究[4]、深基坑工程支护施工技术应用探讨[5]、探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[6]等等。从以上的研究成果可以看到：深基坑支护工程施工技术现在应用的越来越多，本文进一步从宣城市的工程实践来进一步研究深基坑支护工程施工技术，以便总结经验，为以后更好的应用。

1.深基坑支护工程施工在宣城某工程中的应用

1.1.工程概况

宣城市某商住楼工程，36000m2，地上15层，地下2层，框剪结构，根据现场场地地貌和施工图设计高程，本工程基坑开挖深度为6～11 m。

基坑场地地况为：东侧为6层住宅群楼（本侧下挖深度约为7m）；北侧为市政道路（本侧下挖深度约为9m）；西侧为小区围墙（本侧下挖深度约为11.5m）；南侧为小学体育场（本侧下挖深度约为6m）。

1.2.基坑支护方案的确定

依据《建筑基坑支护技术规程》[7]以及相关技术标准并结合现场地质水文状况和宣城地区施工经验，基坑支护方案确定如下：东侧：由于开挖深度约为7m，根据地质土层状况，经过边坡稳定计算结果，决定放坡开挖，坡面挂网喷浆。北侧：由于开挖深度约为9m，决定采用悬臂式排桩支护。西侧：由于开挖深度约为11.5m，决定采用土钉墙加挂网喷浆支护。南侧：由于开挖深度约为6m，基坑支护方案同东侧。

1.3.基坑支护方案的设计

本工程地下土层情况：素填土，层厚0.7m、粘

性土，层厚0.8m、全风化岩，层厚3.5m、强风化岩，层厚3.0m、中风化岩，层厚6.0m。基础持力层为中风化岩，地下水-5.0m。依据上述地质勘擦结果，由具有相应资质的设计部门进行了相关设计计算，计算结论如下：

东、南侧为放坡开挖，挂网喷浆护面采用“瑞典条分法”计算边坡整体稳定：整体稳定系数：Kmin=1.256＞ 1.2 ,坡度：1:0.3～1:0.8满足规范要求[7]。

西侧为土钉墙支护，挂网喷浆护面，内部稳定性：Kmin=1.356＞1.3，外部稳定性：Kmin=2.406＞1.3（抗滑动）Kmin=11.337＞1.6（抗倾覆），坡度：1:0.3满足规范要求[7]。

北侧为人工挖孔桩悬臂排桩支护，抗倾覆验算：Ks=6.504＞1.2（满足规范要求）。

坑底抗隆起验算，Ks=8.458＞1.1，满足规范的要求[7]。

抗管涌验算，Ks=12.760＞1.5，满足规范的要求[7]。

由于T是以类型属性D的值为基准进行的分割，所以SplitInfo(D, T)是信息量。利用GainRatio函数进行计算、比较来构造相应决策树，其每个节点都包含属性中具有最大增益率的属性。

1.4.支护施工

遵循“先撑后挖，分层开挖”的原则，本工程依据现场地形地貌，由设计图纸基础边缘加1m工作面并考虑前进放坡的水平坡度尺寸放出灰线，由两台挖掘机分别从南、北两个方向对称、分层开挖，挖深由现状地表挖至3m深，再进行四面支护施工，完毕后，再下挖3m，再进行支护施工直至基底标高。

1.4.1.北侧悬臂排桩施工

在图1中，我们给出了北侧排桩支护示意图。本侧坑深自自然地面至基底标高9m，依据基坑设计，采用¢900人工挖孔桩（砖砌倒挂井成孔），桩中心距1.8m，桩顶冠梁0.6×1m，桩间土层采用挂网喷浆护面。桩支护净高6m，入土5m，桩长11m。

