深基坑支护技术在房屋建筑施工中的应用

唐 勇

潮州市茂诚建筑安装工程有限公司 广东 潮州 521000

在经济快速发展的背景下，高层建筑逐渐增多，对地基基础的要求更高。这使得房屋建筑施工中的深基坑支护技术越来越重要。但深基坑施工属于一种较为复杂的岩土工程，容易受到地形地势的影响，使得房屋建筑工程施工难度增加。因此，为了确保房屋建筑工程安全稳定，要加强深基坑支护施工质量控制，强化各个环节施工质量，从而全面提升建筑工程施工质量。

1 工程概况

1.1 项目概况

以某房屋建筑项目为例，项目拟建4幢甲级办公楼及一座110KV变电站等配套设施。总用地面积21151.8m2，总建筑面积114136m2，地上建筑面积70136m2，地下建筑面积44000m2。塔楼A、D：地上8层，塔楼B：地上5层，塔楼C：地上22层，整体地下室：埋深约15m，地下三层。项目地处城市中心区的重要地段，毗邻江河，基坑开挖深度大，周边环境复杂，基坑安全等级较高。

1.2 施工重难点

（1）工程大面地下三层，基坑挖深14.75～15.45m，周边在基坑二倍挖深影响范围内的道路、管线、既有建筑非常多，基坑施工过程中对周边环境的保护是本工程的重难点之一。

（2）水文地质条件复杂，局部地段杂填土较厚，土质不均，结构松散，施工前需进行处理；基坑开挖范围内填土易产生坍塌，粉质粘土、砂质粉土易在水头差作用下发生管涌、流砂现象，淤泥质土开挖时极易产生流变、蠕变现象，导致土体强度降低、变形增加；浅部粘质粉土及淤泥质粉质粘土局部夹较多粉性土，在成桩施工时易产生流砂、坍塌等现象；软粘性土下，成桩施工时易产生缩孔，对成桩施工有一定影响；场地内的粘质粉土、夹层砂质粉土，以粉性土为主，透水性较好。若降水和止水措施不当，极易产生流砂、管涌等不良地质现象。

2 深基坑支护设计

2.1 支护依据

深基坑支护是本工程施工的重点，为保证基坑围护结构安全、可控，在设计基坑支护方案时，依据《建筑基坑支护设计规程》（JGJ120-2012）进行设计，并通过使用软件F-SPW7.0完成计算。

2.2 支护方案

在房屋建筑施工中，深基坑施工技术有多种类型，包括锚杆支护、钢板桩支护、深层搅拌桩支护、钻孔灌注桩支护、土钉墙支护、地下连续墙等。不同支护方式的特点不同，还需结合项目实际情况选择适宜的支护方案。各支护方案的特点可见表1所示。

表1 不同支护方案特点

结合本工程开挖深度及工程水文地质条件情况，在本次深基坑施工中设计了混凝土排桩+混凝土内支撑的支护方案，围护桩体系采用TRD止水帷幕加1200mm、1300mm直径钻孔灌注桩的结构组合，桩基参数见表2。考虑项目地下2层层底埋深较大，最深约为44m左右，常规的三轴搅拌桩无法施工至该深度。根据项目所在地规定，桩径大于1000mm的钻孔灌注桩不得采用传统GPS型钻机施工，传统施工采用旋挖成孔，此工法对图层扰动较大，在软土地区及地下水较丰富地下环境成孔质量难以控制，容易造成塌孔缩径等质量问题。本项目毗邻江，地下水极其丰富，有承压水层且土层还分布有江滩土层，旋挖法不适合本项目地质条件的施工，后经项目部研究，组织相关专家论证后运用新型钻机SQ-10全液压潜水钻机作为钻孔机械。本项目围护桩共360根，投入2台SQ-10设备，每台钻机每天完成4～5根围护桩，比传统成孔工艺缩短工期约30天。本技术可代替传统旋挖机成孔施工工艺，可实现不利地质条件下完成直径大于1000mm桩的成孔施工，不仅节约工期而且节省成本。特别是在1300mm桩成孔过程中与传统旋挖钻机比较功效提升200%，且成孔质量好。运用SQ钻机一天10小时有效工作时间能成5根桩径1300mm桩的成孔作业，而旋挖钻机同样的时间同样的桩径条件下只能完成2个孔且成孔质量难以保障。采用SQ-10钻机与传统旋挖钻机方案相比，可节约造价30%以上。因此，决定采用TRD水泥土搅拌墙止水。此外，为避免出现异常变形的问题，采取信息化施工，实时进行基坑监测，确保第一时间处理出现的问题。

