复杂场地条件下的基坑降水、土方和边坡支护技术

文／王杰 安徽建工集团股份有限公司 安徽合肥 230031

引言：

近年来我国城市化进程不断加快，建筑工程的数量规模逐年增加，在为建筑行业提供了巨大发展机遇的同时，对建筑施工技术水平也提出了更高的要求。基坑是很多建筑工程施工中的重要组成部分，但在现代城市中开展基坑工程建设时通常需要面对较为复杂的场地条件，施工现场可能存在地下水水位较高、地层结构复杂等情况，而且工程区域往往与大量构筑物和城市道路相邻，且地下分布有大量的各类型市政管网设施，施工现场平面布局也更加复杂，这些因素都在客观上加大了基坑工程的施工难度，也给基坑工程的施工质量安全带来了较高的风险隐患。因此施工单位必须在施工准备阶段详细勘查施工现场场地条件，严格遵守基坑工程施工的各项技术规范要求，结合场地特点进行基坑工程降水、土方开挖以及边坡支护技术的选择。在施工过程中则应准确把握各项施工技术要点，以提高施工的质量和效率，为保证工程项目整体结构的稳定性和安全性奠定坚实的基础。

1、复杂场地条件下的基坑降水，土方和边坡支护技术概述

在基坑工程施工中如遇到较为复杂的场地条件时，施工单位应全面收集工程区域的地质水文资料，施工场地下方的各种地下管网设施布局、走向以及类型，相邻构筑物结构形式以及基础结构等各种数据信息，并要对场地的实际情况进行综合分析，以便依次为依据选择基坑工程降水、土方以及边坡支护施工技术，制定科学的技术方案。

在基坑工程中比较常见的降水技术包括降水井、排水井、疏干井以及止水帷幕等。而顺序分段分层等开挖方式在基坑土方施工中的应用较为广泛。而在基坑边坡支护中主要包括钻孔灌注桩技术、土钉墙技术、深层搅拌桩技术、SMW 技术以及预应力锚杆技术等。在复杂场地条件下确定基坑降水、土方开挖以及边坡支护技术方案时，必须将土方开挖与地下水控制以及边坡支护作为一个系统性工程进行整体的考虑。这主要是由于一旦降水技术选择应用不当，不仅会对基坑土方开挖施工产生不利的影响，同时也直接关系到基坑结构的稳定性和安全性，这三方面技术具有较高的关联性。此外，在选择应用基坑降水、土方以及支护技术时还应结合具体的场地条件对不同技术方案的合理性、可行性以及经济性进行全面的对比分析，通过比选优化基坑工程技术方案，以提高基坑施工质量和效率。

2、复杂场地条件下的基坑工程降水，土方和边坡支护技术应用实践

2.1 某基坑工程概况分析

某基坑工程的深度达到了11-13m 左右，且宽度为100m，其长度约为210m，是规模较大的深基坑工程。该基坑工程所在区域地层结构复杂，且地下水水位较高。同时，该基坑工程受客观条件限制，施工现场面积相对较小，不利于大型设备的进场作业。且在基坑工程区域下方有燃气管道、通讯光纤、市政污水管道和电力线缆等各类型管网设施。在基坑周边则紧邻城市道路与高层建筑物，其中基坑东侧与道路相距仅为1m 左右。此外，在基坑工程附近还设有绿化带以及观赏花坛等设施，其中包括需要保护的名贵树种，进一步增加了场地条件的复杂性。

2.2 该基坑工程降水，土方和边坡支护技术方案的确定

结合该基坑工程施工现场的实际场地条件，在保证基坑工程施工质量安全的前提下，通过对各种降水、土方开挖以及边坡支护技术方案的综合性比选，决定采用降水井结合局部止水帷幕的降水技术方案，而土方开挖应采取分段分层的顺序开挖方式。基坑边坡支护则采用了土钉墙技术。

2.3 该基坑工程降水施工技术分析

2.3.1 降水施工中的降水井技术要点

在该基坑工程的施工中，由于场地条件较为复杂，且地下水水位相对较高，因此采用了降水井结合止水帷幕的施工技术方案。其中，降水井是基坑施工中比较常用的施工技术。在降水井施工时，施工人员首先应按照井点平面布局设计图纸进行井位的测放，如设计图纸与施工现场存在一定的差异时，施工单位可以在现场对井点位置进行必要的小幅度调整。之后，施工人员应按照测放的井位埋设护筒。在埋设护筒时应将埋设深度控制在1m-1.5m 之间，且护筒上端应比地面略高出0.1m-0.3m 左右。当护筒埋设就位后，应将钻机安装在孔位位置，且应确保钻机基础的承载能力和平整度达到施工要求。当钻机就位后应对其水平度和垂直度进行调整。在钻进成孔施工时应准确控制孔径。当钻进至设计标高位置时应使钻头保持空转状态，然后再提出钻头。施工单位在对成孔质量检验合格后应采用泥浆清孔方式，对孔底沉渣进行清理，清孔泥浆应为轻质泥浆，且应将孔底沉渣厚度控制在100mm 以内。