由于北侧为交通繁忙的市政主干道，对地基变形尤为敏感，故施工本侧支护灌注桩时，采用间隔成桩的施工顺序，即眺孔成桩，以减小对相邻道路的扰动。支护桩施工工艺流程：成孔、验孔、吊放钢筋笼、浇混凝土、冠梁施工、土方开挖、挂网喷浆。排桩设计：混凝土C25，钢筋：纵筋1916，箍筋：12@150；冠梁: 混凝土C25 钢筋：纵筋1216箍筋:8@200。按跳挖成孔施工完人工挖孔桩后,将桩顶浮浆凿除清理干净,桩顶钢筋锚入冠梁内≥35d。

图1 北侧排桩支护示意图

冠梁施工完毕后，由挖掘机开始开挖土方，方向由北向南，分成开挖，每层开挖深度不得大于1m，严禁掏挖。挖掘机挖土时，应避免小心触碰桩身和冠梁。对桩边土应轻挖削平，不得扰动桩身和冠梁混凝土，最后采用人工清除浮土。

北侧土方分层开挖至设计坑底标高后，采用挂网喷浆作为桩间土面的支护。钢筋网规格为8@200 ×200，C25。细石混凝土60mm厚分二次喷护。施工时，先沿外露桩侧面竖向每1m锚入M20膨胀螺栓作为钢筋网片固定点，人工清理表面浮土，用喷浆机先喷射一层20～30mm厚C20细石混凝土，将钢筋网与M20膨胀螺栓点焊固定，再用喷浆机喷射一层C20细石混凝土面层。

北侧挂网喷浆护面应分层分段进行，本工程按竖向3m，水平15m分层分段施工，混凝土喷射完毕一段后，应注意加强养护。

施工喷射混凝土前，应在有可能出现渗水的部位设置¢100UPVC泄水管，泄水管应采用开级配碎石作为反滤层，施工时北侧共设10个泄水管，（双排行列布置）将地下土壁渗入基坑内的水导入坑底排水沟。

由于灌注桩混凝土强度有增长龄期（一般到80%以上的强度标准值，方可开挖），再加上施工桩的工

期，所以为不影响深基坑的土方开挖，坡面防护的施工进度，本工程自北侧挖机挖至地表下3m后，立即进行灌注桩的施工。

1.4.2.西侧坡面土钉墙及挂网喷浆护面的施工

在图2中，我们给出了西侧土钉墙支护示意图。本侧基坑深度为11.5m，根据相关设计计算，共采用6排土钉，其中上3排土钉长为9m，下3排土钉长为6m；土钉采用25@1500×1500行列布置，入射倾角12°，钻孔直径¢110；以竖向两排，水平向30m为一个施工段，自上而下顺序施工。

土钉墙施工工艺流程：定位→钻孔→插筋→灌浆→挂网喷浆。

定位：依据设计要求，在分段挖出的坡面上用钢（木）桩在相应土钉施工位置钉入土层，施工前不能扰动。

钻孔：用带钻头的螺旋长钻杆在相应土钉施工位置，匀速均匀的钻出¢110的空洞，由于风化岩土层致密，地下水位较深，钻孔成洞能一次完成，无需护壁防坍孔。

清孔插筋：用洛阳铲将孔内残留或松动的碎土屑清除干净后，将整根25土钉钢筋缓慢插入孔内，插入时，尽量不要触碰孔壁。

灌浆：本工程土钉灌浆采用1:1的纯水泥浆，注浆压力为0.2～0.4MPa。注浆时，注浆管应插至距孔底250～500mm处，以使水泥浆充满空洞；孔口部位宜设置止浆塞及排气管。土钉钢筋应设定位支架固定位置，以防位移。

挂网喷浆：二排施工完毕后，以竖向3m，水平向30m为一个施工段，进行挂网喷浆护面。细石砼层厚80mm，钢筋网8@150×150，网片间的搭接长度为300mm，加强钢筋14。

