【摘 要】在复杂场地环境下进行深基坑施工，周边环境对其稳定性要求较高，施工难度和风险极大。因此，研究复杂场地环境下深基坑工程施工控制显得尤为重要。本文结合具体工程实例，详细分析了该地的地质和周边环境情况、以及围护设计概况，阐述了基坑分层开挖与换撑的工艺及基坑降水的控制方案。实践证明，该施工方案是成功的。
【摘 要】深基坑；施工方案；工艺流程；换撑
引言
随着现代化建设的不断推进，城市用地越来越紧张，因此地下空间的应用已成为当前以及未来发展的必然趋势。深基坑施工是建设工程中经常进行的项目，但在周边环境复杂的场地下进行深基坑的施工，容易出现一系列的问题，如建筑物的沉降、对管线的破坏，将会对周围产生极大影响。因此必须充分了解工程的施工地质条件与周边环境情况，有针对性地提出施工规划与方案，才能确保工程各个环节的顺利进行。
1 工程概况
本工程地基基础为桩基础。规划用地面积15200m2，总建筑面积78701m2，其中地下部分建筑面积30257m2。工程建筑±0.00m相当于绝对高程4.35m，自然地面标高按3.90m考虑。
基坑分为1区、2区2部分，1区为“L”边长边区域，地下3层，基坑底标高为-17.3m，局部深坑达到-19.8m，开挖面积为9318m2；“L”边短边区域为2区，地下2层，基坑底标高为-11.3m。
2 地质情况
(1)地层特性:工程建筑场地属平原地貌类型。场地内地形较为平坦，实测勘探点的地面标高在3.40～3.98m之间，高差0.58m。工程基坑底位于土层⑤的范围内(包括局部深坑)。
(2)地下障碍物情况:在基坑设计位置的东部存在着一个约2620m2的地下人防工事有待拆除。由于该人防工事年代久远已无图纸可供参考，故如何拆除该人防是本工程的主要难点之一。
3 周边环境情况
本工程东面某路，埋设了多条市政管线包括φ150mm煤气管和φ400mm给水管及3条电力线路和1条通信线路；南面某路，埋设有φ800mm给水管、φ1050mm雨水管、3条电力线路和1条通信线路；西侧某路，埋设有上水管、雨水管、煤气管等管线。由于工程周围的管线几乎全部靠近工地一侧，且部分管线离红线范围仅2m，故工地周围的管线为重点保护对象。北侧为待拆除建筑。
4 围护设计概况
(1)1区围护结构分为3层，从外向里分别是厚850mm、深49m的超深三轴搅拌桩止水帷幕，厚800mm、深33m的地下连续墙和厚850mm、深21m的三轴搅拌桩槽壁加固。支护结构为4道钢筋混凝土支撑，截面尺寸主要为1000mm×800mm、400mm×600mm，标高分别为-0.95m、-5.4m、-9.3m、-13.3m。基坑栈桥以下的部位和局部深坑需采用三轴搅拌桩进行加固，加固深度要达到基坑底标高以下3～4m，即-21.3～-20.3m。
(2)2区围护结构分为2层，外层为厚850mm、深22m的三轴搅拌桩止水帷幕，内层为厚1000mm、深25m的钻孔灌注桩围护。2区南边与1区相接，相接部位采用旋喷桩止水，桩径2m，深度同钻孔灌注桩围护，即深25m。2区采用3道支撑围护，第1道支护采用钢筋混凝土支撑，尺寸与1区相同，标高-0.45m。第2、3道采用φ609mm圆钢支撑。2区也需要采用三轴搅拌桩对基坑进行加固，加固深度为基坑底标高以下3m，即-14.3m。
5 施工方案
5.1 围护施工
5.1.1 超深三轴搅拌桩工艺流程
a.施工预埋孔，放入预埋钻杆→b.进行水泥土搅拌桩施工，搅拌下沉钻杆，到第1组钻杆结束→c.拆下钻杆接头，移动桩机到预埋钻杆位置→d.连接预埋钻杆，提升预埋钻杆→e.移动桩机，回到原桩位将预埋钻杆和第1组钻杆连接起来→f.继续搅拌下沉，重复步骤c～e直至到达设计桩深。
机械设备沿基坑围护轴线移动，本工程超深三轴搅拌桩施工采用跳槽式双孔全套复搅式连接法。三轴搅拌桩施工需保持连续性，相邻桩搭接时间不得大于12h，如出现超过24h的冷缝，需采用后排补桩方法。
5.1.2 坑内加固搅拌桩工艺及流程
坑内加固采用三轴搅拌桩，三轴搅拌桩施工工艺强加固区域采用二喷二搅，弱加固区域采用一喷一搅，主要包括导沟开挖、桩机定位、水泥浆配制、搅拌施工、置换土处理等工艺流程，根据该基坑的技术要求，使用JB160桩机，实行一次钻搅达到设计深度。具体流程为:清理地下障碍物、平整场地→放线定位→开挖沟槽→三轴搅拌机就位、校正、桩杆钻头找正→钻进、压浆注入、搅拌、成桩→三轴搅拌机移位、定位、校正→下道工序重复施工。
5.1.3 地下连续墙施工工艺流程
