基于某广场深基坑工程施工技术探讨

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【摘要】该文结合工程实例，探讨了深基坑围护设计与施工的技术要点，以及土方开挖施工注意事项，以使本工程顺利完成土方开挖和地下结构施工。

【关健词】深基坑；围护设计与施工；钻孔桩施工；降水设计；土方开挖；监测

南通某广场将建2栋高95 m的商务楼，2栋高24 m的商业展示楼及地下超市、车库等。基坑东西宽120 m， 南北长200 m， 面积29566 ，挖深约11 m，局部深坑开挖深度为12.60 m，13.50m及15.05m。各拟建物下的土层变化基本平缓，表层普遍由三合土组成，其下为松散的素填土；较深层土质不均匀，含云母屑，层中夹砂重，呈粘质粉土和砂质粉土状。根据埋藏条件，地下水可划分为浅层1.00～1.50 m潜水及3.00～17.00 m微承压水。

1 工程特点

本工程是一项较大的综合性工程，施工工期紧，涉及领域多，综合性强，工程质量要求高，给施工增大了技术难度，主要特点如下。

1.1 地下管线多且复杂：施工区及周边范围内地下管线复杂，有污水管、电力电缆、雨水管等，施工前须对搬迁的和原地保护的地下管线妥善处置， 施工期间须认真落实地下管线保护措施，确保正常使用。

1.2 地面交通繁忙：施工期间须精心组织并合理布置社会车辆的交通流向，确保交通状况基本正常。

1.3 环境保护要求高：由于周围有居民区，施工期间必须高度重视环境保护问题，特别是扬尘控制。

1.4 施工技术难度大：施工区场地下由较多回填土、石块及三合土组成，且南通地区冷热季和干湿季区别明显，极有可能发生冬期施工。

2 深基坑围护设计与施工

2.1 总体部署

结合上述特点，围护工程拟采用三轴搅拌桩止水，钻孔灌注桩结合2道内支撑。根据不同区域的挖深及环境要求， 分别采用不同桩径及间距的钻孔灌注桩做基坑围护。所有坑边、电梯井和集水井深坑，用二轴水泥土搅拌桩进行加固。坑内支撑节点下设立柱桩，立柱桩坑底以下部分为0.8m 钻孔灌注桩， 基坑底面以上为型钢格构柱。先施工止水帷幕， 后施工钻孔灌注围护桩、立柱桩及坑内加固，最后按工况顺序挖土、施工支撑及地下室等。围护工程平面见图1。

图1 围护工程平面图

2.2 设计参数

采用PAS－220－3J 中空三轴搅拌钻机套打一轴3850＠1200 mm桩作止水帷幕，有效桩长18.0 m，水泥掺入量20％，搅拌桩与灌注桩净间距175～200mm。根据不同区域的挖深及环境要求， 钻孔灌注桩分别采用950＠1 100 mm，950＠1150 mm，1000＠1150 mm和1050＠1 200 mm， 坑内加固采用2700＠1 000 mm双头搅拌桩，坑上桩长3.2 m，坑下桩长4.0 m，水泥掺入量15％（坑上8％）， 采用42．5级普通硅酸盐水泥， 水灰比0.5。非栈桥下立柱桩有效桩长20 m，栈桥下立柱桩有效桩长25 m，混凝土采用C30（水下提高一级），基坑底上的型钢格构柱，为4L140×140×16 mm（非栈桥立柱）、4L160×160×16 mm（栈桥立柱）钢格构柱，非栈桥下钢格构柱插入灌注桩内2.5 m，栈桥下钢格构柱插入灌注桩内3.5m。坑内设2道现浇钢筋混凝土框架支撑。

2.3 施工要点

2.3.1 三轴搅拌桩施工

SMW工法三轴水泥土搅拌桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量20％，采用三轴动力装置及DH－608型桩机配29m桩架。机械设备沿三轴水泥土搅拌桩轴线移动，采用跳槽式双孔全套复搅式施工方法套钻。依此循环直至三头水泥土搅拌桩围护体成型。水泥土搅拌桩为基坑内外的隔水帷幕， 不允许出现施工冷缝。若出现超过10 h的冷缝，需采用搭接套钻或在后排补桩的工艺。

根据设计所标深度， 钻机在钻孔和提升时采用两种不同的速度，注入不同掺量的水泥浆液，并采取高压喷气在孔内使水泥土翻搅拌和， 桩底部分须重复搅拌注浆，以保证整桩搅拌充分均匀。

2.3.2 二轴搅拌桩施工

搅拌桩分3 次喷浆搅拌下沉。第1次喷浆提升搅拌： 当动力头到达设计位置后，启动压浆泵，经送浆管，再经过流量仪送浆约1～2 min（按送浆管长短而异）， 确认浆液到达孔底后20～30 s，开始慢速提升搅拌， 提升速度控制在0．6 m／ min左右，提升过程中应保持喷浆连续，提升至设计桩顶以上0.3m处，停止送浆复搅下沉。第2次搅拌下沉： 下沉速度控制在2.00 m／ min左右，下沉至设计桩底标高。第3次搅拌下沉： 下沉速度控制在2.00 m／ min左右，下沉至设计桩底标高。

