复杂场地建筑工程主体基坑支护设计及施工技术

王 珺

（福建凌希建设有限公司，福建 福州 350001）

基坑支护工程的综合性较强，覆盖岩土工程、地质勘探和土木材料等多门专业，具有临时性、周期长和成本高等特点[1]。在实际施工中会遇到场地环境过于复杂的情况，如基坑边界与用地红线距离过近、周边地下管线埋设过多、场地土层的工程性能较差等。在基坑开挖过程中，这些问题可能导致支护结构变形、周边土体变形或邻近建筑物沉降，需要通过合理的设计与施工技术进行处理。

1 工程概况

以漳州市的某建筑工程为例，拟建综合楼共8 幢，地上5 层，配套工程及室外场地为地上1 层，总建筑面积约为7 902.3 m2。基坑平面呈不规则矩形，周边环境较为复杂，北侧紧邻主要交通道路，坑边有自来水管道；东侧局部邻近马路，下部埋设各类管线；南侧为小区用地，有自来水管道和化粪池；西侧为天然气管道，且其南段为一既有居民住宅楼、北段是地面车库。

西侧居民住宅楼为砖混结构，钢筋混凝土条形基础，曾出现墙体开裂等问题，后采用微型钢管桩和压实填土注浆的方式对地基基础进行加固。此外，新增筏板基础。该住宅楼的具体加固剖面图可参考图1。该住宅楼与主体基坑西侧的距离较近，坑边地面存在高差，起伏较大，且此方位的坑深度最高，因此，在主体基坑的施工过程中要重点关注对住宅楼的变形控制。

图1 西侧住宅楼加固剖面示意图

2 工程地质条件

对工程场地进行综合勘察后可知主体基坑周边土层包括耕土、角砾、粉质黏土和各类填土等，整体分布不均，东西高差为8.72 m，具有高低不平、某段缺失等特征。该基坑场地地基土主要物理力学性能指标可参考表1。整体土质较为软弱，工程建设适宜性不高。基坑所处区域属南亚热带季风气候，受海洋气候调节，整体气候较为湿润、雨量充沛，年均降水量可达1 500 mm，施工时要合理安排进度，以免对工程产生不利影响。

表1 地基土主要物理力学性能指标表

3 设计方案

3.1 基本要求

该工程基坑结构安全等级要求是一级，重要性系数为1.1，环境等级为二级。为了确保工程的稳定性，在施工过程中基坑周边2 m 内禁止堆载杂物，2 m 外最大荷载不得超过20 kPa，出土口最大荷载不得超过40 kPa。此外，该基坑支护属于临时性结构，使用年限控制在2 年。确定支护方案时要坚持技术性、环保性、经济性原则，综合考虑该工程场地与机械等要求，做到因地制宜，充分发挥支护效能。

3.2 方案选择

由工程地质勘察结果可知，基坑场地情况较为复杂，施工时主要有3 个难点：首先，基坑深度失衡，东边坡与西边坡的深度差值约为6.9 m，难以用常规内支撑结构进行支护；其次，基坑西侧下口线11 m 处存在用微型钢管桩加固过的居民住宅楼，设计时不仅要考虑周边环境变形的问题，还要注意不得使用桩锚支护结构；最后，基坑西侧地面以人工填土为主，土质软弱，力学性能不高，对施工产生消极作用。

综合分析后，决定采用排桩内支撑支护方案，围护结构是钢筋混凝土灌注桩，以主体基坑中间后浇带位置为界分为东区和西区，先在东区施工为西区提供未开挖基坑水平支撑的支撑反力结构，再对西区进行施工。后浇带处要设置竖向支撑柱构件，由3 个T 形截面柱组成，开挖东区土体时要求以低于45°的标准对西区土体坡进行放坡，西区采用内支撑结构[2]。

4 基坑施工

4.1 钻孔灌注桩

4.1.1 前期准备

钻孔灌注桩工程的前期准备主要包括清理现场、测量放线、制备泥浆、埋设护筒和调整钻机等。清理现场主要是将场地上对工程不利的杂物进行彻底清理，保持地面的平整度和洁净度。以设计坐标和基线控制网作为参考，用全站仪测放桩位，然后用钢尺复核桩位间的几何关系，经过校验与复验两道程序后，测放桩基十字线方向的护桩，保证护筒能够埋设到位，工作过程中要仔细记录相关数据，为后期调整偏差提供基本的资料支持。

放料的泥浆主要用混凝土制备，同时掺入0.05%～1%的纤维素和0.1%～0.4%的火碱。这样会有效提高泥浆的黏度和胶体率。选择机械或人工拌制的方式进行静态泥浆法施工。造浆成功后要检测泥浆含砂率、比重等性能指标。确认质量达标后，再储存24 h 方可投入使用。使用振动锤埋设钢护筒，保证其内径比桩径长20 cm，总长为2 m。确认位置与稳固性合格后，在护筒周边回填夯实，护筒顶端比地面高出0.3～0.5 m，安置挖钻机时要控制其水平度和垂直度，检测并调节后使钻机处于良好稳定的运行状态。

