建筑深基坑支护施工技术

安志聪

摘要：深基坑工程的施工是一个循序渐进的过程，施工单位应按先设计、后施工的程序施工，并尽量做到边施工、边监测，还要遵循“分层开挖，先撑后挖，随挖随撑，对称均衡，限时限量”的原则，杜绝盲目施工和野蛮施工的现象，加强对整个深基坑施工过程的控制，保证工程顺利、安全地完成。

关键词：高层建筑；基坑支护；施工技术

前 言

近年来，随着大批的高层和超高层建筑的建设，开发商为提高建筑用地率，加之国家有关规范对基础埋置深度和人防工程的要求，多层、高层、超高层建筑地下室的设计必不可少，有的地下建筑甚至有三四层，深的达十多米，于是，地下建筑开挖时的深基坑支护成为一个必要的施工过程。但由于深基坑支护为临时建筑，不在建筑主体施工的范围内，为节省投资、降低成本及加快进度，业主、施工单位往往只强调基坑支护施工的临时性，而忽略了基坑支护施工的重要性、复杂性及风险性，认为只要基础工程完成时，基坑支护未垮掉便解决问题，有的施工单位甚至认为挖一个大坑、简单地处理一下坑壁即可，致使深基坑施工时安全质量事故时有发生，不仅延误了工期，还造成了巨大的经济损失。

一、深基坑支护结构选择

深基坑支护结构选择，一般应先考虑本单位现有施工机构，优先考虑本工程基础桩相同类型桩作为基坑支护结构，如工程桩采用钢筋混凝土灌注桩，则基坑支扩结构应尽量选用这种桩型，其直径可相应选用较小直径，这样可减少进退场费用。当基坑较深围护桩布置允许时，应尽量选用两排支护桩，这种布置方式力学性能较好，前后排桩与桩顶圈梁形成刚架结构，桩间土参与协同工作。改善围护桩的受力状况，达到减少桩的配筋量。当围护桩要求达到防渗要求，基坑深度小于7m，地表杂填土中砖瓦碎片含量较多时，不宜单独选用水泥搅拌桩，搅拌桩改为水泥注浆。北方粘土地区，基坑较深，可选用钢筋混凝土桩加锚杆支护形式，但南方一般不适用，可选用大直径钢筋混凝土灌注桩，桩顶加钢筋混凝土圈粱，转角处加斜支撑。凡是地基土为淤泥，且基坑又较深时，不宜选用钢板桩，选用钢筋混凝土地下连续墙。

二、基坑支护设计

1.基坑支护方案的选择

综合分析基坑地理位置、土质条件、开挖深度及周边环境，该基坑开挖深度较大，为8.0m；位于市中心，场地周边环境较狭小，无放坡开挖条件，场地西侧有供水管道及地下管网通过，场地南侧有供水管，一但有失稳现象发生，经济和社会影响较大。软弱土埋深达12.0m，为当地少见的软弱土基坑；地下水位较高，且基坑底部有强透水性地层分布；地势低，坑顶标高34.02m。

2.支护的结构设计

在工程设计计算中，根据朗肯土压力理论，按悬壁结构考虑，采用等值梁法按桩底固定法求得桩最小嵌固深度为8.40m，已进入中风化岩层。本工程明确采用深埋结构计算法，综合考虑本基坑周边地层所能提供的锚固力，经过多次试算，最后确定实际桩嵌固深度为6.50m，实际桩长14.50m，采用双排锚杆拉结。

3.支护方案与止水帷幕

基坑段采用人工挖孔灌注护壁桩与锚杆联合支护体系。护壁桩桩径φ1000mm，桩间距1.80m，桩芯砼标号C 25。在护壁桩间采用两排锚杆，孔径φ130，入射角35°，锚杆采用锚具锚于2×20槽钢压梁上，锁定荷载50kN。第一排锚杆拉于-2.00m处，锚杆长22.0m，自由段长7.5m，采用2φ32粗螺纹钢筋为拉杆，设计轴向抗拉力400kN。第二排锚杆位于-5.00m处，锚杆长16.0m，自由段长6.0m，采用1φ32粗螺纹钢筋为拉杆，设计轴向抗拉力190kN。

