复杂环境条件下深基坑施工技术

复杂环境条件下深基坑施工技术

田跃昌1吴志娟2

1泛华建设集团有限公司北京市100070;2江苏省地质矿产局第三地质大队江苏镇江212001

摘要：随着国内经济的快速发展，人们对城市地下空间开发利用的需要日益增大。基坑工程向着深、大、长方向快速发展，基坑周边环境日趋复杂。国内深基坑工程经过多年的发展和完善，施工技术已经相当成熟。但深基坑工程具有区域性强、风险性大等特点，当面临复杂的周边环境时，采用何种支护方式，保证深基坑工程施工安全、经济，依然是城市建设过程中需要认真研究的问题。

关键词：复杂环境；深基坑；施工技术

1深基坑工程基坑支护结构选择

1.1支护结构的选型依据

人们通过对实践的总结，形成了适合于不同地质条件和不同深度的支护结构体系，支护结构选型主要包括围护结构选型和支撑体系的选择。围护结构的功能是承受土压力、地面荷载等侧向压力、止水，选择支护结构时主要考虑基坑周边环境、基坑深度、工程地质条件与水文地质条件等。

1.2支护结构的选型

基坑深度小于10m时，水泥土搅拌桩和土钉墙是支护的主要形式。基坑深度大，周围环境保护要求高的基坑，可选择地下连续墙、SMW工法连续墙。新型支护形式有闭合挡土拱圈、连拱式支护结构等。水泥土搅拌桩是重力式挡土墙，靠本身的重力抵抗侧向力从而保持稳定，应用广泛，有实体式、空腹式、格构式、拱形。土钉墙工程造价低，工程量小，施工简便，结构轻，柔性好。由细长杆件、钢筋网、混凝土、原有土体形成复合土体，利用复合土体的自稳完成支护目的，但其土层变形和沉降不易进行控制。地下连续墙刚度大，结构和周围土体变形小，有公认的优越性，但造价高，用作支护结构同时又用作地下结构的外墙则可以减少成本。采用逆作法施工，可降低造价，缩短工期。地下连续墙的逆作法施工符合两墙合一地使用要求，指地下连续墙既作为支护结构，又是地下主体结构的一部分，即围护结构墙与地下室外墙合一，充分利用地下连续墙承载作用。

1.3支撑体系选型

为了控制围护结构变形，深基坑需要设置支撑。支撑分为内支撑和外拉锚。软土质采用内支撑，土质较好的地区二者皆可。内支撑体系包括围檩、支撑和立柱。支撑可以由钢或者混凝土形成，钢支撑可循环利用，拆装简便，但形状复杂。混凝土支撑布置形式灵活，刚度大，但工程结束拆除后即废弃，成本较高。支撑平面布置由基坑形状尺寸、施工方法、基坑深度确定，有角撑、对撑、边桁架、边框架等不同形式。

2深基坑工程施工方法

2.1逆作法

逆作法指地上地下同步施工，利用先前施工形成的地下连续墙和中间支承柱作为支护，从地面逐层下挖，上层楼板为下层支撑。逐层交替开挖与浇筑楼板结构，同时逐层向上建造，地上地下同时施工。逆作法以首层楼板为施工平台，所需施工空间小，节省材料，缩短工期，降低造价，是深基坑施工方法发展的方向。逆作法施工目前已应用于地下商场、地下车库、隧道等建筑物的施工中。

2.2冻结法

冻结法施工，利用土层中的水结冰后天然土会变成冻土的原理，冻土的强度和稳定性会得到大幅度提高，形成冻土墙，可以承受水土压力和各种荷载，发挥支护结构的作用。冻结技术用于基坑工程的可行性取决于地质条件和水文条件，水质水温是决定冻结法费用的重要因素，此外，冻结产生的膨胀可能会使土体产生位移。

2.3SMW工法

SMW工法是在水泥搅拌桩体内加入型钢，形成支护结构墙体，这样的支护结构中型钢受力，水泥土止水，适应性强，但因型钢造价较高，没有大范围使用。

3施工控制要点

某A、B#住宅楼工程中A栋高23层，B栋高22层，共享地下室，地下2层，地下室埋深10m。建筑基础形式为旋挖钻孔灌注桩基础，主体为框剪结构，总建筑面积25882.05㎡。