4.1.2 成孔环节

钻机钻孔初期需要将速度保持为1～1.5 m/min，避免卡钻摇晃或发生偏移等问题，完全进入地层后再加快钻速，如果遇到软土或砂土层，应适当降低速度，直至到达设计深度。每钻进2 ～3 m就要进行一次检测，确认钻孔的直径和垂直度，检测工具是高约4 m 的圆钢筋笼，使用方式是将其吊入孔内比对两者中心是否重合，同时检查下放过程中是否存在挂阻。钻孔期间要定时捞取渣样追踪地质变化，并及时调整设计方案。钻出的土方不得随意堆砌在施工区域内，必须移至指定位置。

根据建筑物累计沉降量变化曲线图，统计评价建筑物沉降的特征量，如表1所示。截至2013年8月20日，监测点平均沉降量为2.68 mm，最大累计沉降量达到3.6 mm，对应监测点为JH-5，最小累计沉降量达到1.7 mm，对应监测点为JH-3，因此，各监测点的沉降变化均满足规范的限值30 mm的要求。最后两周期，平均沉降速率为0.015 mm/d，也满足规范限值0.01～0.04 mm/d的要求，表明建筑物已趋于稳定。

成孔的最后步骤是核验与清孔。核验内容主要包括孔位、孔径、孔深和孔形。先自检，再由监理单位派人共检，确认无误后，吊放检孔器测量孔径是否达标。针对底部沉渣问题要在孔底放置钻头进行清孔，控制其厚度不超出100 mm，禁止采用增加孔深等方法。以清理好的内孔为基准安排灌注作业，孔底泥浆厚度不超过500 mm 时，其黏度应当小于28 s，比重小于1.25，含砂率低于8%[3]。

4.1.3 灌注环节

灌注泥浆的过程中要重点关注其塌落度，尽量保持为180～220 mm，使泥浆具备良好的流动性，灌注速度维持在2.5 m/min 左右。操作过程中压混凝土和提高钻杆同时进行，禁止先提钻后灌料。在接近地面时要放缓提管速度，清理孔口渣土，泵送速度与钻杆提升速度应当适配。灌注结束后，先清理地表，然后将钢筋笼插入地下，必要时使用振动锤，速度控制为1.2～1.55 m/min，防止钢筋笼出现位移问题，保证施工作业效果。

4.1.4 立桩施工

钻孔灌注桩是基坑的支承桩，处于基坑立桩桩基坑底下部，一般选择格构式钢柱组成上部分结构，能够有效节约材料，降低工程造价，提高工程的经济性[4]。进入基坑后，立桩端头深度与桩径分别为5 m 和0.7 m，将钢格构柱和灌注桩钢筋笼进行焊接，对接位置的牢固度要满足工程需求，不得存在偏差等问题。在进行吊装就位时要严格遵循工程规定，避免格构柱与钢筋笼中间连接不够紧密引发松动或位移问题。

4.2 内支撑施工

测量基坑尺寸后再进行土方开挖，以分层法保证开挖的对称性和顺序性。先处理内支撑梁及周边区域，挖土时其方向要远离出土口，提前留出300 mm 的土体，最后利用人工操作进行清底，清底过程中工作人员与工程桩保持一定距离，临时边坡角度最好小于1/2，防止土方挤压，保持坑底平整，同时做好垫层工作，减少土层暴露的时间。为了避免支撑梁架因运土车受损，要在相关路面上覆盖厚度不低于40 cm 的土方[5]。

由于该工程所处地区降雨较多，需要做好基坑的防水与排水工作。在基坑周边设立阻水梗，内部设置集水井、排水沟和干燥器，双管齐下减少雨水或地下水的渗入量，保持坑内的干燥状态。集水井、排水沟的设置需要结合开挖工作的具体进程。二者的高度应保持一致，每隔25 m 设置1 个集水井，尺寸约为0.6 m×0.6 m，基坑两侧呈纵向排列，排水坡度为0.2%。

4.2.2 混凝土浇筑

浇筑内支撑梁时，要坚持整体浇筑成型原则。设置标准化的垂直缝，内支撑梁两侧边界各外扩0.15 mm 作为垫层的边界线，高约100 mm。排桩与内支撑围檩间隙的混凝土度强度不得低于C30，保证结构整体的严密性。在基坑侧壁喷射厚度约为100 mm 的混凝土面层时，提前设置HPB300 钢筋网，其直径大于4 mm，间距小于300 mm。喷射顺序由上至下、分区分段，混凝土终凝2 h 后要进行洒水养护。

4.3 工程监测

工程监测是为了通过数据反馈及时处理施工过程中存在的问题，合理调整施工方向，提高基坑及周边环境的安全性。该工程主要对基层水平位移、桩顶沉降和周边地表沉降情况进行综合监测[6]，使用到的具体设备如表2 所示。监测结果显示，这3 个项目的施工最大值分别是15.8、7.9 和12.47 mm，整体情况良好，均满足工程控制值，证明了排桩内支撑支护方案的合理性。

表2 监测设备明细表

5 结语

综上所述，基坑支护技术在房屋建设领域中得到广泛应用，直接影响建筑工程的整体质量。对于复杂环境类工程需要做好材料设备与安全设施的管理工作，规范施工行为，强化过程控制。本文通过对某一实际工程的具体分析，梳理了复杂条件下方案设计和施工技术的基本要素，施工技术着重强调钻孔灌注桩、内支撑施工和工程检测3 方面，能够为同类工程提供有效参考。