高層建筑深基坑支護施工技術應用

陳健

【摘 要】本文結合工程實例，詳細提出該基坑支護形式的施工措施，為同類工程提供參考實例。

【關鍵詞】深基坑；支護；施工技術

0.工程概況

本工程設有地下一層，地下室底板面結構標高為-5.50m，，底板厚300mm，下設100mm厚C10素混凝土墊層，基坑開挖至底板墊層底的深度約為5.50m，基坑周邊多樁承臺厚1.70～1.80m，基坑開挖至多樁承臺底的深度約為6.70m。

1.工程地質條件

（1）根據(jù)巖土工程勘察報告，場地上部，土層自上而下地質狀況見表 1 所示。

表1 工程場地土層自上而下地質狀況表

（2）水文地質條件：本場地淺層地下水屬孔隙潛水，主要賦存于素填土層中，含水量較少滲透性差。

2.基坑支護方案

基坑支護平面布置見圖 1 所示。根據(jù)地質資料和周邊環(huán)境，基坑支護采用雙排預應力管樁噴錨組合支護型式，在其余位置采用兩排水泥攪拌樁加噴錨加木樁組合支護型式?；又ёo施工順序：施工管樁、開槽、施工水泥攪拌樁、修坡、定位、打錨管、布鋼筋、安放加強筋、噴混凝土、注漿、養(yǎng)護。

圖1 地下室基坑支護平面布置圖

2.1管樁施工

采用預應力混凝土管樁 PHC500-125AB 型。樁長12.0m，強度等級為 C80，施工過程嚴格按設計圖紙、施工方案施工。沉樁施工完后應按規(guī)范進行試驗。

2.2水泥攪拌樁

水泥攪拌樁主要是保證在坑內降水過程中，坑外水位保持不變，所以要求其搭接要嚴密，不滲漏。水泥攪拌樁樁徑為 Φ500，間距 400mm，樁搭接 100mm，水泥摻入量為18%，水泥采用 PO.32.5 普通硅酸鹽水泥。水泥攪拌樁施工工藝為兩攪兩噴。

2.3土釘錨管噴錨支護

2.3.1工程采用的支護結構

（1）1-1 剖面（見圖2）：基坑開挖深度4.500m，采用木樁、管樁及水泥攪拌樁復合式土釘墻圍護結構?；由喜堪?1∶1放坡2.4m，在相對標高-2.000、-3.000處設置兩排錨管，水平間距為1.2m，長度分別為 9m、6m，土釘傾角為150。坡面采用80厚C20噴射混凝土護面，內配 Φ6.5@200×200雙向鋼筋網片。并在標高為-2.000、-3.000處設置兩排尾徑大于80mm，間距400mm，長度為4m 的木樁，并設置設一排泄水孔?；又胁苛?.0m平臺，平臺上設置兩排長度12m間距1.5m的預應力管樁及一排長度8m間距0.4m的水泥攪拌樁（基坑開挖前施工），并在平臺上設置冠梁?；酉虏堪?∶0.3放坡2.1m，在相對標高 -3.800、-4.800處設置兩排錨管，水平間距為1.2m，長度分別為9m、9m，土釘傾角為150。 坡面采用80厚C20噴射混凝土護面，內配Φ6.5@200×200雙向鋼筋網片，并設置一排泄水孔。

圖2 基坑支護 1-1 剖面圖

（2）1-1'剖面（見圖3）：基坑開挖深度4.500m，采用木樁、管樁及水泥攪拌樁復合式土釘墻圍護結構?；由喜堪?∶1放坡1.0m。基坑中部留3.0m平臺，平臺上設置兩排長度14m，間距1.5m的預應力管樁及一排長度10m，間距0.4m的水泥攪拌樁（基坑開挖前施工），并在平臺上設置冠梁?；酉虏堪?∶0.18 放坡3.6m，在相對標高-3.100、-4.100、-4.900處設置三排錨管，水平間距為1.2m，長度分別為9m、9m、9m，土釘傾角為150。坡面采用80厚C20噴射混凝土護面，內配 Φ6.5@200×200雙向鋼筋網片，并設置一排泄水孔。

圖3 基坑支護 1-1' 剖面圖

（3）2-2剖面（見圖4）：基坑開挖深度4.500m，采用木樁、及水泥攪拌樁復合式土釘墻圍護結構?；由喜堪?∶1放坡2.4m，在相對標高-2.000 處設置一排錨管，水平間距為1.2m，長度為18m，土釘傾角為150。坡面采用80厚C20噴射混凝土護面，內配Φ6.5@200×200雙向鋼筋網片。并在標高為-2.000 處設置一排尾徑大于80mm，間距 400mm，長度為4m的木樁，并設置設一排泄水孔?；又胁苛?.0m平臺，平臺上設置兩排長度10m 間距0.4m的水泥攪拌樁（基坑開挖前施工），并在靠基坑內側一排水泥攪拌樁上錨入一根長6m，間距0.8m 的錨管?；酉虏堪?∶0.5放坡2.1m，在相對標高-3.500、-4.500 處設置兩排錨管，水平間距為1.2m，長度分別為12m、9m，土釘傾角分別為為150、200。 坡面采用80厚，C20噴射混凝土護面，內配Φ6.5@200×200雙向鋼筋網片。在標高-4.500處設置一排尾徑大于80mm，間距 400mm，長度為4m的木樁，并設置一排泄水孔。