3.1支护桩施工

灌注桩施工控制要点：（1）施工前，根据甲方提交的测量控制基准点建立闭合导线控制网，测定桩中心点，并报监理公司验收签字认可；按施工图用全站仪或经纬仪、钢尺放桩位，并作好记录、校验、复检工作。为确保钻头与桩位点偏移不大于20mm，桩机就位后采用双向垂直90°方向吊锤校直，垂直度偏差控制在0.5%以内。（2）钻机钻进作业中，应视钻进进度，采用必要的工程防护措施及调节钻机的钻进角度等。（3）灌注桩混凝土采用超流态细石混凝土，为保证不发生混凝土泵送中因塌落度变化过大不满足施工需求的发生，商品混凝土中宜加入适当的外加剂并加强泵车持续搅拌。（4）完成混凝土泵送后进行钢筋笼插入作业时，为保证钢筋笼的插入效果与精准性，需要在笼上安设一道梅花型导正筋。

3.2预应力锚索施工：

（1）造锚孔：造锚孔时主要是保证孔深、孔径和孔的倾角。要求下倾角偏差不大于1°；为避免沉渣影响有效孔深，要求超钻50cm，达到深度后采用泥浆清洗孔璧，带出沉渣。遇到地下障碍物时采用潜孔钻清除障碍，如果碰到旁边建筑物的桩基础，可适当调整水平距离和角度。

（2）锚索索体的制作与安装：自由段采用薄膜纸包裹或用φ20胶管套住，使之与锚索固结体分离；锚索长度应比设计孔深长1.0～1.2m，以留作张拉时安装千斤顶；锚固段架线环与紧箍环按每隔1m间距设置；锚索端部安装导向帽，以利锚索的顺利下放；导向帽采用长15cm的φ48钢管，一端5cm制成锥型，而三根锚索则置于另一端的钢管腔内，点焊固定。

（3）注浆和养护：第一次注浆：锚索孔钻至设计深度超过50cm后，停钻清孔，等孔口流出来的泥浆变稀而且没有砂带出来的时候，开始注M30水泥浆，采用孔底返浆。其注浆压力≥0.5~1.0Mpa，水泥浆必须饱满密实；待孔口流出浓厚水泥浆时停止第一次注浆。第二次注浆：第二次注浆为高压劈裂注浆，待第一次注浆3~5小时后，即采用M30纯水泥浆对锚固段进行劈裂注浆，注浆压力≥1.5^2.0Mpa。注浆后必须养护25~30天以上才可以进行预张拉。

（4）张拉采用多次多级张拉工艺，首先通过预张拉将各束钢绞线拉直，毎级张拉要稳定一段时间以便锚索中预应力的传递和调整。两次张拉的时间间隔较长，第二次张拉在第一次张拉的预应力基本稳定后进行，以弥补预应力损失。张拉的总吨位不小于设计吨位（含超张拉）。

3.3喷射混凝土支护

坡面人工修整达要求后，及时插入土钉、挂网、喷射混凝土。坡面修整至喷砼时间间隔不得超过24小时；喷射作业分段、分片进行；喷射时射流垂直坡面，喷头至坡面距为0.6m~1.0m，砼护坡应达到：砼表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。终凝后2小时喷水养护，养护时间不少于7天。遇大雨时需备齐彩条布等做好遮盖保护。

3.5基坑降排水：

采用水位自动控制潜水泵降排水，通过坡顶排水沟、集水池，经沉淀引排至市政管道。根据实际情况采取止水帷幕或设置回灌井；合理设计降水井单井结构，在黏土层单井结构宜用死管阻水，减少地下水的排出量；加快施工进度，减少降水时间和强度；降水井底部采取过滤措施，减少中细沙的流失；加强基坑沉降和位移监测，出现异常情况立即停止抽排水工作，上报各参建单位共同研究处理。

4结语

深基坑施工技术在整个现代城市建设中占据着不可替代的重要地位，但由于基坑工程的周边环境日趋复杂，仍然有许多问题等待研究解决。随着研究的不断深入以及科学技术的不断进步，未来我国城市的深基坑施工技术会取得更大的突破。

参考文献：

[1]董建忠,黄飞.复杂环境条件下深基坑支护方案设计研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2015,42(12):34-38.

[2]高超巧.复杂环境下高层建筑深基坑施工探讨[J].福建建筑,2016(08):72-74+99.

[3]刘杭运,刘先国.复杂环境深基坑控制技术应用实例[J].浙江建筑,2010,27(01):19-22.