深基坑支护工程施工技术应用总结

刘 慧 峰

(山西二建集团有限公司，山西 太原 030013)

1 工程背景

本单位承建的某住宅楼工程，为两个32层的单位工程和中间地下车库工程，总建筑面积近10万m2。基坑情况为基坑南北长约130 m，东西宽约90 m,基坑面积9 400 m2，地下车库设计为地下3层结构，基坑最大深度达11.4 m，基坑土方出土量近10万m3。基坑地质土层为素填土、粉质粘土、细砂，基坑开挖深度主要在粉质粘土层内。本工程周边环境复杂，基坑周边有多栋砖混结构住宅楼，其中距离基坑最近的建筑仅为4 m。为确保基坑及周边建筑安全，根据专家多次论证讨论，最终确定采用TRD止水帷幕。结合工程现场状况，基坑支护采用TRD止水帷幕内插H型钢+两道钢支撑进行围护。

2 TRD止水帷幕水泥土搅拌墙施工

TRD止水帷幕是一种新型的地下连续墙施工工法，该工法能够有效隔断基坑内外侧承压水，确保基坑内降水效果，保证土方开挖作业顺利进行。其开挖能力强、成墙精度高、操作安全性好、适应地层广，在城市深基坑止水帷幕施工领域得到广泛应用。TRD工法主机的主要工作部件是链锯式刀具，刀具插入地基后，其回转式刀链锯可进行垂直和水平方向移动切削土体，同时注入固化剂，与土体进行混合硬化。

本工程采用TRD止水帷幕水泥土搅拌墙；坑外侧设一排TRD止水帷幕，减小抽取承压水对周边环境的影响。止水帷幕采用850 mm厚TRD工法水泥连续墙，深度为25.25 m，插入700×300的型钢，长度为25 m,间距0.9 m。型钢插入TRD内，在搅拌桩施工结束30 min内进行，型钢插入时应安装牢固导向架。依靠自重插入，也可借助带有液压钳的振动锤等辅助手段下沉到位。在基坑-2.58 m标高处沿围护墙设1 200 mm宽×700 mm高冠梁，做(φ609×16)钢管支撑，在-7.7 m标高处沿围护墙设1 150 mm宽×1 200 mm高腰梁，做(φ800×16)钢管支撑。

在TRD主机施工前，需依次进行：场地回填平整→测量放线→开挖沟槽→设置定位线。其中，开挖沟槽是根据基坑围护内边控制线，先用挖掘机开挖1 m～1.2 m宽的TRD施工导槽，深度约为2 m。

本工程由于周边建筑物较多，为防止地面沉降导致建筑开裂，所以采用切割箱钻至预定深度后，直接使用边水平切割边注浆的成墙方法完成搅拌墙体施工，水平切割长度达到5 m～6 m时插入型钢。固化液拌制采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1.0∶1.5，水泥掺入量不小于25%，另掺加膨润土5%，要求水泥土28 d无侧限抗压强度不小于0.8 MPa。

TRD止水帷幕水泥土搅拌墙正式施工前进行现场试成墙试验并进行取芯检测(不少于3根)，检验该工法施工技术的可行性以及成墙质量，确定实际采用的膨润土和水泥掺量、泥浆配比、挖掘速度、回撤速度、喷浆速度、成墙步骤、切割箱导向垂直度、搅拌墙成墙垂直度、切削刀头等施工参数和施工工艺。

后续施工的TRD止水帷幕水泥土搅拌墙体应搭接已成墙体不小于50 cm，严格控制搭接区域的推进进度，使固化液与混合泥浆充分混合搅拌，确保搭接质量。由于等厚度水泥土搅拌墙切割箱直线掘进成墙，在转角位置需切割箱提出，调整方向后重新向下切削到设计标高后、为保证接缝质量，施工时每到转角处都应向墙体外侧多施工2延米，形成“十“字形式的转角接头。

TRD止水帷幕施工设备在切割箱箱体内应设置多段式测斜仪，保证施工水泥土搅拌墙过程中对墙体面内和面外垂直度的双向实时监控，根据实时监控数据对切割箱和成墙垂直度偏差进行及时纠正，使墙体垂直度在施工过程中做到可控、可调，确保了墙体的隔水性能。