2.3.3 钻孔桩施工

选用大于桩径10cm 的钢制护筒，埋入深度以满足隔离杂填土并防止孔口塌陷为准。护筒四周间隙用粘土回填并捣实，以确保护筒稳定牢固。采用正循环回转钻进方法，钻头选用单腰带三翼锥形钻头。通过3PN泥浆泵将循环池内的泥浆泵入钻杆内，从钻头喷出，钻头切削土体形成的泥浆从钻杆与孔壁的环状间隙内上返至孔口，再通过立式排污泵或泥浆沟排入循环池，从而形成泥浆循环系统。水下混凝土灌注时根据孔深配置导管长度，并按先后次序下入孔内，导管口至孔底距离控制在500 mm 范围内。清孔结束后，在30 min内倒入足够的初灌量， 以满足导管初次埋入深度超过2 m的要求。经计算初灌量混凝土体积为2.26m3。

3降水设计与施工

根据本工程勘察报告， 拟建场区地下水按埋藏条件可划分为浅层潜水及承压水。为确保基坑顺利开挖，浅层潜水设置疏干降水井， 承压水采用减压井进行降水。降水井平面布置见图2。

图2降水井平面布置图

3.1 疏干降水设计及施工

经计算确定坑内疏干井数量为55口。考虑到周边环境复杂，拟布置疏干井数量为130口。根据基坑开挖深度及地层分布特征，确定疏干井深16.00 m。降水运行与基坑开挖施工互相配合， 开挖前须保证有2周左右的预抽水时间。开挖阶段的降雨积水派专人负责及时抽干。降水运行阶段对坏泵应及时调换。降水开始时可将水排在±0.000平台上，随施工进程和减压井、混合井的运行，疏干井井管可以分割，井管暴露部分随开挖进度分层分割并回收。基坑开挖到底后，直接拔除疏干井，不需封井处理。

3.2 减压降水设计及施工

为有效降低和控制承压含水层水头，确保基坑开挖施工顺利进行，需降低微承压水的水头，故布置4口减压井，降水井成孔孔径600 mm，钻进设备采用GPS－10型钻机或ATG－200型钻机。井深均为27.00 m，过滤器长7.00m，壁厚4mm，桥式过滤器外包30～40目滤网，孔径650mm，井管和过滤器外径273mm。工艺流程为：准备工作钻机进场定位安装开孔下护口管钻进终孔后冲孔换浆下井管稀释泥浆填砂止水封孔洗井下泵试抽合理安排排水管路及电缆电路试抽正式抽水记录。基坑降水井结构参数及井群数量等详见表1。

4 土方开挖

本工程基坑面积约29600， 挖土总方量约35万m3。根据现场条件及基坑围护设计特点，将整个基坑分成1，2，3，4四个施工区。土方开挖过程中， 须对钢格构支承柱四周的土方均匀开挖， 以防单侧挖土对钢格构支承柱产生过大的侧向压力。开挖过程中，土方边坡按1∶1．5～1∶2放坡。开挖分三阶段进行，开挖及架设支撑顺序见图3。

图3土方开挖及架设支撑平面示意

4.1 第一阶段：土方开挖至－2.950 m，即第一道支撑的底标高（围护桩圈梁底面标高），进行第一道钢筋混凝土支撑及栈桥施工。为缩短工期，打桩和挖土考虑流水搭接， 宜在桩超过75％工作量时启动第一道支撑土方开挖施工。

4.2 第二阶段：须待第一道支撑和栈桥的混凝土强度达到设计要求后，才能进行第二阶段土方施工。分两层开挖至相对标高－8.300m（－8.300m为第二道支撑底标高，挖土厚度5.35m）。

4.3 第三阶段：须待第二道支撑的混凝土强度达到设计要求后，才能进行第三阶段土方施工。分两层开挖至地下室底板垫层底标高－11.600～－12.300m （挖土厚度3.30～4.00m）。

5 监测

本工程周围环境较复杂， 为确保地下工程施工期间支护结构和邻近建筑物、地下管线的安全，须采取理论分析与现场工程测试相结合的做法，即信息化施工。监测内容主要包括：围护结构顶部垂直（沉降）和水平位移，围护体侧向变形（测斜），支撑轴力，立柱沉降；坑外地下潜水位，坑外地下微承压水位，周边地下管线沉降及位移监测，周边建筑物及路面沉降监测等。

6 结语

经上述周密部署， 本工程已顺利完成土方开挖和地下结构施工，周围环境和建筑物、市政管线得到了很好的保护。

随着城市建设的发展， 地下空间的开发利用更广泛，要求深基坑施工向大深度、大跨度发展。三轴搅拌桩加灌注桩作为挡土围护结构的设计施工、基坑支护系统和坑底稳定和市政环境保护等方面仍有许多新课题需要研究和实践。对此类工程要采取多方面可靠的保证措施，并考虑季节性施工等诸多因素，周密部署，科学安排。

参考文献

[1]DGJ08－11－1999，地基基础设计规范［S］．

[2]DBJ08－202－92，钻孔灌注桩施工规程［S］．

[3]DBJ08－61－1997，基坑工程设计规程［S］．