复杂环境基坑支护施工技术探究

冯政鑫

上海中通吉网络技术有限公司 上海 201708

引言

如今随着大量建筑的涌现，深基坑工程越来越多，为确保基坑安全基坑支护尤为重要。进行基坑支护可以有效的保证基坑周边土体稳定、基坑周边相邻建（构）筑物、地下管线等设施在基坑支护和地下室施工期间不受损坏。通过截水、降水、排水等措施，保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。

1 工程概况

该工程位于广州市黄浦区科学城开泰大道59号，其中污水池建筑面积：250m2，场地设有2层地下室，该建筑物采用钢筋混凝土框架结构，天然基础，基坑深度为9.65m。根据地勘单位的岩土工程勘察报告揭示，本场地之地基由人工填土、残积层及燕山第三期花岗岩风化基岩组成。场地地下水类型主要有人工填土的上层滞水、第四记坡积层的孔隙潜水以及风化基岩中的裂隙水。根据地质勘察报告数据分析，本场地地下水水量较贫乏[1]。

2 基坑支护施工

2.1 基坑支护设计要求、标准

本工程基坑支护设计使用年限为12个月，根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)相关内容，本基坑安全等级为二级，重要性系数为1.0；基坑顶部场平范围（基坑开挖最外侧向外2m)以外考虑施工地面活荷载q≤20kN/m，针对出土口剖面位置，出土口荷载为40KPa；各基坑底绝对标高详见基坑纵断面图；各支护设计图中未标注尺寸单位为mm；基坑支护所需的岩土设计参数根据土工实验提供的土参数选取。

2.2 基坑支护设计方案选型

根据现场地质情况，本工程一层地下室采用“∅1000@1200灌注桩+锚索”的支护形式。基坑截水帷幕采用∅600@1200的桩间旋喷进行止水。基坑支护材料要求如下：钢筋：钢筋直径＜12mm采用HPB300级；钢筋直径≥12mm采用HRB400级；电弧焊Q345钢和HPB300级钢筋时，采用E43型焊条，焊接HRB400E级钢筋时用E50型焊条，钢立柱焊缝等级为二级，质量检查需对焊缝外观缺陷及几何尺寸进行检查，需要采用超声波或射线对焊缝进行探伤检查；其他未尽事项参见相关规范执行；钢筋接长：钢筋直径≤25时，接头可采用焊接，双面焊5d，单面焊10d（d为钢筋直径），直径＞25mm可采用机械接头，且在35d范围内有接头的受力钢筋面积占总面积不大于50%；钢筋混凝土冠梁及压顶梁混凝土等级为C30。

2.3 基坑支护主要施工工艺

2.3.1 挂网喷面。本工程垂直支护段混凝土喷面的厚度为80mm；施工工艺步骤为：坡线定位——机械就位——挖土——整平坡面——喷射第一层混凝土——挂钢筋网——喷射第二层混凝土。

2.3.2 钻孔灌注桩。根据工程特点及方案选型，本工程采用的支护灌注桩直径为1000mm。施工工艺流程为：整平场地——机械就位——埋设护筒——灌入稳定液——成孔——测量沉渣——第一次清孔——钢筋笼制作——下放钢筋笼——下放导管——第二次清孔——灌注混凝土。

2.3.3 冠梁、腰梁。根据本工程特点，冠梁的尺寸为1000×600mm，腰梁尺寸为500×400mm。施工工艺流程为：清除桩顶浮浆——钢筋制安——支模——灌注混凝土——拆模。

2.3.4 锚索。本工程锚索采用的锚索选用7∅5预应力锚索，锚索材料强度设计值1320MPa，锚索材料强度标准值1860MPa，成孔直径为150mm；施工工艺流程为：孔位定位放线——机械就位——成孔——锚杆制安——注浆——挂网喷面——结束并进行下一步工作。

2.4 土方开挖

本工程在进行基坑土方开挖前，根据甲方提供的基坑区域范围内地下管线布置图，此区域仅有废弃雨水管一道，对基坑土方开挖作业施工无影响，故不作处理。项目编制土方开挖专项施工方案报监理单位审核，得到监理单位总监审核同意方案后，现场按审批通过的土方专项施工方案进行土方开挖作业，在此土方开挖专项施工方案不再详述[2]。

2.5 基坑变形监测

2.5.1 基坑监测。本工程基坑监测，由业主方委托有专业资质的监测单位做好全过程的基坑监测工作并做好基坑监测记录。在基坑监测过程中，如有监测值超出了控制指标，项目相关人员应立即会同相关单位（如：甲方、设计、勘察、监测、监理）一起进行原因分析，并制定出相应的控制措施。

2.5.2 基坑监测报警值。基坑支护监测项目报警值、控制值及监测频率参见图纸《监测设计总说明》。

表1 监控量测设计表

说明：当监测项目的变化速率达到表中规定值或连续3d超过该值的70%，应报警并及时通知设计单位；

当检测项目达到表中规定值时，应报警并及时通知设计单位；

若出现暴雨、台风等极端天气时，应加强监测并加大监测频率。

2.5.3 基准点和监测点的布设与保护。根据相关规范要求，本工程基坑监测点设置如下：布置坑顶水平、沉降位移监测点6各个，位于坑顶；布置水位观测井点3个；布置墙体深层水平位移观测点3个。以上观测、监测点，用于监控工作基点的变形及竖向位移的测量。水准标志和位移观测点的做法应符合相关规定要求。

