深基坑支护技术在房屋建筑施工中的应用及案例分析

周 云 （安徽水利开发有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 引言

因国内市场经济体制的建立，建筑行业也获得了新的发展机遇与挑战。行业竞争愈发激烈，故而建筑行业需要对工程建设质量做好全面维护，以确保企业的持续发展。我们国家人口众多，地下建筑数量庞大，而地下工程中，深基坑支护属于常用技术，需要予以全面研究，以使施工更加安全，空间结构更加坚固，建筑工程质量更优。

1 工程基本概况

1.1 项目概况

某商业房建项目占地15400m。其中2栋高层建筑分别为20层与35层，另有4、5层裙房建筑，地下室3层。建筑主体最高处达139.95m，基坑13.50m深，主楼段15.00m深，基坑有502.5m的周长。

1.2 附近环境

工程在闹市区，自距红线3.8m处开挖；西临3层、12层学生宿舍，与3层建筑相距23m，与12层建筑相距13.8m，自距红线7.8m处开挖，其北是拆迁后的空地，自距红线3.9m处开挖，东临未修完的规划道路，自距红线4.8m处开挖。场地附近地下管线众多：南侧管道包括雨污管道、电力管道、电信管道、消防管道、给水管道等；东侧有雨污管道、电力管道等；西侧距开挖线11.8m，有学生宿舍埋深6m的地下室一层。基坑附近环境整体相对复杂，基坑万一失稳，造成的社会影响很大，其安全等级属于一级。

1.3 地质状况

场地位于岷江水系Ⅱ级阶地，其高程约为496.32m～497.29m，地表有0.97m高差，较为平坦。地层分布为①厚0.3～4.6m的杂填土：主要成分是建筑垃圾。②厚0.4～3.0m的素填土：主要成分是黏性土，含少量植物根茎与砖石、碎瓦。③厚1.5～6.4m的粉质黏土，硬塑状态。④厚0.3～3.5m的粉土，中密～密实。⑤厚0.2～3.0m的细砂：松散，分布在卵石层之间及之上。⑥粒径4～8cm的卵石，呈亚圆形，主要是强～中等风化的石英岩、花岗岩以及灰岩等，骨架颗粒占比约55%～75%，大者超过20cm；可按密实度分为四个亚层：松散、稍密、中密和密实，层间夹有分布不规则、厚度差异较大的细砂透镜体。其地下水是第四系孔隙潜水，含水层主要是砂与卵石，其渗透系数为15m/d，补给来自岷江水系与自然降水。

1.4 工程中的难、重点

①基坑的挖深为13.5m，主体基坑挖深达到15.0m。②工程在市中心的繁华位置，万一产生异常，会造成极大社会影响。③场地的北、西距楼房较近，附近存在众多既有管线，基坑一旦变形对环境影响较大。④东侧正在施工的道路工程，存在会影响基坑的振动荷载。⑤场地砂层最厚可达3.0m，且上部有4～8m厚、具微膨胀性的黏土，施工时坡顶积水必须掌控好，以免地表水下渗。⑥卵石混黏性土在黏土层下方约3～5m处，因易卡钻，无法展开锚索施工。⑦建筑主体基坑挖深15.0m，其集水坑、电梯井深达19.0m，而在深约17.0～18.0m处有含砂粒黏性土层，会形成一个隔水层，使基坑难以降水。⑧结合勘察报告与主楼结构来估算基底荷载，持力层现有承载力特征值满足不了建筑的设计要求，其地基需进行相应处理，故而设计中应将地基处理期间对支护结构稳定性带来的影响纳入考虑。

2 支护设计

2.1 设计依据

为使基坑围护结构变形可控、安全，不影响附近既有设施，且不对附近环境带来负面影响，经方案比对，确定了在离既有建筑较近处，选择桩+预应力锚索方案，以管井降水方式控制地下水。设计依据为《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—2012），计算借助软件 FSPW7.0完成，参数具体如下。

2.2 支护结构

①1-1剖面：直径1.2m，间距2.5m，长19.5m的排桩，嵌固6.0m，桩间设置预应力锚索两排，分别长20.0m与16.5m。②2-2剖面：与学生宿舍相邻，因其有地下室一层，变形较为敏感，需以双排桩+预应力锚索支护，排距2.5m，排桩直径、间距及长度19.5m，嵌固段均与上同，设14.0m长的预应力锚索一排。