地下连续墙需在三轴搅拌桩槽壁加固施工半个月后进行施工，采用带自动纠偏装置的成槽机进行成槽施工，静态泥浆护壁；采用成槽机一次扫孔，泵吸反循环二次清孔；钢筋笼采用三点吊装，由1000kN吊车和500kN吊车双机抬吊、整体回直下笼的方法；接头处理采用接头箱安放锁定、高压旋转泵清洗工艺；混凝土浇筑采用水下导管法。施工流程为:测量放线→导墙施工→泥浆配制→成槽→槽底清基→吊放锁口管入槽(刷接头)→吊放钢筋笼→浇筑水下混凝土。
5.1.4 钻孔灌注桩施工工艺及流程
本工程采用正循环施工工艺。主要选用机械有:GPS-15型钻机和160kN汽车吊、泥浆泵等。施工时，采用GPS-15型钻机原土造浆，正循环成孔。成孔过程中泥浆通过泥浆循环池、循环沟槽进行循环。钢筋笼现场制作，钢格构式立柱工厂制作。成孔后进行第1次清孔，立刻安放钢筋笼、钢格构立柱和混凝土导管，并进行第2次清孔，达到要求后进行混凝土浇筑。采用预拌混凝土，由混凝土搅拌运输车直接灌入，导管利用吊车起拔。钻孔和混凝土浇筑中所排出的废泥浆输入泥浆贮存池由专用泥浆运输车外运。施工流程为:测量放样，定桩位→埋设护筒，钻机就位→校正钻机磨盘水平、钻杆垂直度→配制护壁泥浆(或原土造浆)→正循环成孔→第1次清孔→检测孔径、孔深、垂直度→钢筋笼(钢格构立柱安放)→下放导管→第2次清孔→浇筑水下混凝土→移位。
5.2 原有地下人防位置的围护结构施工处理方案
该人防工事位于本基坑工程的东部，占地面积约2620m2，埋设深度约5m。由于年代久远，已无具体图纸。该人防有部分在施工红线外侧，且妨碍到了地下连续墙等围护结构的施工。根据业主要求，该防空洞只拆除围护结构内的部分，对围护结构外的部分予以保留。
(1)在距离原结构外墙6～10m处浇筑1道混凝土墙封堵。原有地下结构拆除及处理。
(2)凿除全部顶板和底板上部，底板保留100mm厚度，不可凿穿。原有地下结构拆除及处理。
(3)回填优质土方，原有地下结构拆除及处理。
(4)采用压轮钻将剩余底板磨除。
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5.3 降水方案
本场地浅部地下水属潜水类型，主要补给来源为大气降水、地表径流，地下水位埋深一般在0.95～1.25m之间，相应标高为2.61～2.32m。
为了便于土方开挖、增大坑内土体的被动土压力，确保施工进度和减小基坑变形，在基坑土方开挖前，必须进行降水。根据设计要求，降水应在开挖前20d开始进行，并确保坑内地下水位在开挖面下1～2m(局部深坑处深井相应降低)；根据地质勘察报告及施工经验，本工程采用深井降水排除场地内的浅部地下水。
5.3.1 深井降水
根据地质资料，本场区地下水位埋深在0.95～1.25m之间。地表以下第②层土为粉质黏土；第③层土层为淤泥质粉质黏土；第④层土为淤泥质黏土；第⑤层土为粉质黏土；第⑥层土为粉质黏土。
1区坑底埋深在第④层中，但坑底距第⑤层顶仅有150mm，考虑到局部深坑的影响以及需保持水位在坑底标高下1m左右的要求，1区降水以第②、③、④、⑤层为目的层，保证基坑干开挖和干封底要求，将地下水位降到基坑底以下0.8～1.0m。
2区坑底埋深在第④层中，坑底距第⑤层顶尚有6150mm，因此2区降水以第②、③、④层为目的层，保证基坑干开挖和干封底要求，将地下水位降到基坑底以下0.8～1.0m。
5.3.2 深井工艺流程
在深井、深井泵、真空泵及管路安装完毕并开始正常抽水条件下，降水20d以后进行土方开挖。在土方开挖的同时，继续进行基坑内降水，以使水位始终控制在坑底土层下2m以下。
井点位置测量定位→挖井口、安护筒→钻孔就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间的砂砾过滤层→洗井→井管内下设水泵、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作→随挖土边降水边拔井管→封井
5.3.3 承压井降压
拟建场地内涉及的承压含水层主要为第1承压含水层，且承压含水层为工程地质分层的⑦层(⑦1、⑦2层)，根据该地区工程经验，此层承压水头埋深一般在地面以下3～11m，随季节呈周期性变化。本次实测承压水头埋深为5.37～5.41m，相应的绝对高程为-1.81～-1.99m，为安全起见，计算采用的承压水头埋深为3.0m。
