浅谈深基坑支护施工技术

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摘 要：深基坑支护工程是高层建筑基础工程施工中的难点和重点，作者是结合多年工作经验以及工程案例，针对案例中的深基坑开挖支护技术作出了相关的阐述分析。

关键词：深基坑；开挖；支护施工技术

1 工程概况

某深基坑工程划分为东西二区，西区地下2层，平均挖深为8.40m，开挖最大深度达10.30m，属I类基坑标准；东区地下1层，平均挖深4.65m；基坑开挖面积29700m2，其中东区约1.25万m2，西区约1.72万m2。该工程基坑围护西区北侧、西侧均采用长17m的+800mm钻孔灌注桩，南侧及西北角采用长18.5m的+900mm钻孔灌注桩，围护桩内侧与圆环支撑结合部位的基坑底部布设宽1.2m、1200mm@1000mm、长3.5m格栅形密排高压旋喷桩加固基底土体，围护桩外侧采用单重管500mm高压旋喷嵌缝桩作止水；东区丰要采用长15m的+600mm钻孔灌注桩。±0.00相当于黄海高程3.65m，现有自然地坪相对标高-0.8m。

2 施工安排

2.1 挖土分区 根据本基坑围护设计要求，先施工西区到地下1层顶板并爆破支撑后再开挖东区，按先西区后东区来划分木基坑挖土作业区域与挖土标高、层次。根据本工程基坑的特点，拟将西区按后浇带划分为A、B、C、D4个区，东区划分为E、F、G、H4个区。具体划分位置及估算积如图1所示。

2.2 挖土分层 根据冠梁及支撑位置，在木基坑立而上划分为：① 西区3个层次，第l层为冠梁底标高以上，称Al层或B1、C1、D1层；第2层为支撑梁底以上到冠梁底以下，称A2层或B2、C2、D2层；第3层为支撑梁底到基础底板垫层底以上部分，称A3层或B3、C3、D3层。②东区分2个层次，第l层为围梁底以上，称1层；第2层为围梁底至基础底板垫层底以上，称2层。坑中坑部位按分区位置称之为某区坑中坑，坑中坑涵盖木基坑垫层底以下所有各不相同的承台、集水井、电梯井、地梁等。具体分层安排如图2所示。

2.3 挖土顺序 总体平面由西向东、由南往北逐步退挖，即：B―C―A―D区和E―F―G―H区，西区在开挖第3层时，圆环四周土体应均匀开挖，先挖去角部土体，再开挖围梁与圆环结合部位土体，应逐步留出平台作搭接。

3 挖土方法

3.1 施工顺序 前期现场准备同时挖冠粱处内外侧土体外侧修平台及放坡内侧从冠梁内边线垫层底向内开挖冠梁施工挖冠梁下至单道支撑梁垫层底土方设围梁及支撑粱人工边修坡边设基坑外侧坡面及地表混凝土面设集水井与排水沟分层放坡开挖土体至各区域地下室底板底设计标高人工边修土边浇混凝土垫层设集水井及排水沟挖承台及地梁土体并设垫层及砖模挖坑中坑土体至设计底标高并设垫层及砖模做防水、扎筋、包模、浇混凝土大底板设底板处换撑带混凝土地下2层主体结构施工至地下1层设地下l层楼板处换撑带支撑梁拆除内支撑地下主体结构向上施工外壁墙板防水处理土方分层回填夯实结构同时向上施工。

3.2 挖土原则 按“大基坑小开挖”和“先支撑后开挖，分步、分区段、分层进行”的原则实施。本次挖土中，西区第2层土方按2层分台阶放坡开挖，第3层土方按3层分台阶放坡开挖，平均每层厚约1.65～1.85m；东区第2层土方按2层分台阶开挖，第1层1.5m，第2层0.9m，其它均为一次性挖到计划标高。

3.3 挖土方法(仅以西区为例) (1)第1层土方(-2.55～0.8m)深约1.75m，采用敞开式挖土，一次性挖到底标高，直接装车外运。挖此层土方时留出中心岛，中心岛外边线距圆环内侧约30m。另外，在挖去其它地方的表土时，若土质坚硬或含有塘渣瓦砾，则可留置一部分放在中心岛，待冠梁土方全部挖完时，将中心岛环岛车道予以修整，不足部分外购，外购要求采用塘渣掺杂的瓦砾作道路的面层。对于冠梁部位土方，要求将基坑外侧按图3所示进行开挖，并在做好冠梁后回填密实。

