深基坑工程支护施工技术的研究

郑镖

0 引言

随着中国经济的增长、科技的进步、城市化进程的加速，对地下空间资源的开发利用及改造已成为社会发展的重要战略之一。地下空间开发的规模越来越大，对深基坑支护技术的要求也越来越高，基坑不断向“深大近”方向发展已成为必然趋势。为了保证复杂环境下基坑施工、主体地下结构和基坑周边环境的安全，践行绿色环保施工、建设生态文明社会的发展理念，对基坑侧壁、周边土体、周围环境的支挡、加固及保护措施的要求就越来越高，为此，深基坑开挖与支护引起了各方面的广泛重视，新的技术、方法、工艺也随之不断涌现。深基坑支护新技术一般是在原有支护技术上产生的，为弥补原有支护技术存在的缺点与不足，对原有技术进行优化，扩展支护的应用范围，使其适应不同的施工环境，确保基坑施工、主体地下建筑物结构物及周边环境的安全，使其达到安全、适用、经济、绿色环保的目的。

1 工程概况

金林湾花园安置型商品房四期工程位于厦门市湖里区仙岳路北侧、汤屿路东侧、规划高林南一路南侧、在建金宝路西侧，本工程总用地面积22 935.106m，总建筑面积201 925m，其中地上建筑面积127 025m，地下建筑面积74 900m。拟建物主要由6 栋高层、超高层住宅以及若干1～3 层商业裙楼及配套用房组成，设3 层整体地下室。基础型式：天然地基、管柱、灌注桩基础；基坑特征：基坑开挖深度为13.65～17.6m。基坑形状为长方形，基坑总周长约898m，基坑面积约28 942m，本工程基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数为1.10，拟建场地近3～5 年最高水位高程约为11.00m。

2 深基坑的概念及特点

依据《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》开挖深度超过5m（含5m）的基坑属于深基坑工程，深基坑的特点：基坑开挖深度较深，一般需要分层分段开挖，且在开挖前根据地质条件勘测及设计文件要求，需进行支护设计，应遵循“先撑后挖、严禁超挖”的原则，同时需要考虑地下水的影响，并在施工过程中按照一定的顺序进行施工

3 深基坑支护概述及选型

深基坑工程土方开挖，当现场地质和环境条件不具备放坡条件要求，从施工安全角度考虑，为了确保基坑开挖及基坑内施工作业以及周边环境安全，应进行深基坑工程支护，深基坑支护形式需要结合不同的项目地质情况，进行合理的选型，可采用地下连续墙、排桩、水泥土墙、土钉墙等，本工程基坑开挖深度13.65～17.6m，根据本工程特点、设计文件以及深基坑支护选型要求等，本工程支护方案，主要采用灌注桩＋2 道钢支撑（砼支撑）支护结合柱间三重管高压旋喷柱止水，桩顶以上采用自然放坡或土钉墙。

4 深基坑支护施工技术要点

4.1 施工准备

详尽搜集工程地质和水文地质资料，充分了解和查明周围道路交通状况与周围施工条件，项目施工前搜集场区及周边地下埋设物资料，现场踏勘查看并记录地上、地下管线等埋设物的位置及运行状况，施工中仔细观察分辨，避免损坏未标识的地下埋设管网。根据原始设计资料可知本工程基坑开挖深度为13.65～17.6m，根据《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》开挖深度超过5m 的基坑支护及降水工程属于危大工程，依据设计资料及相关规范要求，项目开工前，应组织编制深基坑支护及降水方案，经专家论证合格后方可进行施工作业。工程开工前应做好相关准备工作，如人、材料、机械设备等。

4.2 土钉墙施工技术要点

土钉墙施工前，进行单根土钉的极限抗拔承载力试验，同一条件下的试验数量不少于3 根，可采用单循环加载法，试验合格后方可大面积开展施工；土钉墙施工应分层进行，待上层土钉墙混凝土强度达到设计强度的70%后，进行下层土方及土钉墙的施工；施工过程中，钢花管击入困难，可采用潜孔钻机引孔，成孔直径不小于110mm；为确保土钉与面层之间的有效连接，在实际施工过程中可采用承压板或加强钢筋作为构造措施，土钉与承压板或加强钢筋采用螺栓柔性连接或钢筋刚性焊接连接；土钉与水平面的夹角5°～20°为宜，土钉间距1～2m为宜，土钉长度宜为0.5～1.2 倍开挖深度；当地下水位较高、且地下水高于基坑底面时，应采取降水或截水措施；在土钉墙顶部采取砂浆或混凝土进行护面，在坡顶、坡脚设排水沟，坡面上设置泄水孔等。

