砂层深基坑开挖与支护施工技术分析

砂层深基坑开挖与支护施工技术分析

周超

四川省煤田地质局地质测量队 四川成都 610000

摘要：现阶段，随着高层建设的不断增加，深基坑开挖技术和支护技术要求越来越高，特别是在砂层地质，深基坑开挖施工是施工的关键。为了确保砂层深基坑施工的安全性以及质量，工作人员需要重视开挖技术与支护技术的实施。下面本文就对此展开探讨。

关键词：砂层；深基坑开挖；支护施工技术；

1 工程概况

项目位于我市临湖区，属湖区Ⅰ级阶地，主要包括10栋33层框剪结构高层建筑，地下一层，塔楼部分地下室层高为5.80 m。地下水类型主要为赋存于中砂、圆砾层中的潜水，具有承压性。潜水稳定水位埋深介于0.50~2.10 m之间，标高52.68~55.48m，地下室底板绝对标高51.00m，远低于潜水水位，导致电梯井等局部深基坑施工困难，使得原设计集水明排法无法满足施工要求。

2 局部深基坑施工难点

本工程地下室电梯井绝对标高为49.50m，井底设计承台基础尺寸为4.2m×4.2m×1m，承台下部位10cm厚C15混凝土垫层，实际开挖深度至标高48.4 m。持续降水过程中，侧壁粉土与中砂层形成与地下水贯通的过水孔隙，流沙随水流被带走，导致侧壁坍塌或者已施工完成的垫层面层下陷，基坑难以成型。如何实现电梯井等部位的局部降水，以防坑底涌水涌砂，暂缓基坑侧壁坍塌成为亟待解决的难题。

3 基坑开挖支护方案

3.1 基坑围护结构及支撑

本基坑采用围护桩附加混凝土以及钢支撑来进行支护，所用钢支撑共6 道，混凝土支撑仅1道。在挖基坑内土方时不需要考虑降水措施，面层采用了厚度为7cm 的挂网喷射C20混凝土支护，具体的基坑支护形式如图1所示。

3.2 土方开挖

3.2.1 开挖原则；在实际的开挖环节需要严格遵照以下几项规定来进行：①要分层、分段进行挖掘，即要确保上层作业面已完成锚杆注浆与喷射混凝土后，才可开始挖掘下一层作业面；②基于支护施工需要与开挖轮流进行，因此开挖深度不得超过1.2m，且在遇到砂层时最大开挖深度要限定在1.0m以下，即需要根据具体的砂层稳定性来灵活调整开挖深度；③为了便于后期施工（支护施工），需要进行削坡，此时需要借助小型机具或铲锹使坡面变得平稳光滑；④为了保证开挖工作能够在预定的时间内按期完成，要在保证质量的前提下加快开挖速度，尽可能减少边坡土地在空气中的裸露时间。

3.2.2 开挖方法

“横向自西向东分区推进”是挖掘至冠梁以下时必须遵照的顺序：①当前在进行土方挖掘时，常用大型反铲挖掘机挖掘第1层土方，由此产生的废料直接由装载车运出，如图2⒜所示；②采用中间拉槽开挖的方式完成第2层土方的挖掘，即挖掘机械被直接置于中槽内，具体的技术参数为中槽深度3.3m、槽底宽为5m，中槽边坡坡率为1∶0.75。当挖掘进行至大约钢支撑下部500mm 时，出于施工安全方面的考量，需要采取一些如安装钢围檩、设支撑之类的防坠落措施，具体如下：①第2、3层土方挖掘机需要相互配合进行翻土和转土，以图 2⒝为例，第3层挖掘废料将被置于第2层土方之上；②挖掘进行到第3道支撑以下0.5m时，需要纵向拉中槽并配套安装钢围檩及钢支撑，具体的施工参数第2层土方一致。随后让挖掘机在其内作业，具体的挖掘过程如图2⒞所示，即对该区域内的土方同时使用2台挖掘机进行作业，挖出的物料借助于汽车吊进行运输；③当挖掘深度至基坑底20cm以上时，清土工作主要由人工和小型挖机来共同配合完成。

