深基坑支护及降排水的质量控制

深基坑支护及降排水的质量控制

【摘要】深基坑支护技术是建筑业10项新技术之首。深基坑支护的设计、施工、检测技术是10多年来在我国逐渐涉及的技术问题。深基坑支护的护壁，不仅要求保证基坑内正常作业安全，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、管线的正常使用。

【关键词】深基坑支护；排桩＋土钉墙支护；降水；施工安全；质量控制

由于国家经济实力的不断增强，人防工程越来越多。由于城市化进程不断加快，城市人口饱和，城市土地资源已极其有限，导致我国城市的高层建筑如雨后春笋般拔地而起。为了节约土地、充分利用土地、充分利用地下空间，高层建筑基础本身要求有一定的埋置深度，高层建筑的停车场、设备间、储藏室等也都设在地下，从而使基坑深度增加。从发展趋势看，我国正在建设的高层建筑越来越高，向地下发展越来越深，同时密集的建筑群、大深度的基坑、周围复杂的地下设施都给基坑施工带来一定的难度，这对深基坑工程提出了严峻的挑战。

一、工程概况

邹城市文汇花园人防工程，位于邹城市太平路路北，文汇路路西，东面与邹城市图书馆相邻，西面与邹城市农行家属院相邻，北面与四中运动场相邻，本工程为地下二层，底层为车库，上层为商场。人防工程上有三栋高层住宅楼，前面一栋为九层，后面两栋为十六层。人防工程为框架—剪力墙结构，总建筑为12600m2。基坑总占地面积6600m2，东西长48.6m，南北长135.8m，基坑深度为11.85m，局部为13.35m。

二、基坑周边环境条件

该基坑地处邹城市繁华市区，交通位置重要且周边建筑物多，周边建筑物对基坑开挖和降水所引起的变形非常敏感。基坑周边的建筑物及管线情况为：南侧太平路为市区内重要的交通要道，车流量大，道路两侧重要管网较多，距离基坑边线仅6m左右，基坑西侧7m处有4栋6层农行住宅楼。基坑东侧坑段距离图书馆围墙最短距离为12m。基坑周边场地较为狭窄，没有放坡卸载空间，不利于基坑的边坡稳定。

三、基坑支护方案选择

因场地比较狭窄，且场地东、西侧分布着建筑物。因此基坑开挖不允许有较大的放坡，必须采取边坡支护措施。根据场地工程地质条件，土层力学计算指标及周围建筑物情况，经多方案支护形式技术经济比较，决定采用以混凝土排桩+土钉墙的支护结构。基坑四周采用单排φ1000钻孔灌注桩间隔1.3m，有效桩长

约18m，桩身混凝土强度等级为C30，灌注桩顶部钢筋锚入压顶梁的长度为800mm。锚杆水平间距1.6m，锚杆倾角18°，土层锚杆孔径，取0.12m，锚固段长度L=16m。

四、混凝土排桩+土钉墙复合支护工艺简介

混凝土排桩施工完毕，土钉墙支护随基坑逐层开挖，逐层进行支护，直至施工至坑底，施工时在基坑开挖坡面，用洛阳铲人工成孔或机械成孔，孔内放土钉并注入水泥浆进行锚固，在坡面安装钢筋网，喷射强度等级为C20的混凝土，使土体、土钉及喷射混凝土面层结合成整体。

五、施工操作工艺

1、施工程序

工程定位放线→排桩定位→排桩钻孔→排桩灌注→冠梁浇筑→挖降水井→降水→土方开挖→土钉墙支护

2、降水施工

基坑开挖前，需将坑内的地下水位降低并排除，使坑内土体在基坑开挖时，通过排水固结达到一定强度，提高坑内土体的水平抗力，减少基坑的变形量；增强基坑底部稳定性，减少坑底土体的隆起。基坑降水采用管井+渗井方式，降水早于基坑开挖前20天开始。降水过程中对邻近建筑物和地下管线的安全进行监测，同时在坑外地面设回灌井，必要时采取回灌措施，确保周边建筑物安全。

3、混凝土排桩施工

基坑四周设φ1000mm混凝土灌注排桩围护结构，桩间距1.3m，转角部位局部加强。围护桩采用旋挖钻机成孔，导管法水下浇注混凝土成桩。钻孔施工时，为减少对临桩的干扰，保证成桩质量，采用隔三打一的颁发施工（既每隔三根桩施工一根桩）。

冠梁将围护桩连接成整体排架，使全体围护桩形成共同受力体系，抵抗外部土地或围岩侧向荷载。围护桩施工完成后，立即进行冠梁开挖和桩顶混凝土凿除清理，围护桩主筋锚入冠梁，冠梁采用与围护桩同标号混凝土现场浇注。土方开挖后围护桩间采用土钉墙喷锚支护，防止桩间土体掉快。

4、基坑土方开挖

基坑土方开挖遵循“分段、分层、分块开挖”的原则，利用土体在基坑开挖过程中位移的变化规律，对基坑开挖作动态管理，采用监控量测手段进行信息化施工，确保基坑变形量在设计允许之内。