施工前，先人工清除坡面浮土屑，用喷射机将C20细石砼喷到土坡面上，厚度20～30mm，作为钢筋网片的保护层。用14加强钢筋点焊在土钉头上，形成1500×1500mm的钢筋骨架，将绑扎成型的钢筋网片用短钢筋头连焊在将强钢筋网上。用喷射机将C20细石砼续喷到钢筋网片上，厚度50～60mm。喷射砼终凝2h后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，本工程施工正值4～5月，气温中度偏高，养护4～6d即可。

图2 西侧土钉墙支护示意图

1.4.3 东、南侧坡面挂网喷浆防护施工

该两侧基坑深度6～7m，根据边坡稳定计算，并踏勘现场地形地貌，决定采用放坡开挖，坡度1:0.3～1:0.8范围。但是本风化岩为泥质砂岩，雨水、暴晒极易软化崩解，所以坡面开挖后，必须及时挂网喷浆封闭。细石砼层厚80mm，钢筋网：8@150 ×150，网片间的搭接长度为300mm，不用加强钢筋。固定钢筋网片的短土钉，采用16@1500×1500，L=60cm，即打入土坡面50cm，露头10cm。施工工艺与土钉墙挂网喷砼的施工方法类似。

1.5.基坑监测

依据《建筑基坑工程监测技术规范》【8】，并结合施工现场的地形地貌，本工程深基坑侧壁的安全等级为二级。故应对边坡顶部的水平位移、竖向位移，周边地表的竖向位移，周边建筑、地表开裂状态以及周边管线变形等进行跟踪监测。

1.5.1.监测点布置

北侧：设置两排监测点，一排设置在冠梁顶面上，一排设置在城市道路路牙石边缘，每排四个点。主要监测该点的水平、竖向位移。

另外每次监测时，同时观测地表开裂状态。东侧：在每幢建筑物朝向基坑面的两角，以及沿外墙每15m左右设置监测点，监测建筑物的水平、竖向位移。南、西侧：主要监测周边地表的竖向位移、地表开裂状态，以20m左右一个监测点进行设置。

1.5.2.监测频率

基坑工程监测工作应贯穿于基坑工程和地下工

程全过程，监测期应从基坑工程施工前开始（取得原始数据，以便对比），直至地下工程完成为止。

本工程由具有相应资质的专业测量单位负责监测。跟踪监测频率为：①当基坑开挖深度≤5m时，1次/（3～5）d；②当基坑开挖深度>5m时，应加大监测力度，一般，1次/（1～2）d；③下雨天加大监测频率（1～2）/d。

1.5.3.监测报警

本工程基坑监测确定了监测报警值：北侧：冠梁顶水平位移绝对值70～75mm，变化速率（4～6）mm/d；道路路牙石边50～60mm，变化速率（4～6）mm/d。西侧：边坡顶部水平位移绝对值50～60mm，变化速率（5～8）mm/d。东、南侧：边坡顶部水平位移绝对值50～60mm，变化速率（10～15）mm/d。如监测数据达到上述报警值，应立即停止施工，并针对监测对象采取应急措施。

本工程实际监测数据值均小于上述报警值，监测单位将观测记录、监测成果、监测报告等相关资料进行了组卷、归档和相关备案。

2.关于深基坑工程支护施工的探讨

深基坑支护施工是一项复杂的施工工艺，它与地质水位条件、周边环境状况、周边地面荷载、基坑开挖深度、开挖方式以及气象、温度等等因素息息相关。为此，进行这样一项充满分险的作业施工时，必须从技术、经济两个方面进行反复探讨，多方案选择，力争做到技术上可行、施工作业方便，施工成本又不高且安全无隐患，这是从事工程施工的工程技术人员必须面对的问题。

本工程采用宣城当地较为熟悉的支护技术方案，是从技术、经济、环境等方面，进行多方案比较，反复论证，择优选择的。现简述如下：

2.1.北侧边坡支护

方案一 水泥土搅拌桩支护：此施工是通过深层搅拌机将水泥固化剂和原状土就地强制搅拌而成，待水泥凝结后，与土一起形成致密的板块体，起支护、止水等作用，且造价低、无扰动、无噪音和污染、施工简便。此方案适用于淤泥质土、软土浅基坑土逼支护，但依据本工程土质状况，多以分化岩为主，强制搅拌不可行，水泥无法嵌入土粒空隙形成块体，故此方案不可行。

