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摘要：深基坑支护工程是建筑工程中应用最为广泛的项目之一，而在地质条件比较复杂的场地环境中进行深基坑支护工程的施工，就需要针对实际情况采取合理规范的施工设计方案。本文结合深基坑支护案例，详细了其工程设计方案以及施工要求，并通过施工监测对施工效果进行观测及分析，确保深基坑支护施工达到预期效果，以供相关人员参考借鉴。
关键词：复杂场地；深基坑；支护；施工
前言
随着城市化进程的不断加快，许多城市也开始进行改造建设，由于这些地区地质条件十分复杂，不能简单地运用一般的深基坑支护方案进行施工，因此给施工单位带来了严峻的考验。在复杂场地条件下进行深基坑支护施工，为保证工程的施工质量，施工设计人员需要根据工程项目的实际情况制定出科学合适的设计方案，并结合现场监测进行施工质量控制，保证支护结构施工质量，确保工程进展顺利，现对此进行相关研究分析。
1 工程概况
某建筑项目地处市中心地段，建筑结构为140 m×87 m 的长方形，占地面积达10874 m2，地上联体高楼建筑面积共有33537 m2，高约为4～16 层，地下建筑面积为17588 m2，共3 层。
该项目基坑四周地形复杂，其中南侧距地下室外墙边线为1.74 m，含有各类市政管线，如通讯、燃气、监控、污水等管线；东侧距用地红线为1.8 m，地处代征城市绿化带范围，含有各类道路市政管线，道路属于城市交通主干道，交通频繁，保护级别非常高；西侧一幢7 层的住宅楼；东北侧是一幢24 层大厦，地下1 层是钻孔灌注桩基础；西北侧是一幢4～6 层砖混、钻孔灌注桩基础的建筑楼，最近基坑约13 m。
2工程地质与水文条件
2.1 地质条件
该工程主要依据地质土层沉积时间、环境、岩性和物理性质，以及实际勘测情况等，可将地基土层总分为7个层次，每个层次又有其亚层结构。其中本基坑涉及的土层主要包括杂黏土层、填土层、粉质黏土和粘质粉土层、淤泥质和粉质黏土层、淤泥质粉质黏土层、粉砂层等，而基坑底部处于淤泥质粉质黏土层。
2.2 水文环境
本工程地下水以孔隙潜水为主，水位很低，测得稳定地下水位约为0.60～1.90 m。地下水位变化受大气降水影响，平均年变化幅度控制在1.00～1.50 m。由于粘质粉土层的渗水系数很高，为方便挖坑，可在坑内加入适量水。
3 深基坑支护结构设计
3.1 工程特点和设计原则
3.1.1 本项目施工特点
1）基坑地基土主要由填土、淤泥质土、粘质粉土、黏土等构成，填土成分非常复杂，粘质粉土的渗透性强、压缩性低、强度高，淤泥质黏土强度低、压缩性强，厚度大，严重影响基坑结构稳定性，故施工过程中要严格控制基坑变形，防止渗水，避免
不良因素影响支护施工。
2）本工程一共3 层，基坑深度达15 m，部分电梯井深度更高，属于深基坑，开挖过程影响较大，故在支护过程中要严格注意整体的平衡性，避免开挖时对周围造成影响。
3）基坑距道路和用地红线很近，四周环境中含有大量市政管线，且局部位置有浅基础居民楼，故要严格控制基坑变形。
4）本工程重要性系数是1.1，为一级基坑工程项目。
3.1.2 基坑支护设计原则
1）确保基坑施工时支护结构和土体的稳定性。
2）保障施工环境的安全可靠性。
3）经济合理性，施工便捷性，减少工期。
3.2 支护方案设计
结合本项目基坑开挖深度、施工环境，最佳的基坑支护结构选用“二墙合一”结构，即地下连续墙兼做地下室外墙。经多方考虑，最终选定支护结构为800 mm 厚地下连续墙，竖向布设3 道钢筋混凝土内支撑结构，选择混凝土内支撑的原因是混凝土支撑可依照基坑结构灵活布设，刚度较大。地下连续墙选用十字钢板进行墙体连接，和主体结构通过底板边梁、楼层梁柱、楼板、混凝土内墙等部件进行连接，借助接驳器将基础底板和楼层梁体有效连接，施工便捷，质量有保障，且防水性很高，可有效确保地下连续墙和主体的完整性。
