高层住宅建筑基坑支护施工技术

关键词：基坑支护；周边环境；水文地质；深层搅拌桩；锚杆监测 

　　近年来，为了缓解用地紧张问题，高层住宅建筑的建设逐渐增多。由于高层住宅建筑上部荷载较大，为了维持结构稳定和利用地下空间，因此，基础埋深较大，基坑支护就成为了工程施工极为关键的环节。它是确保主体工程基础部分顺利实施的关键，它直接影响到工程的经济效益、工程进度、施工安全等方面，因此，对基坑支护技术的选择一定要合理、科学，而支护技术的施工质量也要严格控制，这样才能确保深基坑工程顺利进行。 

　　1工程概况 

　　某高层住宅建筑工程，高28层（副楼2层），地下室1层，基础设计为预应力管桩，基坑开挖深度自然地面下-5.3m，开挖深度较大，地下作业的时间长，受台风、暴雨的影响较大，须进行基坑开挖支护，才能有效地保证土建工作的顺利进行。 

　　2周边环境条件 

　　拟建基坑南部距河边约300m，地下水的渗透比较快。拟建建筑物周围较空旷，大部分场地具备放坡空间，但东侧受围墙及市政道路的影响空间有限。针对周边环境的约束条件，分别采用水泥土深层搅拌桩+锚杆与放坡形式。 

　　3工程地质 

　　一层土为素填土，分布于场地东北角，堆填时间约为3～4年，层厚0.6～1.1m，平均值0.84m，γ、C、φ值地质报告未给；二层土为粉砂，分布于全场地，以粉细砂为主，局部含贝壳碎屑，层厚6.4～9.0m，平均值7.39m，γ=19.1KN/m3、C=23.5Kpa、φ=29.7°；三层土为粘土，分布于场地东侧，韧性中等，无摇震反应，层厚1.3～3.1m，平均值2.37m，γ=17.7KN/m3、C=17Kpa、φ=5°；四层土为粉质粘土，分布于场地东侧，韧性中等。 

　　4基坑支护思路 

　　（1）设计原则：基坑支护设计遵循“安全、经济、合理”的基本原则。 

　　（2）开挖方式：基坑周边比较宽敞，可以充分利用场地优势，采取自然放坡卸载开挖。根据不同的场地环境采取不同的放坡比例，采取不同的支护措施。 

　　（3）支护条件：据勘察结果，基坑开挖深度范围内的土层x为素填土和粉砂，为松散及饱和土，土的性状一般，1：1放坡开挖条件下能自稳，无须采取其它支护措施；1：0.6放坡条件下坑壁不能自稳，需适当的支护措施后方可开挖取土。 

　　（4）周边环境：基坑的东侧为围墙和市政道路，距离基坑开挖边线约12m、其它三侧较为空旷。基坑南侧靠近河边，地下水补给比较快。 

　　（5）地下水的防治：基坑开挖必须作好地下水的控制，地下水的控制是深基坑支护中的重要的一个环节，当土的含水层被切断，水会不断的涌入基坑，造成流砂现象、边坡失稳。该段地下水相当丰富，砂层比较厚，如不作好水的治理基坑是无法开挖到设计标高，同时地下室基础也是无法施工。本工程地下水埋藏较浅、地下水外援补给比较快，采用降水法完全降低基坑中地下水位以满足施工要求时，降水水头降差不少于5m，估算需要布置29口降水井左右，降水历时至少到基坑完全回填为止，时间费用等不经济，且场地西侧有售楼部、北侧为规划路，大面积降水时会引起地面沉陷变形，潜在的负作用较大，降水不是本工程的最佳选择。为此，宜合理选用防治场地地下水的方法。结合场地条件，本方案设计时采取防渗止水帷幕方式为主，即基坑东侧采用深层搅拌桩作为止水帷幕，坑内采用轻型井点进行明降。 

　　5支护结构参数设计及计算 

　　本工程开挖深度按自然地面下-5.3m计算，基坑等级按二级考虑，基坑侧壁重要性系数取1.0。地下水埋深按1.1m计，坑内土不考虑加固效应，坑底地下水降至基坑底以下0.5m。（设计岩土参数见表1） 

　　5.1 基坑东坡支护结构参数如下： 

　　深层搅拌桩 

　　基坑东侧设置双排，北侧和南侧各设置20m长单排，与东侧相连，形成U形。桩长L=8.5m，桩径Φ500mm，中心距@350mm，咬合厚150mm，水泥掺量15%。 

　　（1）锚杆和注浆花管 

　　锚杆为普通式锚杆。锚杆水平间距为1.4m，型号为Φ50×3mm，长度12m。锚杆浆体采用纯水泥浆，注浆压力为0.3MPa，水灰比为0.45～0.5：1，浆体设计强度为20MPa。锚杆定位支架沿杆体轴线方向每隔2m设置一个。注浆花管采用Φ48×2.5钢管，与锚杆杆体绑扎在一起，底端2/3长度打花眼，花眼直径5mm，间距150×150，采用冲击器打入基坑，待喷射砼初凝后注浆花管采取高压注浆，注浆水泥采用32.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.4～0.45。注浆压力不小于2Mpa。设置2根14a槽钢横梁2道，锚杆与槽钢敢接。 