方案二 地下连续墙支护：此方案是采用特制的成槽机械在泥浆护壁下，逐段开挖出沟槽并浇筑钢筋混凝土板而成。但此侧支护在城市主干道边施工，废泥浆极易污染城市环境，达不到文明施工标准，且造价较高，另外宣城当地也没有成熟的施工经验，故此方案不可行。

2.2.西侧边坡支护

此施工是通过张拉锚杆（预应力筋），事先在基坑土壁中产生预压应力，使土壁产生强大的应力板块，以达到土壁稳定并起支护作用。但此法要设置腰梁、台座和锚具锁定，施工繁琐、工序多、风险大，尤其造价较高，考虑到本侧基坑土壁深度只有11.50m，通过支护设计，采用土钉墙支护结构完全能满足安全要求，故排除此方案。

3.结语

本工程支护施工由相关专业施工队伍实施，施工质量和安全排查直接由施工项目部组建的“基坑支护施工”领导小组负责，实行全方位管理和资源调配，施工质量采用“过程控制，分段验收”，严把质量关，同时努力消除安全隐患，最大限度的规避风险。从方案确定直至基础回填土填筑完毕，监测任务结束，没有发生任何安全问题，基坑周边环境安然无恙，从而为上部主体结构施工创造了有利地先前条件。

[1] 段满兵.探讨深基坑支护工程施工技术应用[J].建筑与文化，2013，（10）：151-152.

[2] 张昌贵.多方面探讨深基坑工程施工中土钉墙支护技术的应用[J].建筑·建材·装饰，2014，（22）：78-79.

[3] 杨秀江.建筑工程深基坑支护施工技术应用探讨[J].建材与装饰，2014，（37）：42-43.

[4] 袁福昌.排桩支护基坑工程整体性状分析与设计研究[D].南昌：南昌大学，2013.

[5] 王珩.深基坑工程支护施工技术应用探讨[J].城市建筑，2014，（17）：164.

[6] 秦俭.探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[J].城市建筑，2012，（05）：204-205.

[7] JGJ 120-2012.建筑基坑支护技术规程[S].

[8] GB50497-2009.建筑基坑工程监测技术规范[S].Application and Discussion of DeepFoundation Pit Supporting Engineering

DOU Benyang1, WANG Wei2, SUN Sheng2
( Fine Arts Department of Architecture, Xuancheng Vocational and Technical College, Xuancheng, Anhui 242000, China )

To enhance the stability and anti-seismic property of the foundation of multi- and high-rise building, the foundation embedding is generally deep. In the meantime, to satisfy civil air defense requirements, the underground space should be fully utilized. Generally speaking, the monolayer or multi-layer basement is set. For this regard, the depth and area of foundation pit excavation is very large, often involving a series of problems such as: stability of side slope, stability & support of foundation pit, quicksand prevention, ground water lowering and earth excavation. In case of good geological conditions and surrounding environment, slope excavation can be adopted. However, due to the construction in dense building area or due to the limitation of municipal facilities, the sloping is not allowed according to the stipulated gradient.Then, it is necessary to adopt the construction method of soil wall support to ensure the earth excavation is implemented smoothly.

cantilever pile support, soil nailing wall, net guniting, foundation pit monitoring

TP301

A

1673-9639 (2016) 04-0121-04

（责任编辑 佘彦超）（责任校对 印有家）

2015-11-12

安徽省建设行业科学技术计划项目“软科学及科研开发项目”（2015YF-04）。

窦本洋（1978-），男，安徽宣城人，讲师，硕士，研究方向：教育管理、建筑力学与结构、建筑施工技术。

*通讯作者：窦本洋，E-mail：dby19780713@163.com。