某工程深基坑支护施工技术探讨

周志华

摘要：本文作者结合具体工程实例，对基坑支护体系进行分析，并对施工过程中遇到的问题进行讨论，针对性地提出了一些建议。

关键词：基坑支护；钻孔灌注桩；深井降水

１工程概况

某工程由主楼和裙楼及地下室组成，基坑呈长方形，距离基坑长边一侧不到10m有并排基坑的数栋已建建筑物，另一长边是在建工地，正在施工预应力管桩，本工程建筑面积约94000㎡，地下车库建筑面积为43000㎡，基础采用钻孔灌注桩的筏板基础，根据基坑工程的开挖深度、环境条件和地质条件等情况综合考虑，靠近已建建筑物的采用钻孔灌注桩加压顶冠梁和水泥搅拌桩止水帷幕的围护设计，其它三面采用土钉墙支护结构设计，同时采用简易深井降水的基坑围护设计方案。

２水泥搅拌桩施工工艺

桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.5m→重复搅拌、下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

３水泥搅拌桩施工

a)搅拌桩机：深层搅拌桩机及相应的辅助设备（灰浆泵、灰浆搅拌机等）。

b)制备水泥浆：按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗。

c)预搅下沉：待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测表控制(一般为0.38~0.75m/min)，工作电流不应大于40A。搅拌机下沉时开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转。搅拌机预搅下沉时，不宜冲水；当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。搅拌时不允许出现搅拌桩头未到桩顶浆液已拌完的现象。一旦因故停浆，为防止断桩和缺浆，搅拌机应下沉停浆点以下0.5m，待恢复供浆后再喷浆提升。

d)提升喷浆搅拌，搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机（一般为0.3~0.5m/min）。成桩要控制搅拌机的提升速度和次数，使连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送必须连续。

e)重复上、下搅拌，搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空，为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。

f)清洗，向集料斗注入适量热水，开启灰浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆，直到基本干净，并将粘附在搅拌头上的杂物清洗干净。

g)移位，重复上述步骤，再进行下一根桩的施工，一根接一根搭接，即成壁状加固体，几个壁状加固体连成一片，即成块状。

4钻孔灌注桩施工工艺

放线定桩位→挖导槽→埋设护筒→钻机定位，调整垂直度→成孔→第一次清孔→测孔深、沉淤→下钢筋笼→下导管→第二次清孔→测沉渣→安放隔水栓→灌注水下混凝土

根据具体情况，在原先水泥搅拌桩止水帷幕基础上打入单排Ф800@1000钻孔灌注桩，采用跳打法进行，钻孔灌注桩作为挡土桩，在桩顶浇筑压顶冠梁，利用压顶冠梁作为支撑系统的围檩，并在支护薄弱的角部用钢筋混凝土浇筑角撑进行支护。

5深井降水基坑围护

简易深井具体布置为：基坑边深井间距为16m，基坑内部深井间距为20～22.6m，西边靠城市支路边的深井深度为12m，其余深井深度为15m。

深井施工工艺：

施工机械为高压三枪冲孔器及其配套设备一台套，采用高压水稀释循环钻进成孔，开孔口径700mm，一径至底。

a）测放井位：按降水井布置图测放井位，孔中心偏差<±0.50m。

b）井管制作：采用直径300mm波纹管，井管底部8.0m范围设置直径16mm透水孔，孔间距150mm，外包60目尼龙网三层，70目钢丝网一层。

c）下井管：下井管前必须测量孔深，孔深达到设计要求，下至设计深度后，井口固定居中。井口用铁丝网和尼龙网包扎好，以防砂粒进入。

d）填料：下好井管后，填料采用瓜子片和圆砾砂，填至地面以下2m。

e）洗井：用清水灌抽洗井，将泥浆水调出，直到水清不含砂，管内沉淤干净为止。

f）安泵试抽：将清水泵放至管底，进行抽水，直至水泵上水清澈，试抽完毕。

g）洗井及降水运行应用管道将水排至场地四周设有沉淀池明渠内，经沉淀后将废水排入到市政管道中，以免抽出的水就地回渗，影响降水效果，降水水泵采用“一泵一开关一保护器”，严禁多泵一开关。

6土钉护坡支护

土钉墙支护结构由土钉和喷射混凝土面层两部分组成,喷射混凝土面层均按构造要求采用干喷法,强度为C20,水泥采用普通硅酸盐水泥,厚度100mm, 钢筋网片双向排列。

7土钉墙支护施工工艺

a)明沟排水

①土方开挖时应及时挖沟和集水坑排水，当分层开挖时，要求水位降低到本开挖层以下0.5m；

②合理配置降、排水机具，确保水位能稳定在适合施工要求的降深内，防止水位出现大的波动。

b)开挖修坡

①按土方开挖施工方案要求，分层分段开挖修坡，每段开挖时，开挖深度须符合设计分层深度，一般比该层注浆锚管深0.5~0.8m，禁止超挖。

②采用挖掘机开挖时，留下距基坑设计边线10~15cm的土层，利用人工开挖并修坡。坡角大小和坡面平整度应达到设计要求。

③基坑一次开挖长度，应视边坡允许变形范围、自隐时间和施工流程相互衔按情况而定。地质条件好，含水量少，施工速度快，长度可大些，反之要少些。通常控制在20m以内。

c)初喷混凝土

①喷射混凝土前，应对机械设备风、水、电管线进行全面检查及试运转；清理受喷面；埋设好控制喷层厚度的标志。

②喷射混凝土的强度等级为C20。

③干法喷射时砂的含水率宜控制为5~7%，细度模数宜大于2.5；应采用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径不大于15mm。