经计算，1区基坑开挖应在第3层土方开挖前进行承压水降压，降低水头高度7.8m。2区无需进行承压水降压。
5.4 1区挖土及支撑形成方案
5.4.1 第1道支撑及栈桥施工
由于现场原土标高为-0.45m，而第1道支撑及施工栈桥顶标高多为-0.55m，两者相差10cm。因此，先进行第1道支撑及栈桥的施工。
先施工2座南北向的栈桥，再形成另2道南北向的支撑，最后形成东西两头支撑。由于主要出入口在基坑的东北角，因此，抽槽及支撑为由南向北施工。
5.4.2 第1次土方开挖
第1次土方开挖必须待第1道支撑强度达到设计强度的70%后方可进行。先用土方把支撑部位的沟槽填平，修筑过路坡道，然后大面积开挖。第1次土方开挖采用半盆式开挖，从中间向东西两侧退挖，土方车直接开至挖土地点并装车外运，挖至标高-6.35m(第2道支撑底标高)，挖土深度5.90m。
第1次土方开挖考虑用6台1.0m3的液压反铲式挖掘机进行挖土，并辅以足够的土方车，计划在15d内完成。
5.4.3 第2道支撑施工
第1次土方开挖至有足够的工作面后，即开始第2道支撑的施工作业。
支撑形成过程同第1次土方的挖土流程，从中间向东西两边逐步形成。先形成南北向支撑的中间部分，在开挖两端被动土，形成端部支撑。
5.4.4 第2次土方开挖
第2次土方开挖必须待第2道支撑强度达到设计强度的70%后方可进行。先用土方修筑过路坡道，然后大面积开挖。第2次土方采用半盆式开挖，从中间向东西两侧退挖，栈桥出土，挖至标高-10.25m(第3道支撑底标高)，挖出的土方全部外运。第2次土方挖土深度3.9m。
5.5 2区挖土及支撑形成方案
5.5.1 第1次土方开挖
2区第1道支撑在土方开挖时早已达到设计强度，但由于施工场地狭小，车辆可能需要在1区地下室顶板上行走，因此必须等1区地下室顶板达到设计强度并进行加固后方可进行土方开挖。
先用土方把支撑部位的沟槽填平，修筑过路坡道，然后大面积开挖。第1次土方采用大开挖，从北向南退挖，土方车直接开至挖土地点并装车外运，挖至标高-4.4m(第2道支撑中心线标高)。挖出的土方全部外运，四周不留被动土。第1次土方挖土深度3.95m，需分2层开挖。
第1次土方开挖共计约7157m3，考虑用2台1.0m3的反铲挖机进行挖土，并辅以足够的土方车，计划在5d内完成。
5.5.2 第2道和第3支撑施工
第1次土方开挖至有足够的工作面后，即开始第2道支撑的施工作业，第2道支撑采用抽槽的方法进行施工。用1台0.6m3反铲挖机进行抽槽，抽槽至标高-4.7m(第2道支撑底标高)，围檩处相应落低。支撑形成过程同第1次土方的挖土流程，从北向南逐步形成。先形成双拼500mm×300mm×11mm×18mm的H型钢围檩，再根据钢围檩及时形成钢支撑。
抽槽的土方全部堆载在支撑网格中间，以利于下层土方开挖时修筑行走坡道。
5.6 回筑及换撑方案
底板按后浇带的划分，流水施工，分块成型，以加快施工进度。
待基础底板及传力带达到设计强度后，方可拆除第4道支撑，当第2层地下室底板、换撑及传力带达到设计强度时，方可拆除第3道支撑和第2道支撑，当第1层地下室楼板、换撑及传力带达到设计强度时，方可拆除第1道支撑。
由于本工程地下连续墙没有采用“两墙合一”的做法，因此在地下连续墙围护与地下室外墙之间存在间隙，必须考虑换撑。换撑做法是在每层地下室楼板标高处用砂填充间隙。
6 结语
综上所述，深基坑工程的成功实施是地下工程顺利推进的前提和保障，其施工控制是十分重要的。在实际施工管理中，根据该工程要求、施工地质和周边环境情况进行综合考虑，提出了包括围护结构、降水、挖土及支撑、环保和监测在内的整体施工方案，实践证明，该方案是切实可行、安全可靠的，设计计算准确，设计合理，精心组织施工，措施齐全，监测到位、及时，深基坑施工能顺利完成，有效的提高了深基坑工程的施工质量，创造出良好的经济效益和社会效益。
参考文献
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[3] 刘红卫,裴友安.复杂场地条件下的深基坑支护设计[J].工程建设与设计.2016
论文作者:郭东兴
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/24
标签：土方论文; 基坑论文; 标高论文; 钻杆论文; 工程论文; 地下论文; 深坑论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;