在制作降水井井管时，采用的是无砂滤水管作为井管材料，且应按照设计井径合理选择井管直径规格。在沉放井管施工时应用40 母滤网包裹在井管外侧，然后利用卷扬机等设备将井管缓慢沉放至设计深度。当井管达到指定位置后，应对井口进行固定，且应确保井管中心与钻孔中心相一致。

在对降水井以及疏干井周围进行滤料填充施工前，施工人员应先将抽水管下放至井管内，且应与孔底之间保持0.3m-0.5m 左右的间距。同时施工人员应用井盖封住井管上口，以避免井内有滤料掉入。在充填滤料过程中应加强对其标高的监测，确保滤料能够对自然地坪下方约2m范围内充满。为提高止水效果，应回填厚度约为2m 的黏性土，且应利用水泥土等对井孔进行封堵，以避免井内有地表污水或者泥浆等流入。由于该基坑工程的降水井直径较大，因此在洗井时应通过深水潜水泵等设备进行洗井抽排作业，且应在有清水被排出时停止抽排。在完成降水井施工后，施工单位应进行试抽水，以检验降水井的降抽水效果。在完成了基坑工程的土方开挖以及底板部分的混凝土浇筑施工后，施工单位还应对降水井进行封井处理。

2.3.2 降水施工中的止水帷幕技术要点

在该基坑工程的降水施工中还采用了高压旋喷桩止水帷幕技术。施工中采用的水泥类型为普通硅酸盐类，标号为P.042.5，而水泥用量应达到450kg/m 以上，水灰比则应控制在1。

在施工准备阶段，施工单位应对所使用水泥的各项质量性能指标进行检测，检验合格后才能进场使用。进场后的水泥应存放在水泥管内或指定地点，且应做好防潮措施。在本次施工中根据实际需要配置了搅拌机、空压机、地质钻机、泥浆泵以及高喷台车等施工设备。

在施工过程中，施工人员应首先对旋喷桩桩位进行准确测放。测放时应以控制基线为参照，以确保桩位测放准确无误，且测放精度应达到技术规范要求。在钻进成孔施工中，施工人员应对孔位测放精度进行复核，确认无误且孔位偏差控制在10cm 以内后应将钻进就位，且应确保钻机安装的水平度和垂直度均符合施工要求。在钻进过程中应对孔径、钻进深度以及孔壁斜度进行动态监测，以便及时采取相应的偏差纠正措施。如果出现偏差明显超过允许范围的情况时应采取补救或者原孔报废处理措施，重新进行钻孔作业。在钻进过程中，施工人员应对孔内地层结构等相关数据进行详细地记录。如果在钻进时出现掉块以及塌孔等问题时，则应采取灌浆等相关处理措施，在解决问题后才能恢复钻进作业。

在完成钻进成孔施工后，施工单位应指派专业及时人员对成孔质量进行检验，检验合格后就可以开展地面试喷作业了。在本次基坑工程高压旋喷桩止水帷幕的施工中采用的是三重管喷射技术，施工单位应选择具有一定代表性的地块进行试喷，以验证各项技术参数的合理性，并对设备的实际工作性能进行检验。在通过试喷优化相关技术参数后，施工人员应向钻孔内下放喷嘴，且插管应与射浆作业同步进行。施工人员应准确控制喷头位置以及射浆压力，以保证施工质量。

在施工过程中，施工人员应严格按照设计要求制备浆液。浆液的水灰比应控制在0.8:1-1：1 之间，且应采用普通硅酸盐类水泥，水泥标号应选择P42.5 型。在制备水泥浆时应根据设计配比准确控制各成分用量，且应搅拌均匀充分。在完成初级搅拌后应对浆液比重进行检测，当其达到设计标准后应进行过滤处理。之后再对浆体继续进行二级搅拌，且搅拌时间应达到30S 以上。制备完成的浆液应尽快使用，如在制备后4h 内未使用完毕的水泥浆不得继续使用。在送浆前应对浆液进行过筛处理，且在送浆过程中应保持连续性。