圖4 基坑支護 2-2 剖面圖

2.3.2支護施工工藝

（1）土方開挖順序：土方開挖→修坡→定位、打錨管→布網筋、按放加強筋→噴混凝土→注漿→養(yǎng)護。

（2）工作面開挖應遵循下列原則：①嚴格按設計要求坡度進行土方開挖。開挖過程中，隨時用標桿檢查邊坡坡度是否正確無誤。②分層分段開挖：分層分段施工是土釘墻施工的特點，每層開挖高度不超過錨桿標高以下0.3m。挖土過程中測量工配合測定標高，當挖土快接近槽底時，用水準儀測量標高灰點，以示標記。應按土釘施工要求，分層分段按時提供土釘作業(yè)面，每層土釘工作面開挖寬宜為6～15m，按圖紙適當放坡，作業(yè)面可分小段間隔開挖。優(yōu)先開挖道口工作面，并立即施工道口處土釘。當?shù)揽谔幫玲斖瓿珊?，回填工作面，作為運土車輛和挖土施工機械的正式通道。

（3）開挖要求。①土方開挖應與設置土釘相協(xié)調，應按設計規(guī)定的分層開挖深度（即土釘豎向距離）和設置土釘?shù)氖┕ろ樞蚍侄芜M行。②為確保工程質量，上層作業(yè)面的土釘與混凝土面層未完成，不得進行下一層深度的基坑開挖，最后一層土釘完工并初凝后，方可進行中心島的開挖。土方開挖到基底標高時，應報請監(jiān)理、聯(lián)系土建、施工單位進行墊層施工，以盡量減少基底土體的暴露時間。支護工作面開挖過程中不得超挖，留預一定厚度土方進行人工修坡。③修坡邊：用挖機開挖，嚴禁邊壁超挖或松動邊壁土體。基坑邊壁利用鏟鍬人工切削修坡，保證邊壁平整并符合設計邊壁尺寸。④邊壁土體暴露時間不得超過規(guī)定時限（24h）。⑤為防止坑底擾動，基坑挖好后，應盡量減少暴露時間，及時進行下一道工序混凝土封底的施工。如不能立即進行下一工序時，應預留15～30cm厚覆蓋土層，待基礎施工時再挖去。⑥下一層土方開挖，必須等待上一層錨管注漿24h后，使上部噴錨達到一定強度，才能向下開挖。⑦退土過程中，應注意對工程樁的保護。因本工程的工程樁大部分樁面標高在底板以下，土方退土對這部分樁的影響較小。但應注意小部分露出底板工程樁的保護，在土方開挖過程中應避免勾機鏟碰到樁，勾機挖土要離樁有一定的距離（至少離開30mm），避免因勾機的自重對樁的擠壓。這些樁一經開挖出來，就應及時砍樁。

（4）定位、打錨管：按設計要求確定錨管間距及具體位置。本工程錨管規(guī)格為 ф48×3焊接管。錨管打入可采用如下方式：專用沖擊器振入式、滑錘擊入式或鉤機壓入式，超過6m的錨管焊接時，應采用 3ф16的鋼筋綁焊，按設計搭接長度焊接。

（5）布網筋、安放加強筋：按設計要求布設Ф6@250×250 網筋。加強筋為每根錨管孔口位置橫向1Ф16，豎向1Ф16。綁扎鋼筋網，焊接骨架鋼筋，安設連接件，鋼筋搭接長度必須符合規(guī)范要求。

（6）噴漿：以能保持混凝土表面平整，無干或滑移流淌現(xiàn)象為準，調整風壓與噴距，減少回彈量。當邊坡土質松散時，應先進行初噴，厚度不得小于40mm，及時封閉坡面。在錨桿網筋施工完成后，進行復噴至設計厚度。當邊坡土質密實，可在錨桿網筋施工完成后一次性噴射至設計厚度。噴射所需的混合料比，應符合設計要求（水泥∶砂∶石子 =1∶2∶2），混合料應攪拌均勻，人工攪拌次數(shù)不少于3次，宜隨拌隨用。噴射混凝土終凝2h后，及時澆水養(yǎng)護。養(yǎng)護時間不少于7d。

