关于毗邻已建学校扩建项目深基坑技术研究

李富尧，卢万龙，赵明，陈红亮

（中建二局第一建筑工程有限公司，北京100071）

1 引言

随着城市化进程的推动和高层建筑数量的快速增加，深基坑工程的施工复杂性也随之增加， 特别是在临近已建学校的扩建项目中，深基坑的施工更是充满挑战。 由于地域空间受限、周边建筑物密集以及环境保护等多重因素的约束，基坑施工过程中可能遇到的问题包括局部开挖的必要性、 支护桩与围护结构间搭接的精确度问题等， 这些都可能导致土体变形较大，从而对周边结构造成不可忽视的影响。 为了确保深基坑工程的稳定性和周边环境的安全， 项目需要实施一系列专业措施，严格执行国家和地方的规范和标准，确保施工质量。

2 工程概况

某中学扩建项目围护周长约519 m，基坑面积约7 903 m2，东西方向基坑开挖边线长约171 m，南北向基坑开挖边线长约31～69 m，本工程±0.00 为21.50 m（1985 国家高程基准），基坑实际挖深0.8～8.9 m， 施工前将场地平整至设计标高。 东侧基坑侧壁安全等级为一级，即重要性系数γo=1.1；其余侧基坑侧壁安全等级为二级，即重要性系数γo=1.0。 基坑设计使用年限为1.5 a。

3 基坑支护方案分析

3.1 止水帷幕方案

由于该项目基坑的规模较大， 同时该项目毗邻学校既有建筑，在基坑施工过程中的止水帷幕方案尤为重要。 该项目采用φ650 mm 的水泥土搅拌桩和三轴搅拌设备进行施工，桩间距900 mm，以套接一孔法进行，具体流程如下。

首先， 根据地质勘察结果确定止水帷幕的精确位置和参数要求。 确定桩距为900 mm、桩径为φ650 mm 后，进行施工前准备，包括搅拌设备的调试和止水材料的准备。 将三轴搅拌设备准确定位在预定的起始点，开始进行桩孔钻探，桩孔深度约为10～12 m，以确保达到有效的止水深度。 在钻孔过程中，搅拌器的转速和扭矩按照预设参数运行， 以保证与土体能充分混合。 随后，水泥浆以预定的压力和流速注入桩孔，与土体充分混合后形成水泥土搅拌桩。 完成第一根桩后，立即进行质量检测，包括桩体的强度、直径和深度等，以确认是否符合设计要求。 所有指标合格后，进行下一孔的施工，采用套接一孔法，即下一孔的位置与上一孔相距900 mm，确保桩体之间有良好的连接和止水效果。 全部桩孔施工完成后，对整个止水帷幕进行全面的质量检查，包括桩体的密实度、强度以及与土壁的结合情况等， 以确保在基坑施工和后续使用过程中能有效阻隔地下水和维护土壁的稳定。

综合来看，通过精确的地质勘察，合理的设计方案，以及严格的质量控制， 确保了该扩建项目在复杂的地理和工程环境下，尤其是在东侧段一级安全等级的特殊要求下，能够有效地实施止水帷幕方案， 从而大大降低了施工风险和确保了项目的顺利进行[1]。

3.2 被动土加固方案

帷幕施工完成后，进行被动区土体加固。 具体施工流程和数据如下。

1）施工前准备：根据地质勘查数据和力学分析，设计搅拌桩的位置、深度和搅拌参数。 预计施工100 根三轴搅拌桩，每根桩直径800 mm，深度达到12 m。

2）机器定位：将三轴搅拌桩机准确定位，确认所有系统正常运行后开始施工。

3）钻孔：使用三轴搅拌桩机的钻头进行钻孔，深度达到预定的12 m。

4）搅拌注浆：在钻孔过程中，同步进行搅拌注浆，确保与土体充分混合。 注浆压力控制在0.5～0.7 MPa， 搅拌转速为60 r/min。

5）桩体成型：完成搅拌注浆后，缓慢提起钻杆，使桩体在土中形成。 等待桩体强度达到设计要求，通常需要24～48 h。

6）质量检测：每完成10 根桩体后，进行一次质量检测，包括桩体直径、深度和强度等参数。

7）逆时针施工：按照预定的施工顺序，沿逆时针方向施工其他搅拌桩，直至所有搅拌桩施工完成。

8）终验收：完成所有搅拌桩施工后，进行总体质量检测和验收，确保达到设计要求和安全标准。

通过一系列精密且规范的施工流程， 结合实际的地质和力学数据，有效地进行了被动土加固，以满足东侧段一级安全等级和其他特定工程需求。 不仅确保了基坑的稳定性，还在工程安全和成本控制方面取得了良好效果。

3.3 注浆方案

注浆方案是基坑工程的一个重要环节。本项目采用了2 台注浆泵和2 条管路通过Y 形接头从管路H 口混合注入的方式进行。 注浆压力控制在4～6 MPa， 每台注浆泵的流量维持在150～200 L/min，以保证施工效率和安全。 特别是在遇到粉土、砂土等不同地质条件时，会在注浆料中掺入膨润土，其掺入量为水泥用量的2%，以提高土体的稳定性和注浆效果。

