探讨建筑深基坑施工技术及应注意的问题

李岩

摘要：近年来随着城市化进程的不断推进，我国建筑业得到了蓬勃的发展，城市人口呈爆发式增长，尤其给城市的基础设施带来了前所未有的巨大压力。这就给工程项目建设提出了更高标准的要求。大型住宅区和公共建筑不断涌现，地下空间的开发与利用也在进一步加强，特别是在地下、地上环境异常复杂的今天，超深超大基坑工程给施工单位带来了不小的挑战。希望通过本文的阐述，能够“抛砖引玉”，给类似工程项目的施工提供有益的参考。

Abstract： With the development of urbanization， the urban population has been increasing， which has brought great pressure on the urban infrastructure. A higher standard is proposed for the construction of the project. Large residential areas and public buildings have continued to emerge， further strengthening the development and utilization of underground space， and the underground and above-ground environments are also extremely complex. The ultra-deep and oversized foundation pit projects have brought challenges to construction units. It is hoped that this article will provide a reference for the construction of similar projects.

关键词：建筑深基坑;围护结构;三轴搅拌桩;挖土分区

Key words： building deep foundation pit;enclosure structure;three-axis mixing pile;excavation division

中图分类号：TV551.4                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）12-0095-04

0  引言

随着我国经济的不断发展，城市人口的不断聚集，城市空间的有效利用就显得尤为重要。建筑施工技术的不断进步，给地下空间的开发与利用提供了广阔的前景。建筑深基坑施工环境日益复杂的今天，更加要求我们加强基坑支护、基坑降水、基坑开挖、基坑监测等各方面创新工作，努力寻找既能确保基坑施工安全，又能降低工程成本的平衡点，在确保安全施工的前提下，为社会创造良好的经济效益。因此采用既经济又合理的基坑支护结构体系，是达到上述目的的重要手段。本文以“森兰星河湾新建项目工程”地下车库深基坑为例，阐述建筑深基坑施工技术及应注意的问题。该工程采用了“型钢混凝土搅拌墙（三轴搅拌桩+内插型钢）+钢筋混凝土内支撑”基坑支护体系，有效地控制了基坑支护结构的变形和对周边建（构）筑物的影响。

1  深基坑工程概况

本工程地下部分建筑面积约为49900平方米，基坑开挖深度见表1。

另外本基地西侧为经一路和正在运行的地铁6号线东靖路站，其余三侧则为市政道路、居民小区和商务建筑，经一路一侧有较多管线。

2  基坑支护结构体系及施工方案

2.1 基坑支护结构体系的确定

采用SMW（三轴水泥土搅拌桩）工法桩加二层落深的双排双轴水泥土搅拌桩，落深的坑内采用压密注浆施工，部分区域一道钢筋混凝土内支撑的形式。基坑降水采用轻型井点，沿基坑四周布置一排，坑内再设置多排轻型井点，基坑挖土前，将地下水位降至坑底设计标高以下0.5m（如图1和图2）。

2.2 基坑总体施工方法

先进行基坑围护桩施工，围护桩体系施工完成后再进行基坑降水施工，最后进行基坑支撑施工和挖土施工，并搭接塔吊基础施工，塔吊基础埋在地下室底板下。

2.3 圍护桩施工

施工顺序：根据现场条件，SMW工法桩的三轴水泥土搅拌桩从基坑东侧中间部位，向二侧连续施工。三轴水泥土搅拌桩止水帷幕施工完成后施工围护双轴水泥土搅拌桩，最后再进行坑内压密注浆施工。立柱桩与工程桩分区穿插进行施工。

2.3.1 三轴搅拌桩施工

成桩采用两喷两搅施工工艺，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，当土层的含砂率较高时，搅拌桩底部2～3m范围里上下重复喷浆，同时要进行一次搅拌。严格控制钻杆下沉的速度，通常速度要小于1m/3min，以保证加固土体和浆液充分拌合，当钻杆下沉到设计标高以后，还要对浆液进行持续搅拌，喷浆1～2min，使用水泥浆液和桩底土体均匀拌和，之后以1.0m/2min速度反向转动钻杆并对其提升，注浆作业要不间断的进行，注浆到桩顶设计标高或距地面约50cm后，停住注浆并关闭注浆泵。钻杆下沉和提升时，也要不间断的连续注入浆液。控制三轴搅拌桩的结合和连接部位施工质量，相邻桩施工间隔时间要小于24h，这主要是因为相邻桩作业间隔时间太长，会对被加固体的整体受力性能产生不良影响。

2.3.2 双轴搅拌桩施工

本工程采用两喷三搅施工技术，首先，根据设计文件和施工图纸，对搅拌桩的内外边线进行放线，这些测量轴线经过复核后，要进行妥善保护，依据设计图纸进行桩位布置，误差小于5cm;每根桩施工前，要对搅拌轴的二个不同方向的垂直度进行效核，误差要小于5cm;对搅拌桩标高引测，在支护四周进行标志，保证搅拌桩的入土深度;然后挖样槽，宽度要依据搅拌桩内外边线确定，深度要在自然地坪下约1.50m;开挖过程遇到障碍物，要及时进行清除;采用钢丝绳将预拌下沉机挂于重机上，深层搅拌机和贮料砂浆泵借助输桨胶管联通，在深层搅拌机内设置冷却水循环系统，待冷却系统正常工作后，开启搅拌电机，松开起重机钢丝绳，由于受到设备自重的作用，搅拌机顺着导向架下沉，用电机自带的电流监测表对下沉速度进行控制，工作电流小于70A，通常选择0.38～0.75m/min;若下沉速度过慢，可借助输浆系统补充清水，以利于钻进施工。