在旋喷作业中，施工人员应在喷具下放就位后按照设计标准对喷浆压力进行调整，之后应在孔底旋转喷杆。下放注浆管时为确保土体润滑度能够满足施工要求，施工人员可以向土体喷少量水或浆液。当下放过程中遇到较硬的土层时，应将喷杆转速适当降低。在孔口有浆液冒出后应进行2min-3min 左右的静止喷浆，然后在对喷具进行提升。施工单位在旋喷过程中应确保供浆系统与旋喷作业协调配合，并要加强对孔内土层的观测，及时调整注浆压力和注浆量，且应动态检测进浆以及回浆比重。并对各项施工技术参数进行准确、详细地记录。

在施工过程中可以利用高压泵或者其他高压发生设备产生高压水喷射流，且喷射流压力应达到30MPa，以形成圆筒状气流，其压力应控制在0.6Mpa-0.8MPa 之间，以便利用同轴圆筒状气流和高压喷射流对土体进行喷射冲切。当土体中有较大空隙形成时，施工人员应及时利用泥浆泵充填浆液，注浆压力一般应控制在0.2Mpa-0.3MPa之间。在注浆的过程中应一边旋转喷杆一边按照设计标高缓缓提升喷具，提升速度应控制唉0.1m/min—0.12m/min 之间，以确保土体能够被切削破碎以及搅拌均匀充分。施工人员应对成桩直径进行严格检测。在对注浆管进行分次卸管施工时，施工人员应将搭接长度控制在100mm 以上，以保证固结体结构的完整性。在施工过程中如发生停机现象时，重新启动注浆设备时应确保注浆管的搭接长度能够达到100mm 以上。在完成高压喷射施工后，施工人员应将注浆管迅速拔出，且应对注浆管进行彻底的清理，避免注浆管被残留的水泥浆等杂物堵塞，以便进行循环利用。

2.3.3 降水施工中的回灌技术要点

回灌施工时，施工人员应将水表、止水阀以及回水阀等设置在回灌井上，并通过连接管连接水泵、积水总管以及降水管，从而形成完整的降水及回灌体系。施工人员应对回灌井口进行密封处理，避免在回灌过程中出现漏水现象。回灌前，施工人员应通过水位观测井的设置加强观测地下水水文变化情况，在回灌前后分别应按照每天2 次的频率开展观测工作，以及时掌握地下水水位。在回灌过程中应注意合理控制回灌压力以及回灌水量，且应避免回灌水体内有土或砂等固体杂质存在，以防止其对回灌效果产生不利的影响。在回灌的过程中，抽水机运行仍应保持正常，且施工人员应每隔12h 进行一次水位观测，动态检测水位变化。在基坑工程地下水水位处于基本稳定状态后，应每天进行一次观测，以便对回灌水量进行相应的调整。在停止基坑降水作业后，应继续进行一段时间的观测，当地下水水位恢复至正常水平后，就可以停止回灌施工了。

2.4 该基坑工程土方开挖施工技术分析

在该基坑工程的土方开挖施工中采用了常规顺序开挖技术。在正式开挖施工前，施工人员应准确测放基坑边线，且应以分段以及分层方式进行开挖作业。施工人员应按照施工技术方案要求准确掌握开挖施工顺序，以及分段长度和分层厚度，同时应确保开挖坡度符合技术标准，以确保积水能够顺利排出。在基坑工程的开挖过程中应准确控制标高，且应在一定高度的基底上将水平线抄出，以确保基坑标高能够与设计标高相一致。土方开挖至底层时应采取人工清底方式，以尽量减少对土体结构稳定性的影响。在开挖至边坡时应加强对开挖土方量的控制，避免出现超欠挖现象，并要减少扰动周围土体。此外，在开挖过程中应及时施作支撑结构以及相关的排水设施等，且作业面宽度应达到施工要求，以保证基坑工程土方开挖施工的质量安全。

2.5 该基坑工程边坡支护施工技术分析

2.5.1 清理坡面施工技术要点

在该基坑工程的边坡支护施工中采用的是土钉墙施工技术。应用土钉墙施工技术前，施工人员应首先按照设计放坡标准进行土方开挖作业，并通过人工作业方式对基坑边坡进行修整，以确保其坡率符合设计要求。施工人员还应对边坡坡面进行清理，为后续的土钉安装施工创造有利条件。