首先，以地质勘察和力学试验数据为前提，计算和确定了注浆孔的位置、深度以及注浆量。接着，针对特定的地质条件准备注浆材料，包括水泥、水以及膨润土和其他添加剂。 然后，将2 台注浆泵和相应的管路系统布置至预定的管路H 口，进行系统检测，确认压力和流量参数符合设计要求。施工开始后，注浆泵启动，通过两条管路同Y 形接头进行混合注入。 实时监控压力和流量数据，确保其始终在4～6MPa 和150～200L/min。同时，由专门的质量检测人员进行土体取样，以监控注浆效果和土体稳定性。施工全过程中，需密切关注东侧基坑侧壁的稳定性，因其安全等级为一级，重要性系数γo=1.1，对应的注浆方案也做了相应的优化和调整，以满足更高的安全标准。另外，根据基坑设计使用年限1.5 a 的要求， 选择了耐久性和强度较高的注浆材料。在注浆施工全部完成后，进行全面的质量检查和验收，包括注浆孔的密度、土体的稳定性和强度等，以确保在基坑施工和后续使用过程中能达到预定的安全和使用标准。

综合来说，通过科学的设计、精确的施工和严格的质量控制， 成功实施了该注浆方案， 确保了基坑工程的安全和稳定，特别是在毗邻已建学校的特殊环境下，显示了其高效和可靠性。

4 加强毗邻已建学校扩建项目深基坑项目效果的路径

4.1 做好深基坑施工准备

做好深基坑施工准备对加强毗邻已建学校扩建项目深基坑项目效果至关重要。 首先，需保证地质勘察的精确性。 通常情况下，深基坑项目施工前要精确地了解地下水位、土体性质等数据，因此，钻孔密度应大于或等于1 个/50 m2，钻孔深度需达到预计挖掘深度以下2 m。 其次，设计阶段的准确性和完备性也是关键。 根据地质勘察数据，基坑的设计需满足各种载荷和土压的要求，同时还要考虑到毗邻已建建筑的影响，可能需要对基坑边坡的倾斜角度、支护结构等做特殊设计。 此外，施工方案的可行性也是不可忽视的准备工作。 这包括施工设备的选择和布置、施工流程和时序的规划、安全措施的设定等。例如，深基坑的挖掘可能需要使用至少50 t 的挖掘机，而支护结构的施工可能需要每隔10 m 设置1 个监测点，以确保毗邻结构安全。 再次，施工许可和协调也是必要的准备工作，涉及与当地政府和相关部门的沟通， 确保工程符合所有的法规和标准。 最后，所有施工人员要接受深基坑施工的专门培训，确保他们了解施工的特殊要求和安全规程。

4.2 加强深基坑工程的质量管理

首先，工程质量的控制阶段涉及对原材料、施工过程和成品的全面监控和控制。 例如，对于混凝土材料，除了进场检测，还需对拌和、运输、浇筑等全过程进行质量控制。 拌和过程中，混凝土的水灰比需严格控制在设计值的±1%范围内，以确保混凝土强度和工作性能的稳定[3]。 运输过程中，需避免混凝土发生离析现象，保证浇筑前的均匀性。 浇筑过程中，应严格按照设计方案进行，控制振捣时间和振捣间距，以确保混凝土的均匀性。 另外，对于支护结构的施工，可设定挖掘深度、支护厚度等关键参数，并通过实时监测实现精准控制，例如，挖掘深度的控制精度达到±10 mm。

4.3 加大对深基坑工程的监测力度

在基坑施工过程中，从实时监测、数据分析、预警机制和跨部门协调等方面加强监测力度， 能确保工程质量和工程安全。

首先，实时监测是加强深基坑工程监测力度的基础。 通过使用先进的监测设备和技术，如地下位移监测仪、水位计、倾斜仪等，可以实时监测深基坑的位移、沉降、渗流等关键指标。例如， 地下位移监测仪可实时监测基坑周围土体的水平和垂直位移，控制精度在±2 mm 范围内，及时发现基坑的变形趋势。 其次，数据分析是深入理解和有效控制深基坑工程的关键手段。 通过对大量监测数据的深入分析，可以掌握深基坑的变形规律、渗流特点等关键信息。 对于深层土体水平位移和支撑梁的沉降，加密监测是必要的。 当监测值超过报警值时，应立即上报并采取相应措施。 此外，在支撑凿除期间，水位监测和管井降水工作不能停止，以避免基坑失稳。 特别是在支撑梁凿除期间，需要进行轴力测试，如果支撑轴力超过安全值，应立即停止施工，设置加撑措施，并进行专家会审。 应加强对支撑轴力和支护结构位移的监测，变化较大时应加密监测，并应及时统计、分析上报，必要时应停止施工，加强支撑。 再次，预警机制的建立是提高深基坑工程的监测效率和效果的关键环节[4]。通过将监测数据与预设的警戒值进行对比可以实时发现深基坑的异常情况。 例如， 如果基坑的水平位移超过设计值的10%，或者沉降速率超过2 mm/d，可以立即触发报警机制，通知现场人员进行检查和处理。 此外，还可以通过建立多级预警机制，根据异常情况的严重程度采取不同的应对措施，从而实现对深基坑工程的精细化管理。 最后，跨部门协调是确保深基坑工程监测的全面性和连续性的关键环节。 可以通过建立联合监测小组，定期召开监测协调会议，共享监测数据和分析结果，共同研究解决方案，从而确保深基坑工程的顺利进行。

5 结语

综上所述， 对毗邻已建学校扩建项目深基坑技术进行研究，对提高该项目深基坑技术应用效果具有重要作用。 因此，在实际工作中，要充分了解深基坑技术的施工工艺、设计理念及施工要点等，同时结合具体工程实际情况，选择科学合理的深基坑支护方案，在此基础上做好监测工作，及时发现基坑工程存在的问题并及时处理解决，确保项目顺利进行。