表2 桩基参数

2.3 降水设计

基坑降水设计采用排水沟和集水降水方法，在基坑坡顶周围设置排水沟，基坑四角间隔30～40m设置1个集水井，通过排水沟和集水井将坑内外积水排至市政管道中。在基坑分层开挖时，在坑内设置临时排水沟及集水井，句坡脚高度超过5m，敏感区设置备用井。为保证止水帷幕施工质量，在降水处理时，需结合实际测水位及时调整降水方案，加强周围环境监测，保证降水量符合安全要求。

3 深基坑支护技术应用要点

3.1 土方开挖和回填施工

土方开挖前先进行预降水，将水位降至开挖面以下0.5～1.0m。开挖过程中遵循时空效应，分块分期挖土，减少土体扰动。在淤泥开挖段，减少人为对淤泥土的扰动，避免土方变形过度。开挖过程严格控制开挖深度，禁止出现超挖、少挖等问题。最后一层土体随挖随浇筑垫层，并尽快施工底板，保证基坑底部土体不长期暴露，更不得积水。若在土方开挖时出现异常情况，需立即停止开挖，分析原因并加以处理，同时禁止在暴雨等恶劣天气下进行土方开挖[1]。

在土方回填前，先清理产生的建筑垃圾，并将内部积水排出。回填时，采用分层夯实法进行回填。回填土采用级配砂石、压实度良好的素土等，禁止使用垃圾土、砂土，以保证回填的密实度在94%以上。

3.2 钻孔混凝土灌注桩施工

（1）测量放线。使用全站仪进行测量放样，利用极坐标推算出相应坐标，放出桩位。在确认桩位定位准确无误后，在桩位处及四周设置钢筋棍，并采取相应的保护措施。

（2）钢筋笼制作与吊装。结合设计要求分段进行钢筋笼制作，将每段长度控制在5～9m。在施工现场进行主筋连接，采用搭接焊接的方式，接头需错开处理。接头焊接时，控制焊接长度为10mm，并使用螺旋箍箍筋处理，主筋保护层的厚度约为50mm。在钢筋笼吊装时，保证其安放方向与设计方向一致，正式下放钢筋笼时，缓慢下放，并保证其垂直度良好，以防出现钢筋笼上浮。

（3）成孔施工。在钻机就位后，进行护筒埋设。本工程使用的是钢制8mm护筒，护筒内径比桩径大200mm，长度在2～4m范围。全部的护筒均在工厂加工制作完成后运送至施工现场。为保证护筒刚度，需在护筒的上下两端与中部外侧各焊上一道加劲肋。在护筒埋设时，注意控制其高度要高于地面0.2～0.3m，埋深深度在2m以上，并确保护筒中与桩中心重合，误差控制在50mm内，随后才可进行打击埋设作业。完成护筒埋设后，进行成孔施工。在实际钻孔过程中，需要合理控制钻孔的速度，首次桩应保持抵挡慢速、轻压慢钻、泥浆小泵量的状态钻进。待钻至护筒刃脚下1m时，改为大泵量中速钻进，并控制泥浆比在1.2左右。期间避免止浆将钻头插入管底，应控制钻头与孔底的距离大于20cm。同时，在钻孔时，应重视钻孔倾斜度的检查，确保各项参数符合设计规范[2]。本工程成孔质量允许偏差可见下表3。此外，还要随时检测地层变化位置的渣样，一旦发现实际地质情况与设计有差异，需及时采取有效的应对措施，确保施工的质量与安全。

表3 成孔质量允许偏差

（4）清孔。由于钻孔灌注桩一般是通过干方式成孔，但因为地下水位较高，导致在成孔施工中，孔内会形成泥浆。由于泥浆会对成桩质量有影响，所以需要在钻至设计孔深后进行一次清孔。在首次清孔时，可在孔底利用桩机反复捞渣，直到无明显沉渣。一次清孔后，应确保孔底沉渣厚度要≤150mm。二次清孔作业是在导管下放和混凝土浇筑前，在水下混凝土浇筑前对孔底沉渣厚度检测，若超出设计规定值，就需要按照首次清孔步骤再次进行清孔，直到孔底沉渣厚度符合设计规定后，再进行混凝土浇筑。