桩顶最大位移经计算为24.90mm，桩身最大弯矩为1287.16kN·m。抗倾覆系数为1.317，满足大于1.25的要求。

2.3 降水

基坑共设计20个600mm井径，27.5m深的降水井，管径300mm，间距25.0m。

设计基坑支护的基本参数

图1 剖面当中的位移与内力

3 支护施工

3.1 护壁桩

护壁桩选择旋挖钻成孔，做好施工准备后，设置钻机进场通道与作业平台，再通过放线定位桩孔；制作泥浆池、制备泥浆与钢筋笼，接下来钻机就位、开孔，并安装钢护筒；然后注入泥浆，接着是钻进、排渣，直至成孔；清孔后，吊放钢筋笼，确保沉渣厚度符合要求，将浇混凝土导管插入；水下浇混凝土，结束后拔出导管；按要求截桩头并将冠梁中的钢筋骨架绑扎好，最后是冠梁浇混凝土。用山河智能旋挖钻机SWDM22，钻孔时需注入优质泥浆，钻机的搅拌可在钻进期间，为孔壁制作泥皮，保证灌注桩孔壁不会在成孔时坍塌，使地面不会因孔壁坍塌而沉降。

3.2 预应力锚索

锚索成孔用的是HM90型锚固钻机，其孔径与孔深按设计要求予以控制，具体工艺见图2。

图2 预应力锚索施工流程

锚索孔径150mm。开钻前测好孔位与角度，控制孔位误差在±5cm内。钻入到设计深度后，以高压风清孔。安锚索前，再用高压风清一次孔，并检查锚索编号使其与孔号保持一致。将注浆管随锚索一并安入孔底，再向上拔约0.2m，保证其畅通性。

锚索注浆用M30强度，水灰比为0.4～0.5的水泥砂浆，以0.3～0.5MPa的压力注浆，保证砂浆的饱满性与密实性。用YDC240Q型千斤顶做预张拉，用YCW150型千斤顶来张拉锚索，油泵是ZB4-500型的。张拉前清理钢绞线与腰梁，再将锚垫板、工作锚板与限位板先后套入。先按次序逐一用20kN力预张拉单根钢绞线，预张拉后，安装千斤顶与工具锚等，张拉锚索并将其锁定在设计值。

3.3 挖方

分层分段挖方时，每层高度均在2m内，挖至锚索标高下方0.5m处时，展开锚索施工，张拉结束后再挖下一层。挖砂层时，各层高度在0.5m内，各段均在10m内。工程施工中遵循设计图纸及施工要求；竣工后，经各项检测，工程质量符合设计要求与相关规范。

4 基坑监测

4.1 目的

①将监测结果对比预测值，判断之前施工工艺与参数符不符合预期，对参数进行优化，实现信息化控制。②将监测结果纳入信息反馈中，优化相应措施，确保安全施工。

4.2 布置监测点

沿基坑四周设24个位移监测点，施工期间对支护结构位移情况做定期观测，并实时进行反馈。报警极限值：水平方向30mm位移或0.3%的开挖深度，同时每天变化量在3mm内；竖向20mm位移或0.2%的开挖深度，同时每天变化量在2mm内。

4.3 监测频率与结果

自挖方至基坑大面挖完需90d，后期使用中也做了变形监测，其结果如图3。

图3 水平位移监测曲线

经整理分析，可得监测结论如下：①从支护结构位移曲线来看，位移最终均变得稳定，最大变形为22mm，出现在BX-15点，各点变形均未达到报警极限。②支护结构的变形95%以上是在基坑开挖时出现的，水平位移在挖至基底时开始稳定。③支护中最严重的结构变形往往产生于基坑四周的中部。④给锚索施加固定预应力，可阻止支护结构变形。监测结果基本与设计预期一致，所有重点地段的变形均符合预期，附近道路与既有建筑物基本不受影响。

5 结语

笔者通过对本工程的研究，总结经验如下：①在闹市区，对基坑变形要求严格，结合地层特点，选择护壁桩+预应力锚索做支护非常适宜，符合稳定性、经济性要求；②支护结构产生的变形集中在基坑开挖期间，为控制变形量，开挖时应控制挖深、减少壁面暴露期，并及时向锚索施加预应力；③双排桩的合理设置，可有效控制基坑支护中的结构变形问题。