4.3 灌注桩施工技术要点

灌注桩应确保纵向主筋保护层厚度不小于50mm，施工时应在钢筋笼外侧设置混凝土垫块，并确保施工过程中不得碰伤孔壁。灌注桩的冲盈系数≥1.05。施工过程中应严格控制灌注桩桩顶标高，按照设计及规范要求，一般超灌出设计标高500mm，待超灌混凝土达到设计强度70%后，凿除超灌部分混凝土，桩顶钢筋按照35d 锚入冠梁内，桩身嵌入冠梁不宜小于100mm。浇筑柱顶冠梁前，应用清水冲洗柱头的浮土、积水、浮浆，清洗干净后方可浇筑。排桩顶部冠梁水平方向的宽度，按照设计及标准规范要求不宜小于桩径，冠梁的高度尺寸不宜小于梁宽度的0.6 倍。排桩与桩顶冠梁的混凝土强度等级不宜小于C25，当冠梁作为连系梁时可按构造配筋。灌注排桩支护砼施工完成后，砼强度达到设计要求，具备土方开挖条件，进行基坑土方开挖后，在各个排桩之间采用布设钢丝网加喷射混凝土进行桩间土的防护，如果出现桩间渗水，应在护面设置泄水孔。

4.4 钢结构支撑施工技术要点

（1）钢结构支撑施工应严格遵循先撑后挖的原则，待围护桩及冠梁施工完成并达到设计要求强度后，方可进行土方开挖作业，首先，土方开挖至腰梁底标高处，暂停开挖，进行腰梁砼施工及养护，待腰梁砼强度达到设计强度，进行安装钢结构支撑安装，钢支撑安装完成后，再进行土方分层开挖至基坑底设计标高。

（2）钢结构支撑安装达到设计要求、且土方开挖达到设计标高后，要及时进行地下室基础结构的施工，待地下结构底板施工完成后，设置传力带，要求传力带撑紧抵支护桩，不留任何间隙。

（3）地下室-2F、-3F 顶板施工及养护至设计强度后进行传力短柱施工，要求传力短柱紧抵支护桩。

（4）当传力带与传力短柱撑住的地下室结构层分块施工，设置后浇带或不连续时，应随着分块或后烧带设置传力构件，并始终保证传力带与传力短柱与地下室结构紧抵。

（5）在基础、主体结构和支护结构之间设置牢固可靠的传力构件或采取回填土夯实后，方可拆除支撑。

（6）钢结构支撑大样如图1 所示。

图1 节点大样图（TQ1 大样）

4.5 钢筋砼水平支撑体系施工技术要点

传力带连续设置，厚度同底板厚度，传力带（传力短柱）及地下室底板（楼板）达到设计强度后方可拆除支撑系统。当地下室底板（楼板）分块施工或设置后浇带时，应在分块或后浇带部位设置可靠的传力构件。内支撑梁体系上禁止堆载。

4.6 喷射混凝土护壁施工技术要点

挖出的作业面修整后，初喷混凝土厚度40mm，并尽快铺设钢筋网，钢筋网与壁面间隙不小于30mm。分层分段挂设钢筋网，钢筋网应牢固固定在坑登上，坑壁上的钢能网搭接采用绑扎方式，上下钢筋搭接长度应大于300mm，水平方向搭接不小于20d。加强筋单面焊焊缝长度大于10d，双面坪大于5d，绑扎搭接长度大于45d。喷射混凝土护壁完成后，应进行不小于5～7 天每天2h 的流水养护。桩间防护及桩间挂钢筋网喷砼节点大样如图2、图3 所示。

图2 桩间防护大样图

图3 桩间挂钢筋网喷砼大样图

4.7 三重管高压旋喷桩施工技术要点

施工前，应进行试柱试验，试柱根数不少于2 根。当注浆管不能一次提升完成，而需分数次卸管时，卸管后喷射的搭接长度不小于200mm；故障中断后，恢复喷射时复喷搭接长度为0.2～0.5m，中断时间超过浆液初凝时间的，应进行扫孔，复喷搭接长度0.5～1.0m。

相邻的旋喷桩项标高有高差时，应按先底后高的顺序施工。为保证高压旋喷桩桩体施工垂直度，确保符合设计和规范要求，在施工前及施工过程中应严格检查和控制机架平整与导向架垂直度，垂直度偏差控制在0.5%以内、桩位偏差应小于50mm。