水平开挖采用从一端先向另一端分段顺序开挖，竖向开挖采用由上到下顺序开挖。为防止边坡失稳，施工前先清除基坑边堆土等荷载，同时在基坑四周做好防排水和管线保护措施。基坑开挖主要采用挖掘机进行，每一开挖区域分别配备长臂挖掘机和小型挖掘机。长臂挖掘机置于地面垂直开挖和装运土方，小型挖掘机主要用于底部、边角清理开挖和收集土方。

基坑开挖分层进行，从上到下、按层次序进行开挖，严禁掏底开挖。土方开挖分四层进行，每层约挖3m，坡度和台阶满足挖掘机作业要求同时尽量缩短长度。

5、基坑土钉墙施工

5.1施工应根据土方开挖情况、降水情况进行。开挖一步，支护一步，直至基坑底。施工前设置位移观测点，施工期间应连续观测，直至施工完毕。

5.2边坡喷锚的工艺流程：修坡→清理工作面→测放土钉位置→成孔→水泥浆搅拌→注浆→制作安装土钉→钢丝网编挂→焊接加强筋→喷射混凝土面层→养护

5.3主要技术措施

（1）土钉孔径110mm，空内注浆体强度等级M15;

（2）钻孔深度：5m；

（3）钻孔间距：水平间距1.5m，竖向间距1.5m；

（4）土钉：HRE335级热轧带肋钢筋φ25；

（5）网片钢筋：φ6.5，间距250mm；

（6）喷射混凝土强度等级：C20；

（7）喷射混凝土厚度：100mm；

（8）坡顶混凝土：外延1.0m，做好护坡顶排水；

5.4施工方法

A、材料：普通硅酸盐水泥32.5级水泥，5mm碎石，中砂，φ6.5钢筋。

B、施工：

1、挖土应按土钉垂直间距挖土并修坡面。机械挖土时应预留0.1m，之后人

工修整，根据边坡土质情况，可采取全面或分段挖土支护。

2．、土钉定位成孔：按设计孔深，人工或机械成孔。

3、注浆：按配比制浆，注浆采用底部注浆法，注浆管应插入距孔底250～500mm处，随浆液的注入缓慢允许拔出，为保证注浆饱满，空口宜设止浆塞或止浆袋。

4、铺设钢筋网片：网片筋应顺直，按设计间距绑扎牢固。在每步工作面上的网片筋应预留与下一步工作面网筋搭接长度。钢筋网应与土钉连接牢固。埋设控制喷层混凝土厚度的标志。

5、喷射混凝土：按配合比要求拌制混凝土干料。为使回弹率减少到最低限度，喷头与受喷面应保持垂直，喷头与作业面间距宜为0.6～1.0m。喷射顺序应自上而下，喷射时应控制用水量，使喷射面层无干斑或移流现象。

喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，宜为3～7d。

以此类推，下一步工作面重复1～6工序循环，直至支护到基坑底标高。

六、基坑开挖监测方案

基坑开挖支护是项风险性极大的地下工程，在基坑开挖整个过程中进行全过程检测，实行信息化管理，对指导开挖施工，确保安全是很有必要的。

1、检测内容

（1）围护体延深度的侧向位移监测，特别是坑底以下的位移大小和随时间的变化情况；

（2）基坑内外的地下水位观测；

（3）周围道路，路面沉降，裂缝的产生与发展；

（4）坑内水平支撑的轴向力随基坑开挖的变化情况；

（5）竖向立柱的垂直位移与侧移

2、检查要求

（1）基坑支护监测由专业队伍进行，对周围环境的监测应在工程桩及维护桩施工前进行，并将原始数据及现状记录在案，以便以后对照；

（2）一般情况下开挖期间每天监测一次，如遇险时，应增加观测次数；

（3）专人负责，及时将信息反馈各方，便于分析处理；

（4）每天的数据应控制成相关曲线，根据其发展趋势分析整个基坑稳定情况。如遇有变形过大等情况，应及时通知各部门以便采取应急补救措施。

七、基坑变形监测结果

深基坑监测是信息化施工常用的一种方法，在确保深基坑开挖安全上起着十分重要的作用。监测的主要内容有围护桩位移和沉降变形、基坑周边地表沉降、基坑周边管线的位移沉降、基坑周边构建物的位移沉降、基坑隆起、地下水位变化等。在基坑开挖施工中，发现监控数据接近或超过警戒值时，应立即分析原因，准确地找出施工过程中存在的问题，及时调整施工步骤，采取相应的对策，便能有效控制基坑边形，确保基坑安全。该工程基坑监测工作由山东正元信息监测有限公司于2008年9月初开始进行，于2009年3月30日结束监测工作。在其提交的《邹城市文汇花园人防工程基坑监测技术总结》中指出“支护结构位移值大部分在13mm以内（与计算结果20mm比较符合），锚杆应力在150Mpa以内，环境的沉降量最大为10mm，地下室完工后各种观测结果变化较小。”我单位采用采用深基坑支护技术，施工邹城市文汇花园人防工程，历时7个月未发生任何质量、安全事故，达到了预期的目的。

八、结束语

在深基坑工程中，基坑支护结构设计类型必须遵循安全、使用、经济的原则。深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展的一门新的时间工程学，它还有待于理论上的完善，如何选取一种在经济技术上都合理的支护类型就必须充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求，只有这样才能确保深基坑支护的安全与经济。