图1基坑支护形式

图2土方开挖

3.3 桩间网喷支护施工

桩间喷射强度为C20、厚度为80mm的混凝土层。所采用的钢筋网型号为准 f8@150×150，其长度和竖向间距分别为1.0m和1.2m，其横向间距与桩间间距相同，在f16钢筋钉的辅助作用下，其能够被固定于土地内。桩内挂网钢筋采用长度为250mm、竖向间距为1.2m的f14植筋。钢筋网与横向拉筋可在铁丝的作用下被连接，借助于单面焊接的方式可将横向拉筋与挂网钢筋连接在一起。

4 基坑支护

4.1 渗透注浆支护

本工程选用C35水下混凝土作为基坑围护桩的材料，所采用的护桩直径、两护桩间的间隔以及各护桩的嵌入深度分别为1100mm、1200mm和11m。基于建设区域位于河中下游段，因此有70%左右的土体粒径在0.25~0.65mm间（粉细砂）。在开挖土方过程中，沙土内的水分会随着其在空气中裸露时间的延长而发生迁移，因而会对整体土体的稳定性造成一定的损伤，因此未来需保障土体的稳定性，需要在混凝土喷射前预先进行一些可增加土体稳定性的渗透注浆处理。在进行相关的渗透注浆加固处理前，需要在浅基坑四周（距离基坑围护桩约3m范围）设置32个孔深以及孔径分别为 35.92cm 和4.50cm的注浆孔，其应当均匀散布在基坑四周，且需注意相邻两注浆孔之间保持3.3cm左右的间距。浆液在一定压力下经由注浆孔渗透入土体并逐渐凝固，原土地中孔隙内的自由水以及气体将会被挤压出去，土体稳定性将大大提高。虽然在上述过程中土体会承受一定的压力，但这部分压力对于土体稳定性所造成的影响基本可以忽略。随后为了了解渗透注浆后累计沉降值的变化，在基坑周边设置了一些地表沉降观测点。原本土层中的空隙经由注浆得到填充，实践表明，在经过注浆后，土体的地表累计沉降值减小，塑性得到了提高。

4.2 桩间网喷支护

本工程所选用的桩间喷射支护原材料为C20混凝土，支护所采用的钢筋为准f8@150×150，桩立面上铺设钢筋网片，两网片之间的间距为150mm，采用的固定材料为水平筋和竖向钢筋。在喷射过程中表面砂土层由于裸露在空气中与刚喷射上的混凝土一同发生脱落，同时混凝土与土体的黏贴也会受到一定影响，使得喷锚面无法及时闭合。尤其是在阴雨天气，受到雨水作用面层砂土将会被冲刷，由此降低基坑稳定性。此外，喷射混凝土时面层脱落还会造成一系列的其他问题，其中较为频发的就是流沙现象。结合实际的施工情况，为了避免粉细砂土坍塌现象，同时尽量提高混凝土与钢丝网的粘结性，将一层规格为 0.5mm×0.5mm的钢丝网铺设在网片内部。各层土方完成开挖后均需要进行相应的桩间加固操作：①对焊接水平筋进行加固，具体操作为将2根40cm长的C16 短钢筋分别植入到围护桩两侧；②将钢丝网置于钢丝钢筋的内侧；③将准f8@150×150钢筋网片置于钢筋外侧；④严格按照预定的设计方案，将喷头置于离围护桩面1.0~1.2m处，将风压调整至0.3~0.5MPa之间，喷头以近螺旋型的轨迹对面层喷射混凝土，喷射轨迹近似于“S”形。

结束语

本文研究的基坑位于河道中下游地段，因此土层中含有较多水分，且多为粉细砂土，这使得土体在稳定性方面表现欠佳，导致基坑开挖速度缓慢，同时也给基坑支护结构的施工效果带来一定的负面影响。为了缓解面层粉细砂脱落现象，提出了将钢丝网置入网片内部再配合基坑四周渗透注浆这一方式，实践结果表明其在提升整个土体结构的稳定性方面发挥出了十分积极的作用，同时上述方式还有效提高了喷锚面的施工质量。

参考文献：

[1] 李守君，李泱.富水砂层地区住宅工程基坑降水措施[J].住宅与房地产，2020 （21）：199.

[2] 秦朝辉 . 高频振动沉拔钢板桩施工性状及环境影响研究[D]. 上海：上海交通大学，2018.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50010—2010，混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2020.