为保障地下室美观整洁、干燥，可在地下连续墙内部一定距离处设置内衬墙，该空间可用作排水和集水的处理。地下连续墙底部需埋入穿透性弱、性质好的淤泥质黏土层。为有效降低地下连体墙沉降对周围预埋件的影响，施工过程中可埋设注浆管于地连墙钢筋笼内部，当地下连体墙施工完毕后，可开始地下连体墙底部的高压注浆，进而减少地下连体墙底部的沉渣，并提升墙底土体的承载能力，增大墙底端上方位置的侧摩阻力，降低地连墙施工沉降，提升整体结构的稳定性和承载力。
4 支护结构详细参数
4.1 参数
本项目以FRWS 深基坑支护结构设计软件对支护结构的参数进行分析，地面载荷控制为20 kPa，基坑开挖深度控制在12 m 基坑深度范围内，结合地质报告选取最佳土层土工计算参数，借助朗肯土压力理论开展土体的压力计算，结合土体成层性合算水土。
4.2 支护结构部分参数计算
经反复核验，基坑抗倾覆稳定性、整体稳定性、土体抗隆起的安全系数分别为1.31＜1.2、1.38＜1.35、1.92＜1.8，均符合设计规范，详见图1 所示。
图1 支护结构部分计算示意图
5 基坑施工安全保障措施
5.1 降水措施
地下连续墙能够将基坑外部水流有效阻隔，结合基坑地质情况及规模，为方便土方开挖，可在基坑内部设立自流深井疏干。基坑外侧周围设置排水沟可有效降低地面水流入基坑的机率，使得地面水流入排水沟，进而进入最近的下水道，详见图2 所示。
图3 基坑加固示意图
6 施工总体要求
6.1 材料
（1）钢材。Φ为HPB235级钢筋，Φ为HRB335级钢筋；混凝土，排桩混凝土强度等级为C30，冠梁强度等级为C30，混凝土保护层厚度50mm，喷射砼等级为C20砼；水泥，采用42.5R水泥；砂子，采用干净的中粗砂，粒径为0.25mm～0.5mm，含泥量不得超过5%，含水率以4%～6%为宜；石子，采用粒径小于15mm的小碎石；焊条，E43××用于HPB235级钢筋和Q235级钢，E50××用于HRB335和HRB400级钢筋。
（2）所有材料进场均应有出厂检验报告和合格证，进场后均应按批次和相关要求进行送检，达到要求之后才允许使用。
6.2 排桩施工要求
（1）桩采用人工或机械成孔工艺，桩径为1.0m和1.5m，桩身砼强度C30；保护层厚度50mm。桩径偏差≤－50mm，垂直度≤1%，桩底沉渣≤100mm。
（2）桩体钢筋采用非对称配筋，施工时应注意钢筋安置方向及位置；施工过程中宜隔桩施工，在灌注混凝土24h后进行邻桩施工。
（3）钢筋笼纵向受力钢筋采用对焊或机械连接，接头应相互错开，在连接处的35倍钢筋直径区段内，有接头的钢筋截面面积不得大于总截面的50%，并应保证连接长度满足规范要求。
（4）做好混凝土的统筹安排，确保桩体混凝土必须一次浇注，如为水下灌注混凝土其桩身混凝土强度应提高一个等级。
（5）开挖时每孔都应进行详细的地质记录，若发现地质异常，应及时通知业主和设计单位；支护桩施工中应采取措施保证土体的稳定；桩端嵌固深度长度应满足设计要求；桩顶嵌入冠梁的长度不小于为100mm，且桩的全部主筋均要伸进冠梁内，其锚入长度大于35倍桩主筋直径。
6.3 喷射砼与冠梁施工要求
（1）喷射砼喷射厚度80mm，砼标号为C20细石混凝土，砼配合比按室内试验结果确定。
（3）冠梁的混凝土强度C30，钢筋保护层厚度为50mm；冠梁应每隔15m～25m设置宽20mm沉降缝(伸缩缝)缝应设置在桩身的中心；冠梁主筋采用机械连接，施工前应清理排桩的桩头，桩的全部主筋均要伸进冠梁内，其锚入长度大于35倍桩主筋直径；冠梁基槽开挖后，应及时组织后续施工，防止基槽进水或垮塌。
6.4 悬臂式挡土墙与桩间护壁施工要求