（7）注漿：錨管注漿前，要用清水清洗管體，知道管內流出清水流出為止。注漿管應插入錨管孔內至離端部0.2～0.5m處，采用底壓注漿工藝，灌注水泥凈漿。為加速凝固，外摻水泥用量0.05%的三乙醇胺早強劑，水灰比為0.5，注漿壓力為0.5～0.8MPa，噴射直徑為130mm，注漿材料強度M20。排氣管停止排氣且注漿壓力達到設計要求，并穩(wěn)壓3min時，或孔口溢出漿液時，方可停止注漿。

（8）養(yǎng)護：噴射混凝土終凝2h后，及時澆水養(yǎng)護，保持混凝土面濕潤。養(yǎng)護期不少于7d，一天養(yǎng)護次數(shù)不少于2次。

（9）地下室邊坡開挖至坑底時，要分段開挖。總包施工單位必須 24h內相續(xù)進行封底，進行地下室施工。地下室側墻施工完畢后，應及時在地下室外側四周，均勻分層夯實回填。

2.3.3排水措施

①場地排水。為防止地表水流入坑內，根據(jù)總平面圖利用自然地形確定排水方向，可在基坑頂設置一道排水土溝和若干個集水坑，按規(guī)定坡度挖好排水溝，以便確保施工工地和一切臨時設施的安全。基坑內，沿四周挖砌排水溝、設集水井，由泵抽至沉淀池后，再排入市政排水系統(tǒng)。排水溝布置在基礎輪廓線以外，排水溝邊緣應離開坡腳 0.5m，溝底比基坑底低0.25m，坡度0.1%；集水井設置在基坑腳上，安置集水井，井徑0.8m，井壁用紅磚砂漿砌筑后抹光。集水井底比基坑底低0.5m；排水設備采用大揚程的潛水泵，雨期抽出的積水應排至基坑以外地面排水系統(tǒng)，防止亂排產生回滲。保證施工現(xiàn)場水流暢通，不集水，四鄰地區(qū)不倒灌。場地排水應由專人負責，隨時隨地及時疏通，確保施工現(xiàn)場排水暢通。支護結構要加強巡查監(jiān)管，做好坡頂?shù)呐潘ぷ?，杜絕雨水滲入邊坡。工作面集水時，可挖臨時排水溝和集水坑，及時排除積水。②做好生活區(qū)的下水管道和雨水井。用水應有固定排放途徑，保證雨后不陷、不滑、不泥濘、不存水、避免浸泡邊坡。③土方施工中，基坑內臨時道路上鋪渣土或砂石，保證雨后通行不陷。④已暴露的樁間土工作面，防止雨水直接沖刷。遇雨時覆蓋塑料布。⑤清槽釬探后，應立即澆注好混凝土墊層，防止雨水泡槽。⑥現(xiàn)場要有5臺左右的備用的潛水泵，遇雨時及時抽水。

2.3.4基坑支護現(xiàn)場施工監(jiān)測

①土體水平位移（測斜），用測斜管埋入被支護土體中。監(jiān)測土體水平位移，共布置測斜點22個，埋深至穩(wěn)定土層。② 基坑坡頂沉降與水平位移監(jiān)測，坡頂埋設測點，布點間距15～20m/點，用經緯儀或全站儀測試。③鄰近建筑沉降，傾斜觀測。距基坑邊30m范圍內建筑，每座建筑設置6～8個測點。④基坑周邊（道路，地下管線）地面水平監(jiān)測，沿道路每20m左右布一個點。⑤地下水位監(jiān)測，共布置6 個水位觀測點。

2.3.5基坑開挖注意事項

①施工單位應與監(jiān)測單位密切配合，做好檢測元件的保護工作。②在開挖前，各監(jiān)測項目應測得開挖前的基數(shù)，不少兩次。③在開挖過程中，一般1～3d測一次。當測試數(shù)據(jù)變化較大或開挖后期應加密監(jiān)測。出現(xiàn)異?，F(xiàn)象應連續(xù)監(jiān)測，應在測試當天向監(jiān)理單位及設計單位提供監(jiān)測資料。④監(jiān)測時間從開挖開始至主體結構施工至±0.00，封底及底板施工完成后，可加大監(jiān)測的時間間隔。⑤在基坑工程施工和使用期內，每天均應由專人對支護結構、施工工況、周邊環(huán)境、監(jiān)測設施等，進行巡視檢查，并做好記錄。⑥監(jiān)測和巡視檢查過程中發(fā)現(xiàn)有異常情況，應及時通知施工單位及設計人員。施工單位應有緊急防范措施，以防發(fā)生工程事故。⑦基坑支護監(jiān)測報警累計值：頂部水平位移 40mm，頂部豎向位移30mm，深層水平位移40mm。道路地面水平位移30mm，管線位移20mm，周邊建筑沉降20mm。