考虑到中心岛如果留设而积太大，留士过多则会直接增加和影响第3层的出土压力，为此，在木层土方开挖中，将中心岛的中心部分挖到-2.55m，只留下环形出土通道和3个车辆回转场地(每个面积200~300m2)，这3个回转场地均与中心岛形成一个整体。挖去中心岛中部上方后，按1∶1.5留安全上坡，此处留坡只需保证场内道路的安全即可。

(2)第2层土方(-4.45~-2.55m)需要等到冠梁混凝土强度达到设汁要求后才能开挖。在西与东区交界处，由 此时东(-0.8m)、西区(-4.45m)上方高差达3.65m，为保证交界处东区土方边坡稳定及安全施工，需要对交界处以东进行卸载。第2层土方需要将中心岛及道路标高一同降到-4.45m，在挖去中心岛道路的同时，应将原有环岛通道(-0.8m)上的塘渣瓦砾斗砂壳层尽最大可能下翻到-4.45m标高上作环岛道路面层，不足部分外购补填压实，为第3层上方开挖作好道路准备，环岛道路外边线离圆环支撑梁外侧约20m。在挖完此层上方并完成支撑梁混凝士浇捣后，必须立即修复好东、西区交界处的出土通道，-4.45m标高处的中心岛环路在轴处与出土通道平台(见图4)按1∶10放坡。图4中，YL一1设计标高为-3.3m，而支撑梁和此处出土口板顶标高均为-3.5m，二者高差200mm，此处载重车经过时必须使二者均为架空状态，对此，采用如图4所示的处理办法，以确保支撑系统的安全。

(3)第3层挖土须等到单层支撑梁全部施工完毕且混凝土达到设计要求强度标准值的90％后方可开挖。最后一层土方开挖应严格按照设计要求进行，圆环周边均匀开挖，混层需要先挖去支撑梁下的角部土办，然后再挖圆环与围梁相切部位土方。支撑梁角部土方开挖，采用支撑梁上部站立挖机与支撑梁底进入挖机相结合的办法进行，主要以底部挖机转土为主。挖机在梁上挖土时，必须要确保支撑梁的安全并落实对支撑梁的保护措施。

在角部土方已经基木挖出的情况下，剩余部分为无支撑区域，无支撑区域范围内随着挖土进度，需要将中心岛逐步后退，为了使A，B，C区范围内不因挖土没有到位而影响后续工序的全面展开，拟将中心岛周边朝D区方向逐渐缩小，最终缩至D区出土通道附近。挖到⑩轴处收尾时，采用长臂挖机挖完最后剩余土方。

4 主要施工技术要求及措施

4.1 围护结构施工要求 钻孔灌注桩施工要求

本方案围护桩为+750、+800钻孔灌注桩，其施工要求主要如下：

(1)围护桩施工要求同工程桩，应严格按照行业标准《建筑桩基技术规范(JGJ94-2008))要求施工，相邻桩施工间隔时间应大于48h；

(2)支护桩桩身混凝土强度等级为C25；

(3)打桩施工顺序为跳打法，钻孔灌注桩要求打一跳二；

(4)桩位偏差不得超过50ram，否则会影响相邻桩及环梁施工：

(5)支护桩施工期间加强对周围土体及邻近工程桩变位观测，若发现异常变位，及时采取相应措施；

(6)先施工三轴水泥搅拌桩后施工钻孔桩。

三轴水泥搅拌桩主要施工要求 (1)各参数的选取

水泥浆配合比：水灰比1∶1.3可根据现场实际情况适当调整；水泥用42. 5型普硅水泥；水泥掺入量为土重的20％，施工单位应做出施工工艺(主要是浆泵量与提升速度配合)设计并在施工中认真执行。

(2)三轴搅拌桩为+850@1200。每桩间套打一枚，要求施工定位偏差不大于5cm，垂直度偏差不大于桩长的1％，拆接管时必须复喷搭接150mm。

(3)先施工三轴水泥搅拌桩后施工围护钻孔灌注桩。

(4)质量检验：建议在成桩28d后钻孔取芯进行试压。钻孔过程要求全取芯以判定桩身连续性。要求试块q>1.5MPa。

梁主要施工要求 (1)各梁应严格按照((GB50204―2002规范》施工梁项标高差不大于50mm，各梁中轴线弯曲矢高不超过20mm，应布设好钢筋后一次性连续浇捣混凝土。