（1）挡土墙背填土应每400mm厚分层夯实，压实系数不小于0.97；悬臂式挡墙的竖向钢筋应深入冠梁600mm以上；墙身沿长度每隔15m～20m设一道宽20mm沉降缝(伸缩缝)，缝处塞以沥青防水层，或嵌入涂以沥青的木板；挡土墙应按图设置排水孔，挡墙靠土体一侧的加上一层土工布，采用直径75的PVC管，每2.0m2不少于1个；下雨期间严禁施工，并应做好坡面防水措施，防止雨水渗入坡体，避免出现安全事故。
（2）桩间护壁应修土挂钢筋网，喷射C20混凝土进行支护；挂网钢筋应与桩基预埋钢筋及锚杆要充分焊接牢靠，必须确保施工质量；桩间土钢筋网双向Φ6.5@200；桩间土面层喷射混凝土厚度为80mm。土方开挖后应及时支护，避免基坑、桩间土垮塌；桩间土面层须设置直径为50mm泄水孔，竖向间距为2.0m，水平间距同桩间距。
6.5 排水系统
红线范围内临设用水区必须作硬化地坪及排水处理。对基坑边出现的裂缝应及时做必要的填补，严防地表水的渗漏。喷锚面按2.5m×2.5m设置泄水孔。基坑排水系统:坡顶、坡底设排水沟和集水井，排水汇入市政管道前经沉砂池沉淀。坡脚设置一排排水沟，截面尺寸为200mm×200mm×200mm(顶宽×底宽×高)，坡脚排水沟汇集体边坡排水的水及坑底积水，坡顶排水沟拦截雨水，并用于接受坑底抽水，坡顶排水以明沟形式排泄。基坑顶四周排水范围内以采用挂网喷砼，以防止地表水渗入。坡顶、坡脚每隔25m～30m设置一集水井，截面尺寸为800mm×800mm×1000mm(长×宽×高)。
6.6 土石方开挖要求
（1）支护结构强度达到设计强度80%后方可进行土方开挖，土石方开挖不得碰撞基坑支护结构，不得造成桩间土垮塌。
（2）土石方开挖应严格执行分层开挖的原则。一次开挖深度不得大于1.5m。弃土应远离基坑边15m～20m以外堆放，以免对支护结构的受力产生影响。
7 施工监测
7.1 测点布置
基坑开挖前在距基坑周边不小于2H(H为基坑深度)处布置2个监测基准点；每栋邻近建筑物上布置2～3个监测点；围墙每隔20m设1个沉降监测点，每隔30m设1个水平位移监测点；基坑边坡上每隔15m～30m设置1个沉降监测点、沿基坑四周坡顶设置1排水平位移监测点。
7.2 观测方法
基坑开挖前对监测点及基准点进行2次测量，以获得准确的初始值，基坑开挖及支护施工期间每天监测1次；当监测结果变化速率较大时则每天监测2次；当有事故征兆时应连续监测。支护施工结束后，地下结构工程施工期间每周监测1次直至基坑回填土结束。
7.3 观测结果分析
在整个基坑开挖过程中，本研究在基坑周边的建筑物共设置了12个位移观测点和12个沉降观测点，另在基坑四周边坡共设置12个位移和沉降观测点，测得最大垂直位移为2.7mm，水平位移为9.6mm。结果表明，该基坑支护达到了预期的设计意图。
8 结语
综上所述，在复杂场地条件下进行深基坑支护施工，相关施工人员应充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求，采用不同支护参数进行分段支护，并随时监测有关支护和土体变形的信息，及时发现问题并解决问题，确保施工任务保质保量完成，以此做好深基坑支护工程的施工工作。
参考文献：
[1]夏志国.岩土工程施工中深基坑支护问题探讨[J].城市建筑.2014(04).
[2]丁声敏、康爱群.岩土工程施工中深基坑支护问题探究[J].世界有色金属.2016(01).
论文作者:周军要,荣科,吴发根
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/20
标签：基坑论文; 钢筋论文; 结构论文; 混凝土论文; 黏土论文; 深基坑论文; 地下论文; 《防护工程》2017年第18期论文;