2.5.2 制作安装土钉施工技术要点

在本次基坑工程的边坡支护施工中采用的是规格为φ22 的钢筋作为土钉杆体材料。在制作土钉是首先对钢筋进行除锈以及调直处理。在钻进成孔施工时采用了麻花钻机设备。施工人员应准确测放钻孔孔位，且应对施工现场进行整平加固处理，作业面宽度应达到4m 以上。在钻进过程中应准确控制钻孔直径，且成孔倾角应控制在10°-15°之间。在完成钻进作业后应对孔内杂物进行清理。安装土钉施工时应同时向孔内放入锚杆和注浆管，且注浆管管端应与孔底保持50mm-100mm 左右的间距。施工人员应保证杆体与钻孔中心线以及钻孔倾角角度相同，且应防止杆体在下放是出现被压弯或者扭曲等问题。为确保杆体与钻孔中心对正，施工人员可以将定中支架以2m 间距设置在杆体轴线方向上。

2.5.3 浆液灌注施工技术要点

施工单位应根据设计标识对注浆材料的质量性能进行严格的控制，水泥浆应采用M10 型号，且水灰比应控制在0.4-0.45 之间.施工人员应均匀搅拌浆液，且应对浆液进行过筛处理，以确保浆体具有较好的工作性能。在浆液初凝前应将所有制备完成的浆液使用完毕，以避免管路被浆液堵塞。在注浆过程中应通过泵送挤压方式向孔底输送浆液，且注浆口应保持在浆面下方。施工人员应合理控制注浆压力以及注浆量，注浆量的充盈系数一般应控制在1.1-1.3 之间，比理论计算量略大，以确保浆液能够从孔底向孔口充填饱满，且应。当孔口部门有浆液溢出时，注浆应停止。如果在注浆过程中的注浆压力在0.4Mpa-0.6MPa 之间，且排气管已无气体排出时，也应将注浆作业停止。注浆时如果出现浆液凝固导致无法充满锚固体时应即时采取补浆措施。施工人员在注浆施工时应注意控制注浆管高度，当浆液溢出孔口时应将及时拔出注浆管。在把关过程中应避免对钢筋造成扰动。对外露钢筋应采取必要的清理以及保护措施。

2.5.4 绑扎钢筋网施工技术要点

在该基坑工程边坡支护施工中采用了规格为φ6.5@250 规格的钢筋进行钢筋网的制作。在绑扎钢筋网施工时，施工人员应将钢筋搭接长度控制在300mm 以上，且钢筋应与坡面之间保持30mm 左右的空隙。同时，施工人员应将保护层垫块设置在基坑边坡护面内，且应将钢筋保护层的厚度控制在20mm 以上。在连接钢筋网和土钉施工时，施工人员应在土钉端部平行设置与土钉杆体直径相同的钢筋，并通过焊接方式将其与加强筋连接。而加强筋则应紧贴在钢筋网的外侧，避免杆体在混凝土喷射施工时出现晃动的情况。

2.5.5 混凝土喷射施工技术要点

在喷射混凝土施工前，施工人员应首先对喷射设备状态进行详细的检查，确保设备运行良好且无漏料或者漏气等现象存在。施工人员还应对施工电路状态以及混凝土等施工材料的质量性能进行严格的检测，确认各项指标参数均达到施工技术标准后才能开始混凝土喷射施工。在该基坑工程的施工中，混凝土混合料制备采用的是普通硅酸盐类型水泥，其标号为P.042.5，所选择的砂石料为中砂以及粒径在0.5cm-1cm 之间的碎石。浆液水灰比控制在0.45。在喷射混凝土施工时应先对作业面进行彻底的清理，并利用算钢筋等材料作为混凝土喷射厚度的控制标识，作为施工控制的参照。在混凝土喷射过程中，施工人员应将喷头垂直于作业面，且应将喷头与作业面之间的间距控制在0.5m-1m 之间。在喷射过程中应均匀平整，且合理控制喷面的湿润度，避免出现干斑或流淌等问题。同时，混凝土护面层应上翻至地面部分，且宽度应控制在1.5m，之后应通过锚钉等将其垂直固定牢固。

结语：

当施工现场场地条件较为复杂时，施工单位在开展基坑工程建设前应详细勘查场地情况，准确掌握施工现场地质水文特征以及基坑工程与相邻道路、构筑物以及地下管网设施之间的关系，以科学的制定降水，土方和边坡支护技术方案，合理选择各项施工技术工艺，为保证基坑工程的施工质量安全奠定良好的基础。在基坑工程的施工过程中则应做好技术交底工作，确保所有现场施工人员均能够准确掌握基坑降水、土方以及边坡支护等各项技术要点，施工操作应标准规范，从而全面提高基坑工程的施工质量和效率，促进我国建筑施工技术水平的发展进步。