3 钢支撑体系与土方开挖

本项目基坑开挖面积比较大、开挖深度较深、施工环境受限，为了方便基坑开挖取土，满足主体工程快速施工的工作面需求，同时严格控制基坑位移和沉降，保障周边建筑物安全，采用工具式大跨度钢支撑和轴力伺服系统相结合进行支护工作。

支撑的安装应随着基坑开挖的同时，按照“随挖随撑、分段分层、流水作业”的原则进行，即支撑支护形成合格后方可进行下方土方开挖，且挖土的标高任何时候不得深于待安装钢支撑底标高下500 mm。钢支撑受力前必须先完成系杆连接、钢平台连接后方可加力，以保障其稳定性。钢支撑加力分步施加，首次施加按设计轴力的40%～60%，系统稳定后再根据基坑沉降、位移及检测数据，依据要求再进行轴力施加。钢支撑的安装必须在挖土完成后24 h完成安置、稳定和轴力预施加，保证“时空效应”的原则。

工具式大跨度钢支撑由活络头、中间管节、三通管、四通管、钢平台管等组成，通过钢支座和混凝土冠梁连接，通过钢牛腿和钢格构柱连接，同时通过系杆相互连接，从而形成稳定的支撑体系；支撑体系通过和伺服系统的补偿节连接传力与冠梁，最终使围护墙体受力稳定。

支撑安装完毕后，采用八字支撑专用同步加载系统进行支撑系统间隙收紧工作，加力设定不大于5 t，根据支撑体系三角函数关系设定同步加载系统各液压油顶工作压力，系统加载时采用缓慢推进，注意观察检查各个节点部位位置变化。同步加载系统工作完成后，进行活络头间隙刚性连接，塞铁填补采用手锤敲击，紧密即可。

4 轴力伺服系统

轴力伺服系统是为了保障轴力稳定工作采用压力自动补偿工作，使支撑体系始终控制在设定的轴力以上工作，并可以通过支撑体系轴力的监测，及时反馈基坑各个位置内压力状态。在受力大的支撑端部安装自动补偿节，连接轴力伺服控制系统。

钢支撑轴力伺服系统优点：1)24 h全天候监控钢支撑轴力情况。2)对每根钢支撑轴力单独控制，低压自动补偿，高压自动报警，实现应力复加全自动化，规避安全风险。3)可随时补偿施工过程中由于体系转换造成的钢支撑轴力损失，有效消除由于支撑轴力损失产生的基坑周边地表及建筑物沉降。

本项目的监测项目为：周边建筑物和周边地面竖向位移、基坑水平和竖向位移、立柱沉降和水平位移、地下水位、支撑应力、土体深层水平位移等项目进行监测。监测主要采用具有高精度的徕卡全自动机器人强制采集数据对基坑变形监测，基坑最大变形为18 mm，远远小于预警值35 mm。

5 基坑降水

基坑降水采用管井降水，成孔孔径为600 mm，间距约12 m。管井设计要求采用管径300 mm的网眼钢管，管外滤网采用双层20目～30目尼龙网，下部设2 m的沉淀管。基坑内设置降水井65孔，深度20 m；基坑布置周边26孔回灌井，深度同降水井。

每个管井内配备一台潜水泵，在基础开挖期间和基础施工期间根据观测井的水位进行抽水、回灌。降低地下水位保持在施工层以下0.5 m～1.0 m范围外，一直到基础回填土施工完毕。观测井内安装水位监测器对坑内、坑外的水位进行实时监测。

回灌水量应根据实际地下水位的变化及调节，保持抽、灌平衡，既要防止回灌水量过大而渗入基坑影响施工，又要防止回灌量过小使地下水位影响回灌效果。为此，安排专人在整个降水、回灌过程中，要对降水井、回灌井、观测井水位及流量进行观测，每昼夜不少于6次。

6 结语

本工程目前地下分部工程已施工结束，在整个地下结构施工过程中，未出现基坑、周边建筑、道路、管线等明显变形及开裂现象，本工程的深基坑支护施工技术值得同仁参考借鉴。