2.3.6支護變形預警要求及應急措施

（1）支護變形預警：當出現(xiàn)下列情況之一時，應立即報警。若情況比較嚴重，應立即停止施工，并對基坑支護和周邊已有建筑物應采取應急措施：①基坑支護結構的最大水平位移大于開挖深度的 1/200 或水平移速率已連續(xù) 3d 大于3mm/d。②基坑支護結構的支撐體系中有個別構件出現(xiàn)應力驟增，壓曲，斷裂，松弛等現(xiàn)象。③基坑支護結構或周圍土體的位移值突然明顯增大或基坑出現(xiàn)流沙，管涌，隆起，陷落或較嚴重的滲漏等。④周圍建筑的結構部分，周邊地面出現(xiàn)較嚴重的突發(fā)裂縫或危害結構變形的裂縫。⑤產地周圍建筑不均勻沉降或傾斜大于規(guī)范規(guī)定的允許值，或建筑的傾斜速率已連續(xù)三天大于 0.0001Hmm/d（H為建筑高度）。⑥周邊管線變形突然明顯增長或出現(xiàn)裂縫，泄漏等。⑦監(jiān)測數(shù)據(jù)達到第監(jiān)測報警值得累計值。

（2）支護應急措施：當支護結構變形過大或出現(xiàn)其他破壞征兆時，采用反壓護土，坑內堆砂袋搶險，采用增加設置支撐和坑內支撐等措施。為了確保安全施工，針對可能出現(xiàn)的幾種險情，制訂相的應急措施。①止水帷幕裂漏的應急措施：當出現(xiàn)此種險情，應視其情況采用導流與內外兩側補救相結合的措施。A.裂漏較輕時，應抓緊施工土釘，盡快噴射混凝土面層；B.裂漏較重并有地下流出時，應先導流，噴射混凝土面層后，堵塞導流管；C.裂漏特別嚴重、大量地下流出時，可在坑外土體注水泥漿或化學漿，然后視其情況酌情選用措施處理。②水泥攪拌樁折斷的應急措施：A.折斷較輕時，可參照處理止水帷幕裂漏的應急措施，盡快設置土釘和噴射混凝土面層；B.折斷嚴重并且土體向坑內不斷位移時，應在坑外緊急卸荷，用人力或機械將外側土體挖出。施工機械作業(yè)時應遠離圍護體，避免人為的增加荷載加大險情。通過卸荷土體穩(wěn)定后，應迅速修整邊壁、設置土釘和噴射混凝土面層。如地下水較大無法噴射混凝土面層，應先采取導流措施。③圍護體滑移的應急措施：根據(jù)監(jiān)測信息推斷圍護體可能發(fā)生滑移時，應立即采取措施。A.坑外卸荷，具體辦法同上相關措施；B.在坑內緊急壘堆砂袋或回填壓載；C.位移較大并有發(fā)展趨勢時，可在坑內設置內撐。內撐可為水平撐或斜撐，可用型鋼或堅固的木料支撐；D.必要時可采取增加或加長水平土釘?shù)拇胧勺们樵谒蓜拥膰o體內設置豎向土釘（注漿）。④坑底土體隆起的應急措施：A.由于圍護體滑移造成的坑內土體隆起，應采取處理圍護體滑移的措施，同時用重物（疊袋、回填土）壓制隆起的土體；B.由于淤泥繞過圍護體流向坑內造成的土體隆起，應在坑內利用重力壓制隆起土體的同時，對圍護體進行加固。設置豎向土釘（注漿）加固圍護體。⑤周邊道路或地下管線破壞的應急措施：造成周邊道路或地下管線破壞的直接原因就是圍護結構位移或坑底土體隆起，因此防止發(fā)生此種情況必須采取預防措施。A.加強施工監(jiān)測，實行信息化施工；B.發(fā)生圍護位移或坑內土體隆起時，應即采取措施處理。⑥地表裂縫的應急措施：A.及時查明地下裂縫原因，采取相應措施阻止裂縫的發(fā)展；B及時用濃水泥漿灌縫。⑦施工中必須注意安全，如遇異常情況，應及時通知業(yè)主及設計單位，采取緊急措施。

3.結語

本工程按上述方法措施，采用木樁、管樁及水泥攪拌樁復合式土釘墻圍護結構，進行地下室基坑開挖施工，取得良好的效果。工程實施后，基坑周邊土體相對穩(wěn)定，基坑開挖與工程回填均較順利完成，給后期工程的順利開展爭得了保貴的時間。施工方根據(jù)工程不同的土質條件和施工技術、設備水平，選擇了合理、經濟的支護方案，較好地提高施工效率，保證了工程質量。該工程先進的施工工藝、良好的工程設備及完善的技術措施，確保了工程竣工和工期的要求。

【參考文獻】

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