5 深基坑工程支护土方开挖及降水注意事项

因本工程支护桩上部土质部分良好，对于满足放坡条件的部分采取土方开挖自然放坡处理，不满足放坡条件的部分采用土钉墙和排桩方式进行支护处理。深基坑土方开挖与深基坑支护及降水工程应协同作业，互相配合施工。按照相关安全管理要求编制专项施工方案，经施工单位企业内部自审及监理和甲方对专项方案审核合格后，上报进行专家论证，方案论证合格后，方可进行土方开挖施工作业，在深基坑土方开挖过程中，应随时观察支护结构的变形，且应减少支护结构变形，并注意采取分层、分段、均衡、对称的合理方式进行土方开挖，确保桩位不出现位移及变形，保证支护边坡的稳定，挖土作业一定要注意机械不得碰撞或者损坏支护桩、锚杆、展梁、土钉墙面、内支撑及其连接件等构件，排桩、土钉混凝土强度及支撑未达设计要求时不得出现超挖土方，土方开挖过程中严禁拆除锚杆或支撑，基坑周边严禁超载堆放土方、施工材料、设备设施等，基坑周边应按照要求布设排水沟，对坡顶、坡面、坡脚采取降排水措施。

本工程采用降水井降水结合明沟排水，在基坑饮顶设置一道400mm×400mm 截水沟，坡底设置一道400mm×400mm 排（顶），每30m 设置一个集水井，降水过程中注意观察水位及周边建筑沉降影响，根据情况，采取回灌措施。

6 深基坑工程支护施工期间监测方法及注意事项

深基坑工程现场监测应采用仪器监测与巡视检查相结合的方法，对关键部位做到重点观测，当出现下列情况之一时，应加强监测，提高监测频率：（1）监测数据达到报警值；（2）监测数据变化量较大或者道率加快；（3）支护结构出现开裂；（4）周边地面出现突然较大沉降或严重开裂；（5）临近的建（构）筑物突然出现较大、不均匀沉降或严重开裂；（6）基坑及周边大量积水，长时间连续降雨，市政管道出现泄漏；（7）基坑底部，坡体或支护结构出现管涌、渗漏或流砂等现象。

7 深基坑工程支护施工围护桩质量检测原则及实验方法

7.1 检测原则

桩身完整性检测数量不少于总柱数的20%，且不少于5 根；检测柱长检测数量不少于总桩数的0.5%，不少于3 根且不多于10 根；当总柱小于50 根时，检测数量不少于2 根；围护桩混凝土喷射厚度，一般以混凝土喷射面积500m，检测点不少于3 点为一组进行检测。

止水桩（旋喷柱）质量检测28 天后采用钻孔取芯法进行单轴抗压强度，连续性及桩长检测，检验量为各类桩根数的2%，并不得小于6 根；注浆钢花管承载力检测数量一般不得少于土钉数量总数的1%，在同一土层中，检测土钉的数量不得少于3 根；抗拔承载力试验检测数值应大于或等于土钉轴向拉力标准值的1.3 倍；土钉墙喷射混凝土面层混凝土试块强度检测试验，一般按照500m，不得少于一组3 个。

7.2 实验方法

采用低应变动测法或钻芯法检测桩身完整性；采用钻芯法和磁测井法检测柱长；围护桩混凝土喷射厚度，应严格按照标准进行检测；止水桩（旋喷柱）质量检应在基坑开挖前或开挖时，检测水泥土固结体的表面轮糖、搭接接缝；检测点应按随机方法选取施工中出现异常，开挖中出现漏水的部位；注浆钢花管承载力的检测一般采用抗拉试验方式进行；土钉墙喷射混凝土面层施工过程中应在浇筑地点随机抽取混凝土制作试块，在养护期达到龄期后进行混凝土试块强度检测试验。

8 结论

本文结合“金林湾花园安置型商品房四期工程”项目实际经验，引用相关文献及参考资料，对深基坑的概念、特点及选型进行介绍，着重分析深基坑支护施工技术要点，同时对深基坑支护施工期间，土方开挖、降水及监测等注意事项以及深基坑工程支护围护桩质量检测原则及实验方法等方面，对深基坑工程支护施工进行了较为系统的论述和研究。国内外目前深基坑工程中由于受复杂的工程地质条件、水文地质条件及施工环境等各种因素的影响，往往运用多种支护技术而不是单一的某种支护技术，随着人们对地下空间资源需求的不断增加，深基坑支护技术无论在工程实践中，还是在理论研究上都会有很大的进展，使得基坑工程更加安全、适用、经济、环保，从而满足工程建设和社会发展的需求，在未来如何根据工程建设的实际需求，对围护结构进行优化，发展新型基坑围护体系和围护新技术，将是深基坑工程领域的主要发展趋势。国内建筑业发展较快，但在实际施工中，很多因素都会对施工技术产生负面影响，比如项目各参与方的管理因素，尤其是地下水文条件勘测以及原材料质量管理不到位影响较大，如果地下水处理不当，将导致深基坑支护技术不能继续实施，甚至给整个工程带来安全隐患，建筑原材料的选择影响深基坑支护的效率，为了控制施工成本，大多数施工企业都会减少对建筑材料的投资，导致材料质量不合格，也会给建筑工程的施工质量带来损害。每个施工环节都直接影响整个深基坑支护技术的实际效果，只有不断加强深基坑支护技术的管理，才能正确解决上述问题。