　　（2）钢筋网 

　　基坑开挖后立即人工修整边坡、敷设钢筋网，网筋Φ6.5，网格250×250。 

　　（3）喷射砼 

　　喷层厚度6cm，砼强度C20。 

　　（4）锚头加强筋 

　　锚头加强筋采用Φ16钢筋，横向采用通长钢筋，竖向采用L=0.4m，布置在锚管的两侧，与通长筋焊接，形成“井”锚筋。 

　　5.2 基坑北坡、南坡、西坡支护结构参数如下： 

　　（1）钢筋网 

　　基坑开挖后立即人工修整边坡、敷设钢筋网，网筋Φ6.5，网格250×250。 

　　（2）喷射砼 

　　喷层厚度6cm，砼强度C20。 

　　6 材料要求 

　　（1）注浆材料为水泥净浆，水灰比为0.45～0.5：1，用PO32.5普通硅酸盐水泥。注浆管采用压力塑胶管。浆液应搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完，严防石块、杂物混入浆液。 　　（2）深层搅拌桩水泥采用PC32.5普通硅酸盐水泥。 

　　（3）坡面钢筋网采用Φ6.5钢筋，锚管锚筋Φ16。 

　　7 施工技术要求 

　　（1）若场地内及附件地下埋藏有地下管线，土方开挖和锚管施工影响范围内的地下建（构）筑物和地下管网等的埋藏情况，详细核对施工影响范围内的地下管网布置图，采取迁移、避让（如对锚管位置进行调整）和保护措施，避免破坏工程桩及地下管网，造成损失，并对周边建（构）筑物的现状进行拍照、取证。 

　　（2）基坑开挖之前，必须准确放线；并做好挖土机械、运土车辆的通道布置、挖土顺序及堆土位置的安排，严禁将挖出的土堆置于基坑周边。 

　　（3）基坑施工时采用中心岛式均衡逐层分段开挖。 

　　（4）每层土方开挖之前必须待上层锚管达到设计强度的70%并施加预应力后方可开挖。锚管施工与土方开挖之间必须密切配合，逐层分段开挖，每段开挖长度不宜大于20m，每层开挖深度必须严格按照支护施工要求进行，一般不宜大于2.5m，不得超挖也不得欠挖。 

　　（5）合理安排基坑土方开挖顺序，使基坑坡面暴露时间最短，土方开挖不得碰撞已经施工好的支护结构及喷射砼，土方外运时应注意防止损坏排水沟、护栏等设施。 

　　（6）基坑土方开挖应采取逐层分段跳挖并清坡，挂网喷射砼面层，一次性开挖长度应控制在20m之内，开挖深度控制在2.5m之内并与锚杆搭设位置相对应，开挖后迅速修整坡面、敷设钢筋网片、喷射砼。 

　　（7）基坑排水采用两级轻型井点进行基坑降水处理，坑顶、坑底均设置排水沟，坑顶排水应在土方开挖前设置，放坡坡面应设置泄水孔，在每级放坡离坡脚70mm设置一排，横向泄水孔间距为2～3m。材料采用Φ50PVC管，每段长50cm，伸入土体部分应设滤水孔，并用丝网包扎，外斜5%。井点宜在开挖前一周进行抽水。 

　　8 监测及应急措施 

　　（1）基坑开挖前应在基坑边缘2～3倍基坑开挖深度范围内约按30m间距设置一定数量的监测点、基准点。监测点、基准点应在基坑开挖之前布置。在施工期间妥善管理，监测频率为：基坑开挖期间或暴雨天每天观测一次；支护施工时2～3天观测一次，基础施工期间每周观测一次；雨季或基坑出现异常情况时应根据实际情况增加观测频率；监测周期为基坑开挖至回填完毕的整个过程。监测报警值为基坑顶部水平位移≥30mm，垂直沉降≥20mm；如发现水平位移及沉降过大或基坑有失稳的征兆，应立即采取应急抢险措施。 

　　（2）变形控制 

　　基坑开挖后预计场地周边范围将产生一定程度的变形。预测的变形程度如下表：  

　　（3）基坑开挖之前，首先编制应急预案，并将具体的措施落实到现场人员，对可能危及到的人员及财产进行疏散；平时准备好编织袋，并在场内保证有一台挖土机可以随时调用，若发现位移量增大且不收敛，应立即用砂袋和挖土机向坡脚回填反压、临时增设内支撑或角撑等方法。应急处理稳定后，可采用增加锚杆等措施加强。 

　　（4）施工过程中如发现揭露地层与岩土工程勘察报告出入大时应及时通知勘察和设计单位，待根据实际情况作出设计变更后，方可继续施工。其它未尽事宜，按相关规范要求执行。 

　　9结束语 

　　基坑支护是确保基坑工程顺利施工的重要保障措施。因此，在支护设计及方案选取过程中，工程人员应结合施工现场的地质条件、基坑周围环境状况等因素，选取最合理、经济的支护方式。实践证明，本工程采用的支护技术方案是有效、可行的，施工结束至今，基坑开挖后支护体系的稳定性得到了保障，均未发现任何异常情况。 

　　参考文献 

　　[1]曹辉仔.某工程深基坑支护施工设计探讨[J].广东建材.2012年第04期 

　　[2]李士辉.深基坑支护结构设计与施工[J].科技与企业.2012年第23期