某工程基坑支护技术探讨

林斌

摘要：本文通过对某工程基坑支护设计方案选型的分析，探讨了临近已有建筑物深基坑的施工技术，并介绍了地下连续墙作为支护结构同时又作为地下室壁永久性结构的施工方法，一墙两用，降低了围护结构的工程造价，缩短工期，取得了良好的经济效果。
关键词：支护方案设计；地下连续墙施工
工程概况
某综合楼，地下一层，地上11层，基础为伐基础，建筑面积10800㎡，基坑面积2500㎡，基坑开挖深度为6m。离综合楼南面4.5m处的1#楼楼层6层，2#楼楼层4层，基础分别为钻孔桩基础、天然基础，两栋楼地面首层地面高出施工现场约4m，1#楼、2#楼的挡土墙离综合楼1.5m，高出施工现场约4m，详见图1。

地质及水文状况
场地地基土由人工填土、第四系风化基层残积粉质粘土、下第三系（E）风化基岩强风化岩带、中风化带、强风化带、中风化岩带和微风化岩带等组成，场地地下水环境类别为Ⅲ类。
基坑支护方案设计
3.1 支护结构选型
根据现场的实际情况，基坑的东、西、北可采取自然放坡，本文不做详细讨论，主要讨论临近已有建筑物即基坑南面的支护方案。由于南面临近已有建筑物4.5m，离挡土墙只有1.5m，显然采用自然放坡是行不通的。根据基坑的支护形式，南面的支护可选用锚杆加喷锚网支护结构、逆做法、地下连续墙等方案。
采用锚杆加喷锚网支护结构施工，是最容易想到的方法。锚杆加喷锚网支护结构工期短，工程造价较低，是一种较为理想的支护形式。但从本工程的实际情况分析，离基坑4.5m处的1#楼，基础为钻孔桩基础，2#楼，基础为天然基础，地面标高为4m，而基坑开挖深度6m，已有建筑地面与基坑底高差有10m，所以，开挖后，已有建筑的安全稳定性与挡土墙稳定性息息相关。如果采用对原有建筑物基础进行托换，增加现有建筑基础的支持承载能力，在现有基础的下部增加新的永久性支撑物，这个方法有一定的可行性，但工程造价更高，工期更长，根据1#、2#楼的实际情况，难以保证基础托换的质量。
采用地下连续墙支护方式，首先，能不用破坏挡土墙的原有结构，确保基坑南面已有建筑物的安全，其次，挡土墙一墙两用，在基坑开挖阶段，地下连续墙作为基坑支护挡土、防渗之用，基坑施工完毕，可作为地下室壁墙用，无论从工程造价、施工工期还是安全性，都比前几种做法有优势，所以，本工程采取地下连续墙的支护方式。
3.2支护结构
施工前，首先加强挡土墙的原有结构，在挡土墙上挂Φ3.5@200双向铁丝网，并喷C20混凝土，厚100。连续墙导墙混凝土强度等级采用C20，采用水下混凝土浇筑，抗渗等级采用S8。800厚连续墙设计高度13.5m，混凝土强度等级采用C30，抗渗等级采用S8。在地下室底板处埋深6.6m。连续墙靠基坑这边竖筋配Φ25@150，另一边竖筋配Φ25@230，横向钢筋Φ8@200，定位垫块@1500×1500。
地下连续墙施工
4.1 施工流程
施工放线挖导沟、筑导墙施工放线钻机就位成槽清槽、刷接头
吊放接头吊放钢筋网吊放混凝土导管，浇筑架就位浇灌水下混凝土
拔接头
4.2 导墙施工
导墙的作用是作为挖槽机的导向，容蓄泥浆及防止地表土坍塌。导墙采用200厚“倒L形”C20现浇混凝土结构，槽宽为840，槽深为800。导墙分段施工，段落划分与地下室连续墙划分的节段错开。
4.3 槽段开挖
地下连续墙成槽采用分段施工的方法，拟采用潜水钻机成槽法施工,先用潜水钻机连续钻孔,钻孔完成后用方型钻头削平槽壁的施工方法。
（1）成槽放样
成槽宽度=墙体设计宽度800+外放尺寸40。
（2）成槽
成槽采用“冲钻结合”的方法，土层、砂层及全风化岩、强风化岩层采用反循环成槽装置成槽，中、微风化岩层位置采用冲孔桩机成槽。
(3)成槽检查与测量
在成槽过程中，经常检查成槽情况，用测锤检测孔深及倾斜度，还应注意捞取冲渣判明实际地质情况，并记入记录表中，与地质剖面图核对，发现不符时应会知甲方和设计人采取对策，保证成槽正常进行。
4.4清槽
槽段开挖完毕，应检查槽位、槽深、槽宽和垂直度，合格后方可进行清槽换浆工作。当槽深已达到设计标高，经验收合格后用沉淀法和置换法相结合进行清槽施工，使相对密度较大的泥浆换出，换至槽内泥浆相对密度小于1.1～1.2，清槽后注意保持水头髙度，以防坍孔。