2.3.3 坑内压密注浆施工工艺

本工程采用双液分层注浆施工技术，施工工艺流程如圖3，具体施工过程中质量控制要点如下：

①施工中采用普通硅酸盐水泥42.5和水玻璃作为原料，混合液的水玻璃模数是3.0～3.3，注浆完毕后28天，对加固体的渗透系数和静力触探比贯入阻力进行试验，渗透系数小于1×10-7cm/s，贯入阻力不小于1.4MPa;

②注浆孔直径0.1米，注浆间距1m×1m，水泥掺量不少于10%，同时使被加固土体在横向和纵向都能形成一整体。

③根据注浆目的和地基土条件，控制浆液初凝时间，通常，粘性土地基中浆液的初凝时间为1-2h，砂土地基为5-20min，注浆压力应小于1MPa，根据设计的要求，控制注浆有效范围与注浆量。

3  基坑开挖施工分区

由于该工程整个地下室平面面积较大，因此基坑开挖及地下结构施工时，进行平面分区施工（具体分三个施工区，如图4）。

4  基坑土方开挖施工方法

4.1 总体挖土施工顺序

①土方开挖根据工程设计内容（后浇带）和现场情况，分三个区施工即施工一区（A11-2区）、施工二区（A11-4南区）和施工三区（A11-4北区）。

②土方开挖流程为施工一区→施工二区→施工三区，施工一区与施工二区是连续开挖，施工三区是待一、二区结构完成至±0.000且外剪力墙防水施工好回填土时开挖。

③施工一区和施工二区土方采用四台EX-200和一台EX-300，其中EX-300加长臂挖机在坑外装车，四台EX-200下坑开挖，开挖出工作面后及时浇筑垫层。施工三区采用四台EX-200和两台EX-300，其中EX-300加长臂挖机在坑外装车，四台EX-200下坑开挖，开挖出工作面后及时浇筑垫层。

4.2 分区挖土工况

①施工一区、施工二区：连续挖土，挖土工况如图5。

②施工三区：待一、二区结构完成至±0.000且外剪力墙防水施工好回填土时，进行开挖，如图6。

5  基坑施工安全注意事项

成立专门监测小组，对压顶梁的垂直与水平位移、围护桩桩身变形，即测斜、支撑轴力，地下管线的水平位移及沉降、立柱的水平及垂直位移、坑内外的地下水位等项目进行监测。

以工程开挖深度的3倍范围，作为重点监测区域，力求对周围环境的保护做到万无一失。对地铁、围护墙本体、地下水位等进行实时监测，以信息化监测来动态指导施工。基坑开挖阶段一天一次，关键时刻（如大底板施工前）须增加监测频率，如发现有较大的变形值或累计值达到报警值，立刻停止施工，及时向各方汇报协调，找出原因、调整施工并启动备用方案，以避免事态进一步的发展。

基坑开挖施工中，设水位监测井对地下水位进行监测，挖土的理论指导为土体的“时空效应”，为有效平衡基坑外部的主动土压力，在挖土过程中，在基坑内部留有一定宽度的土体，这部分土体产生被动土压力，来对抗主动土产生的压力;为保证基坑变形控制在规范范围内，要根据设计文件的要求，24h内开展砼垫层和土体分块抽条的施工，从而保证了周边管线、道路、地铁主体结构不会因基础变形产生安全隐患;以“分区、分层、分段、分块”为挖土原则，进行“盆”边土的挖除，根据土体“时空效应”理论，平行、对称、限时挖土，分块开挖后支撑浇筑必须控制在24小时内完成，每块土体开挖和垫层浇捣的总时间要小于24h;为避免因抽条时土体太高，产生塌方危险，要先对盆边土上方2m高的土体刨除，然后在挖除“盆”边土。

并制定紧急处理方案：在地铁主体结构侧的地墙外先行预埋注浆管，工程开挖后备好注浆材料，注浆队伍处于待命状态，如监测数据出现异常，紧急召开各方协调会议商讨对策，根据协调方案采用双液跟踪控制注浆，调整管线曲率;如地下水位发现异常可采取停止抽水或地下水回灌等方法。

基坑施工过程中下列险情出现须立即通报地铁管理及运营单位：

①地铁侧地墙单日位移（沉降、测斜）值报警;

②地铁侧地墙位移（沉降、测斜）累计值报警;

③地铁侧承压水下降报警且回灌不能保持应有水位;

④减压井失效承压水大量涌入基坑。

在险情得到排除，确保地铁安全后再进行下一步的施工。

6  结束语

科学技术是随着生产、生活需要而逐步发展的，工程施工技术同样如此。随着城市纵向空间利用的日益发展，基坑工程施工就不得不面对施工环境日益复杂的局面，这就要求我们，在不断实践的基础上，不断总结和创新，以期更安全、更快速、更加高质量地完成地下工程的施工。当前，该工程已经交付业主投入使用，在该项目深基坑施工过程中，根据针对基坑支护体系及地下水位的监测结果，整个基坑作业面及周边建筑物一直处于平稳安全状态。

参考文献：

[1]JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[2]刘国彬.基坑工程手册[M].二版.北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3]龚晓南，高有潮.深基坑设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[4]郭院城.基坑支护[M].黄河水利出版社，2012.