(2)各梁混凝土强度等级均为C30。为提高混凝土的早期强度，可在压顶梁的混凝土中掺入MN早强减水剂，并用草包覆盖。

(3)压顶梁

围护桩完成后，即进入挖土和钢筋混凝土支撑的施工，首先挖除支撑范围内土方到桩顶标高。修凿围护桩，使桩顶钢筋主筋锚入压顶梁中(≥30d)，围护桩嵌入压顶梁50mm，确保支撑压顶梁、围护桩共同工作。挖土中注意保护支撑桩柱。混凝土完成后，注意保养，待混凝土强度达到70％后，再进行下层土方开挖。

4.2 土方开挖施工要求 (1)土方施工单位应专门编制挖土方案，并由设计、监理单位认可。

(2)施工程序：三轴水泥搅拌桩施工支护钻孔桩施工设地表排水明沟及地表集水井第一道支撑体系施工分层阶梯式开挖土体至第二道支撑体系底设置第二道支撑体系挖土到地下室底板底标高人工边修土边设坑底垫层设坑底集中排水一挖地槽至承台及地梁底标高，并设好垫层施工基础梁板做地下室柱及混凝土墙壁分层回填夯实向上作业。

(3)挖土至底板垫层底标高后，先施工底板垫层，底板垫层有一定强度后，再局部施工承台。

(4)机械挖土时必须注意：挖土深度严禁超过设计标高，避免扰动开挖面以下的坑内土体原状结构，不得损坏工程桩及围护结构。

(5)机械挖土至离设计标高200~300mm后，立即进行修土和设垫层，并必须在24h内完成

(6)基坑挖土应采取边挖、边凿、边铺、边浇、边砌的施工方法，保护基坑土体不长期暴露，确保基坑稳定。

(7)基坑内挖出的土方及时外运，基坑四周6m范围内不得堆载，支撑上面不得停留机械，否则会使围护结构变形过大，影响基坑安全。

(8)采取信息化施工，强化和完善变形监测，要及时反馈信息，指导施工。

(9)为控制围护桩变形，挖土时，先进行四周开挖5m宽度后，立即施工混凝土垫层，达到一定强度后形成刚性支撑，然后再往后退挖，大面积施工。

4.3 止水排水措施 (1)在基坑工程施工期间，做好地表排水，防止坑外雨水流入基坑。在基坑外侧压项梁上设置砖砌排水蓄沟，截面为300宽×400高。

(2)在坑内四周每隔20m设置若干个500×500~600的集水井，用砖砌护壁，以便及时用水泵把坑内积水排出坑外。

(3)坑内做好降排水措施，必要时采用井点降水或深井降水。

4.4 位移监测措施 基坑开挖及支护工程应尽可能降低对周围环境的不良影响，达到安全开挖，同时要尽可能降低开挖围护费用，设计计算往往受实际情况限制而不一定符合实际情况，因此必须采取监测措施，用监测数据反馈来调整处理施工中的突况。

(1)围护结构顶部水平位移监测

(2)深层土移监测

在场外共布置测点，测斜管埋置深度约20m，在土体开挖前埋设，采用钻孔埋管后用CX一03型测斜仪每日监测一次，具体的监测技术要求等应符合《JGJ120―99规程》并参照(DBJ08―61―97规范》。

(3)沉降观测

在基坑内外土体设点进行沉降观测，掌握基坑开挖过程中基坑内土体隆起，基坑外土体沉降等情况。

(4)支撑轴力监测

在主要支撑梁上设置钢筋应力计，及时观察支撑轴力变化随挖土工况的不同变化情况，指导基坑开挖速度和顺序。

(5)支撑立柱桩沉降监测

(6)水位变化监测

(7)监测报警值

结合地区经验，各基坑开挖监测变形报警值将在施工图设计中进一步明确。

(8)基坑开挖初期，深层土移及水平位移每天观测一次；当接近坑底至坑底垫层浇前，每天观测一次或两次，有特殊要求可增加观测频度；垫层施工完毕后至基础底板浇筑完成期

间24d观测一次，以后适当放宽。但若在基坑开挖期间出现观测数据变化较大或遇恶劣气候等异常情况时，需适当加密观测次数。

5 结束语

工程实践表明，只要精心施工，合理安排，在软士等特殊地基的深基坑开挖中，仍然能取得预期的满意效果。