4.5钢筋笼的制作与安放
（1）钢筋笼制作
钢筋笼加工在现场加工场地进行，以便于吊装，且减少钢筋笼在运输途中的变形或损坏的可能性。为防止钢筋笼在起吊时的过大变形，在加工钢筋笼时，每槽段在钢筋笼内布置4榀φ20桁架筋。
(2) 钢筋笼的吊放
钢筋笼采用按槽段整体吊装方法安装，为了不使钢筋笼在起吊时产生弯曲变形，本工程用两台吊车同时操作（也可用一台吊车的二个吊钩进行工作），其中一钩吊住顶部，另一钩吊住中间部位，为了不使钢筋笼在空中晃动，钢筋笼下端可系绳索用人力控制。
4.6 水下混凝土灌注
混凝土强度等级为C30，抗渗等级为S8,混凝土的坍落度宜控制在20±2m。
混凝土浇灌采用砼车+储料斗+导管直接浇注的方法。由于导管内混凝土密度大于导管外的泥浆密度，利用两者的压力差使混凝土从导管内流出，在管口附近一定范周内上升替换掉原来泥浆的空间。
5 土方开挖
本工程采用3台挖掘机(挖斗1-1.5m3)担任开挖工作，配4台自卸汽车运输（视具体情况可适当增减），另外人工执底、抄平、凿桩头的工作可流水穿插进行。土方开挖采用分层开挖，分层开挖深度不宜超过1.5米。
6 基坑安全检测
施工时的位移和沉降观测由施工单位负责，长期监测由甲方委托第三方进行。检测项目如下表：
序号量测
项目位置或监测对象测试
元件最小
精度一级基坑二级基坑
控制值报警值控制值报警值
1 支护结构水平
位移支护结构
上端部经纬仪 1mm 30mm 25mm 50mm 40mm
2 支护结构深层水平位移连续墙测斜管、
测斜仪 1mm 30mm 25mm
3 南侧挡土墙变形南侧挡土墙经纬仪 1mm 30mm 25mm
4 周围建（构）筑物沉降位移观测周边建筑物经纬仪、
水准仪 1mm 20mm 15mm 30mm 20mm
5 周边土体沉降支护结构周边土体水准仪 1mm 30mm 25mm 40mm 30mm
6 地下水位北侧和西侧水位管、
水位仪 1mm / / / /
各项监测工作的时间间隔根据施工进程确定，支护结构变形每天测一次，土方开挖阶段，关键地段每半天测一次，稳定后，每3天测一次，并可逐步延长，但不得超过5天。每次监测工作结束后，及时记录监测情况，对南侧挡土墙、原有建筑的监测在基坑支护、开挖直至地下室施工完毕前，每天必须进行不少于两次的监测。
本工程南边基坑支护安全等级为一级，在整个土方开挖和地下室施工过程中，从监测结果看，各点的监测数据都在设计允许偏差范围内，未出现异常现象。
7、结束语
在基坑支护设计阶段，应该多设计几个方案进行对比，才能找出一个工期短、造价合理、安全系数高的方案；并对监测数据及时进行分析，才能掌握基坑的稳定性情况及周边建筑物情况，做好应急准备。