（5）混凝土灌注。混凝图灌注前，需要下设浇筑导管。本工程中采用的是双螺纹接头导管，导管上部与漏斗连接，随后结合孔洞深度设立设计导管长度，导管与孔底间距在40cm左右便可。为确保混凝土灌注效果，需在导管下设前检查导管的质量，确保导管无漏气、漏水、变形等质量问题，同时还需要在水压为0.7～1.0MPa下进行水密性检测与抗拉试验，充分保证导管下设质量[3]。之后水下混凝土灌注，为进一步提高混凝土浇筑质量，需合理制备混凝土，保证混凝土性能符合施工质量要求。接着进行混凝土灌注。在灌注过程中，如果钻杆管芯中充满混凝土，应及时提钻，并控制提钻速度在2.0～3.0m/min，始终保证钻杆导管没入混凝土1m左右，桩顶超过设计标高50cm以上，实现对桩身的有效保护。

3.3 TRD水泥土搅拌墙施工

（1）测量放线。施工前，结合设计和业主提供的坐标基准点，准确计算出围护墙中心线角点坐标，使用全站仪等进行放样，并复核坐标数据和做好护桩工作。

（2）开挖沟槽。在围护墙中线放样后，对施工场地铺设钢板等进行加固处理，以保证桩机稳定。之后使用挖掘机沿着围护墙中线平行向进行沟槽开挖，槽宽约1.2m，槽深约1.0m。

（3）吊放预埋箱。使用挖掘机挖预埋线，其深度约3m，长度约2m，宽度约1m，之后利用吊车将预埋线吊至预埋穴内。

（4）桩机就位。项目负责人统一指挥桩机就位，移动上下左右各了解情况，发现障碍物及时清除，移动结束后检查定位情况，保证桩机平稳平正。

（5）切割箱与主机连接。使用履带式吊车将切割箱吊至预埋穴中，并使用支撑台进行固定处理。将主机移动至预埋穴位置与切割箱连接，主机再返回值预定施工文章，之后且切割箱自行打入挖掘工序。

（6）安装测斜仪。在切割线打入至设计深度后，安装测斜仪，用于进行墙体的垂直精度管理。

（7）成墙施工。在完成测斜仪后，主机与切割箱连接。在切割箱底部注入挖掘液预先切割土层一段距离，再回撤挖掘至原处，开始固化液体使其原位土体强制混合搅拌，最终形成等候水泥土地下连续墙。

4 深基坑监测

4.1 监测目的

本次基坑监测目的主要在于：（1）充分把握各类因素对地表附着物及土地变形的影响，根据现场环境及施工工艺对施工参数进行调整，降低地表及土地变形的几率；（2）对地表及土地变形情况进行预测，分析变形发展的趋势及周围构筑物的实际情况，制定针对性的处理方案；（3）检查施工中围护结构的安全稳定性，检查周边岩土变形情况是否在可控范围内，以此将地面沉降对周围建筑物的影响降至最低；（4）合理对施工现场的土质及地下水条件进行分析，并记录施工方法、地表沉降之间生成的数据，发现不合理之处及时改正。

4.2 监测项目和预警设计

结合工程实际情况及基坑监测工程的目的，针对坡顶水平位移、坡顶竖向位移、深层水平位移、地下水位变化、周边建筑位移、地表沉降、立柱沉降等项目进行监测。在确定监测项目后，首先沿着基坑四周设置若干个位移监测点，并保证监测点能全面反映建筑和地基变形特征。之后设计各监测项目预警值，具体见表4。当监测项目达到规定值或连续3天超过该值的70%，立即预警，并及时处理，以保证施工安全。

表4 监测预警标准

4.3 监测频率和监测结果

在基坑开挖前测量初始值，观测次数至少2次。在施工过程中，安排专人严格按照要求定期监测。最终监测支护结构位移较为稳定，最大变形量未达到预警极限。这说明深基坑支护施工良好。

5 结语

深基坑工程是一项较为复杂的系统工程，涉及的内容较多，容易受到周围环境的影响，因此施工中要从全局角度出发，建立相应的基坑支护体系，有效进行了深基坑的监测，把握深基坑支护施工技术要点，并加强施工过程的控制，以保障工程的质量与安全。