④混凝土用料称量要准确，拌合要均匀，随拌随用；不掺速凝剂时，存放时间不应超过2h；掺速凝剂时，存放时间不超过20min。采用人工搅拌时，搅拌次数不得少于3次；采用自落式或滚筒式搅拌机时，搅拌时间不得少于120s。

⑤喷射混凝土时，喷头与受喷面保持垂直，并视情况保持0.6~1.0m的距离；喷射手应控制好水灰比，保持喷射混凝土表面平整，湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。

⑥喷射混凝土应分段分片进行，同一段内喷射顺序自上而下；片段之间，层与层之间做成45°角的斜面，以便混凝土牢固凝结成整体。一次喷射厚度不宜小于3cm。

⑦喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，并在至少7d内始终保持其表面湿润。

⑧基坑边坡、角有渗水或渗水土层时，喷射混凝土前要做泄水孔。用于泄水孔的硬塑料管（管长0.6m）的管壁上，自边坡面60cm起每10cm钻8个Ф6~8的进水孔，并外包两层20目的塑料滤网，然后插入孔内即可。

d)锚管制作

①按设计要求截取长度并进行除锈、除油后，按有关标准和设计要求制作锚管。

②锚管制作：按设计要求打出浆眼和焊防砂角钢，焊好焊牢底端引孔的尖锥。

③锚管制作完成后，应编号、登记并在锚管上做好标记。

e)锚管击入

锚管可用人工或锤管机击入或振入；沿设计的锚管位置、倾角，将锚管击入或振入至设计深度；锚管击入到设计深度后应随即向管中插入硬管进行清孔。

f)锚管注浆

①锚管清孔后应随即用清孔的硬管自下而上进行注浆。

②当水泥浆注至满管后方可将压浆管接到锚管头进行二次注浆；注浆压力应控制在0.5~1.5Mpa。

③为增加浆液的和易性和水泥浆的早期强度，可在浆液中掺入适量的减水剂和早强剂。

④注浆应连续进行，并要饱满。随着浆液慢慢渗入土层中，孔口会出现缺浆现象，应及时补浆。

g)绑扎钢筋网

①按设计要求的钢筋规格、网眼尺寸进行钢筋网绑扎。横竖钢筋交叉处用细铁丝固定，或点焊连接。

②层片之间的钢筋网连接方法:先用扎丝固定，然后点焊；网片与网片之间的搭接长度不小于30cm，搭接处均须点焊;土钉头与钢筋网间的连接要牢固，连接方式按设计图。

h)终喷混凝土

经检查确认钢筋网绑扎、连接符合要求后，应立即进行终喷混凝土至设计厚度100mm；终喷混凝土的工艺要求与初喷混凝土的工艺要求相同。

i)开挖下层

开挖下层土方时间与上层喷射混凝土面层强度、注浆强度、地质条件、边壁位移量有关，根据本项目具体情况，上层混凝土面层喷射24h 后方可进行下层土方开挖。

8施工过程中碰到的问题及解决措施

问题1：桩间距过大，发生流砂、流土，坑周围地面开裂塌陷。

处理方法：立即停止挖土，采取补桩、桩间加挡土板，利用桩后土体已形成的拱状断面，用水泥砂浆抹面或挂铁丝网，有条件时可配合桩顶卸载、降水等措施。

问题2：基坑内外水位差较大，桩墙未进入不透水层或嵌固深度不足，坑内降水引起土体失稳。

处理方法：首先停止基坑开挖，降水，必要时进行灌水反压或堆料反压。管涌、流砂停止后，应通过桩后压浆，补桩，堵漏，被动区土体加固等措施加固处理。

问题3：两相邻基坑施工相互影响，引起支护结构或工程桩破坏、桩顶位移或基坑护坡坍塌。

处理方法：首先要停止施工或限制施工振动影响，对破坏的支护桩采取有效的处理措施，协调施工，减少相互干扰和破坏。就是由于打桩振动引起土质液化或触变，对支护结构或边坡产生侧向挤压所致。

问题4：因基坑土方超挖引起支护结构破坏。

处理方法：停止施工，回填土方或在桩前堆载，保持支护结构稳定，再根据实际情况，采取有效的措施处理。

9变形观测

在基坑降水当日起实施变形观测；基坑开挖过程中，每天对基坑变形情报况进行观测，基坑开挖结束一个月后观测间隔改为7d；地下室土方回填完成后结束观测。

观测结果：在基坑周边坡顶和西边水沟共布置26个沉降观测点，在基坑面和土钉墙顶平台共布置36个水平位移观测点，根据监测数据反映：下沉累计最小为0mm，最大为41.9mm，数据已趋于稳定；水平位移累计最小为0mm，最大为21.4mm，土钉墙顶平台观测点的水平位移大多数不超过10 mm。位移和沉降都在允许值内（最大水平位移≤0.4%H 、且≤50mm；最大沉降0.3%H，H为基坑深度），基坑处于安全、稳定状态。

结束语

基坑工程是一项施工开挖与结构工程、岩土工程、环境工程等诸多因素相互交叉，同时也是一项涉及范围广泛又具有时空效应的综合性工程。在基坑工程中，目前还只能是边实践边摸索，缺乏成熟技术规范的指导，任何一家施工企业都必须在系统掌握理论知识的同时，加强实践；才能不断累积经验，减少基坑工程事故造成的损失并防止安全事故的重复发生。