考虑到本场地内进行降水后地面沉降对周边建筑物有影响，本次采用帷幕隔水设计，采用三重管高压定喷形成隔水帷幕，单排，布孔孔距1.40m，帷幕轴线距基坑开挖边线1.50m，帷幕防渗施工地层为基坑壁底部的圆砾④层，摆喷板墙顶部深入不透水层1.00m，标高控制为26.50m，底部深入下伏弱透水地层1.00m，形成四周封闭系统。

三、基坑开挖及护壁施工技术

1.基坑施工

根据基坑设计方案，施工顺序为先施工隔水帷幕，再进行人工挖孔桩及圈梁施工，待其达至初凝强度后，方进行分层土方开挖，并随之分层喷锚及锚杆、压梁等施工，各道工序緊密衔接。

第一排锚杆倾角较大，施工时该排锚杆遇圆砾层时发生垮孔，锚杆长度均未达到设计要求长度，锚杆平均长度为18.0m，现场协调后及时对该排锚杆进行了抗拔试验，其平均抗拔力仅为10.0T，远低于设计要求。通过现场挖开挖情况，场地地下水稳定水位为5.2m，原勘察结果中的2.0m水位实际为填土中上层滞水水位。且根据场地开挖到5.5m的地层出露情况，基坑东侧粉质粘土已出露，与原勘察结果偏差较大。

综合以上情况分析，实际水位的降低使原来的计算使用土压力由298kN/m调减为206kN/m。为保证基坑支护的经济安全，根据第一排锚杆抗拔试验结果对第二排锚杆进行了调整，锚杆长度由18.0m变更为22.0m，采用42钢质无缝钢管作为钻具兼拉杆，杆体穿越圆砾层，进入强风化层2.0m，设计轴向抗拉力330kN，虽两排锚杆抗拔力由590kN调减为430kN，施工结果显示锚杆完全满足抗拉及抗弯要求。

2.雨季挖土施工技术措施

2.1 根据基础大底板的后浇带分布情况，将基坑分为8个施工区域，每层土的开挖顺序为先东、西两边，后中间，并大体上由南向北推进，最后在基坑北边中部收头。

2.2 雨季施工基底土层常出现橡皮土，采取临时铺一层碎石，进行夯击将表层土挤紧。

2.3 如果基坑挖土时出现流砂，必须采取以下紧急预案措施，防止边坡塌方。首先，在局部流砂土体采取抛石块增加土压重，减少动水压力，并采取快速施工。其次，也可在此土体部位采用井点降水，使动水压力方向朝下，使土体保持无水状态，然后快速施工，穿过流砂土体位置。

2.4 雨季施工技术措施在施工前要进行认真技术安全交底，落实每个技术安全责任。

3.变形观测

本次施工在坑缘共设置变形及沉降观测点20个，观测期间建立监测点和观测点系统，在施工期间进行连续的观测，在土方开挖及雨季加密观测，并及时将观测结果反馈给建设和设计单位，按变形量控制基坑开挖的安全。据观测结果，最大位移S=37mm，最小位移9.9mm，最大位移速率为0.183mm/d～0.794mm/d；最大位移点在桩顶，最小点在桩底，桩身位移沿深度方向基本上呈线性变化；挖孔桩位移基本处于稳定状态，与计算结果基本吻合。

四、结束语

随着经济建设的迅猛发展，大型的高层建筑在城市中大量涌现。为了确保建筑物的稳定性，建筑基础必须满足地下埋深嵌固的要求，建筑高度越高，其埋置深度也就越深。深基坑的护壁不仅要求保证基坑内的作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。

参考文献：

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[2]张雪松.建筑基坑支护工程安全的影响因素分析[J].黑龙江科技信息，2007（13）：262.

[3]龚晓南等著.深基坑工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.