2.5.4 异常情况及应急措施。当基坑周边建（构）筑物、道路、地面的沉降达到设计规定沉降、倾斜限值时，应及时采取措施；当基坑周边建（构）筑物、管线等沉降过大，应立即通知设计方采取相应措施；在基坑支护过程中，挖土机操作人员应保证随叫随到。当开挖过程中出现大量渗水等现象时，施工方应按照专项施工方案中相关技术处理措施要求进行对应处理，待问题解决后方可继续进行土方开挖作业，严禁不顾安全野蛮施工；当基坑四周路面有裂缝出现时，应及时用水泥砂浆封堵，防止地表水下渗。当雨天降雨量过大时，施工方应按照经监理单位项目总监审核通过的雨季专项施工方案，对基坑周边、坑内雨水及时排除，以免对基坑支护造成影响。

2.6 施工质量检验及验收

本工程施工过程中，通过项目质量小组及勘察、设计、监理等相关单位，对基坑支护结构施工前、施工中、施工完成后各个施工过程严格管理和共同协作下指导下，最终基坑支护结构施工质量满足《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)等标准及规定要求。

2.7 应急预案

基坑开挖前，应做好基坑专项施工组织设计方案，并按市建委要求做好专项论证审查。施工组织设计中应专门论述应急预案及施工抢险措施，且对本项目具有针对性，并评估可能存在的风险，做好基坑抢险加固的准备工作。

当基坑工程发生病害事故，必须按照应急预案要求及时通知会同业主、监理、设计等相关单位，查明病害事故原因，判断事故发展动态并制定正确的处理方案，由施工单位迅速组织力量进行抢救，避免丧失良机，酿成更严重的后果[3]。

3 施工难点与解决方法

该项目支护桩施工过程中，施工难点及解决方法主要有以下几点。本工程施工工期紧、任务重，设计图纸支护桩数量较多，为确保施工工期要求，现场采用两台SW360型号旋挖机，24小时不间断施工，做到人休机不休，对经常需要更换和容易损坏的机械配件材料，现场做好配件的采购备用，现场一旦发生机械配件更换事宜，做到材料配件随用随到。

施工过程中为了有效防止灌注桩出现露筋、桩身孔洞、桩表面混凝土离析砂眼夹泥等质量缺陷，本工程要求项目部对所有参加基坑支护施工的施工人员，在进场后工程施工前，进行全面的质量、安全、技术交底工作并制定岗位责任制，把责任落实到每个人。一旦发生了露筋、桩身孔洞、桩面混凝土离析砂眼夹泥等质量缺陷，按照施工方案要求先将孔洞内松动的石子、砂浆凿除，清理至密实砼，然后采用高一强度等级的微膨胀砼或微膨胀细石砼补平处理。处理流程如下：先对质量问题部位进行修凿→清水冲洗干净→模板支设→浇灌微膨胀细石砼→验收→养护。为确保修补质量必须做到，在混凝土桩修补前，对修补施工人员进行技术交底，并安排责任心较强的施工人员进行修补施工，对孔洞、露筋部位处理后填充的砼，在拆模后安排专人进行养护。

在土方开挖过程中，遇地下大型孤石较多（地勘资料也有体现，其-4.5米以下为风化岩层）且孤石单个体积均在10m³以上。因本工程在广州黄浦区科学城内，政府明令禁止使用爆破处理，使得孤石的破碎处理极为棘手。经项目技术组研究商讨并报监理、业主单位决定，该项目地下孤石处理采取两种方案：一是土方开挖把孤石外露后，使用带破碎头挖机机械进行机械破除处理；二是土方开挖后，用绳锯把孤石分层切割后破碎处理；三是找当地专业队伍对孤石进行处理。项目最初使用带破碎头挖机机械进行机械破除处理，效果及不明显，严重影响土方施工进度。而后采用第二种处理方法，效果亦不明显且绳锯作业要求作业面较大，周边安全措施围护极为不便，切割完成后同样需再进行破碎处理。最终本工程选定第三方案对地下孤石进行处理，按照当地日常处理大型孤石办法进行解决：根据单个孤石大小，孤石纹路、风化强度情况等，专业施工人员进行纹路上风钻钻孔，孔距在150mm～300mm之间，孔深尽量控制在孤石直径的95%以上，钻孔完成后再依次在孔内打入专用钢楔子，由小到大、由浅至深，使孤石分层分块开裂，然后再破碎处理、运出。钻孔完成清理（孔内不得有积水、残渣等）后，按破碎剂材料使用配比要求，用洁净水和破碎剂按照比例进行充分搅拌均匀成浆体状，然后将破碎剂浆体灌入钻孔内（满灌钻孔），按照破碎剂材料说明静置时间（一般在3～8小时），孤石开裂后顺石缝用液压岩石劈裂机将孤石完全分开，而后根据破碎后石块大小再破碎、运出[4]。

4 结束语

本工程开挖最大深度为9.6m，通过建设单位、勘察单位、设计单位、监理单位、施工单位对深基坑支护类型的总结，首先对方案进行了优化，主要是对不同的支护方案进行了对比分析，确定了最为经济、安全、可靠的支护方式。为确保深基坑工程的安全，在施工过程中采用分层开挖、土钉墙、锚索、腰梁、基坑监测等多项技术措施，最终保质、保量、保安全按期完成施工，希望能为此类工程提供经验。