周麟飞
惠州市第三人民医院基建科 广东惠州 516001
摘要：本文通过以惠州市第三人民医院门急诊楼项目基坑支护工程为例，分析基坑支护工程整个开挖支护的全过程，包括勘察、设计、施工和监测等各项工作，精心做好和管控每个环节的关键工作和技术要点，可以显著地减少基坑变形和避免基坑支护事故的发生，从而大大降低工程造价，确保工程质量。
一、基坑支护工程的特点及技术要点：
1、由于城市的主要高层、超高层建筑大都集中在建筑密度大、人口密集、交通拥挤的狭小场地中，并且常有必须保护的永久性建筑和市政公用设施，不能放坡开挖，而且对基坑稳定和位移控制的要求很严，所以基坑支护工程的施工条件大多数都是很差的。2、基坑支护工程包含挡土、支护、防水、降水、挖土等许多紧密联系的环节，其中的某一环节失效都将会使整个工程出现安全隐患，从而导致事故的发生。一旦出现事故，处理是十分困难的，造成的经济损失和社会影响也往往十分严重。3、基坑支护工程一般造价较高，但又是临时性工程，施工周期较长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常需要经历多次的降雨、周边堆载、振动、施工不当等许多不利条件，其安全度的随机性较大，事故的发生往往是具有突发性，所以基坑支护工程设计的安全储备与经济指标必须要综合起来考虑。4、在基坑支护工程设计中应包括支护体系选型（常见的基坑支护形式主要有：
⑴排桩支护，桩撑、桩锚、排桩悬臂；⑵地下连续墙支护地连墙+支撑；⑶水泥挡土墙；⑷土钉墙（喷锚支护）；⑸逆作拱墙；⑹原状土放坡；⑺桩、墙加支撑系统；⑻简单水平支撑；⑼钢筋混凝土排桩；⑽上述两种或者两种以上方式的合理组等。）、围护结构的承载力、变形计算、场地内外土体稳定性、降水要求、挖土要求、监测内容等，应注意考虑可能出现的各种不利因素，避免发生内容漏项，从而导致基坑设计的失误。5、在施工过程中，尤其在软土地区中施工时，应该进行认真研究，合理安排好挖土的方法，需做好支撑与挖土之间的配合，将会显著地减少基坑变形和基坑支护事故的发生。6、岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性，往往造成勘察所得的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，并且精确度较低，给基坑支护工程的设计和施工都增加了难度，所以在岩土性质变化较大的区域应增加勘察布点，以确保岩土勘察报告的准确性，为后续工作提供可靠的依据。7、在软土、高地下水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体变位、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损等病害，对周边建筑物、地下构筑物及管线的安全造成很大威胁，所以，选好监测布点位置及数量，做好监测频率的适度调整，对后续的工作都是至关重要的。根据基坑支护工程的以上特点和技术要点，现以本人参与建设的惠州市第三人民医院门急诊楼项目基坑支护工程的具体做法介绍如下：
基坑支护平面图
一、工程概况
惠州市第三人民医院地下车库场地位于惠州市东平，场地地下一层占地面积约为9232.9m2，地下二层占地面积约为9546.6m2，拟建建筑物为1栋5层的门急诊楼及地下车库，设有2层地下室，建筑±0.00标高为17.3m，二层地下室底板垫层标高8.5m；基坑开挖深度7.00-8.70m。
二、 场地涉及地层与岩性
勘察报告指出，原始地貌为残丘及冲洪积阶地。本次勘察揭露的地层为第四系人工填土层（Q4ml）、第四系冲积层（Qal）、第四系残积层（Qel）、侏罗纪泥质粉砂岩(J)。
三、基坑场地周边环境
拟建基坑周边环境：
北侧：为现正在使用的门诊楼，距离约25m；场地较为开阔，可考虑进行大放坡开挖。锅炉房段无放坡空间。
东侧：为医院院内道路及大门，距离院内建筑物20m左右。院内道路无地下管线。
南侧：西向南侧12m为已建医技楼，地下室一层，深5.7m，采用冲孔桩基础。相邻医技楼基坑支护结构尚好，采用高压旋喷桩止水，桩锚支护。
西侧：距已建7层建筑物10m左右，已有建筑物基础埋深3m，1#楼采用天然地下浅基础，2#楼采用人工挖孔桩基础。
四、基坑设计
（1）设计原则
4.1.1根据基坑周边环境及场地地质条件，本着安全可靠、经济可行并保护周边环境等原则，进行基坑支护设计。
4.1.2根据广东省标准《建筑基坑支护工程技术规程》，基坑西侧的ABCD、IJKLA段基坑安全等级为一级，其余地段基坑安全等级为二级，其设计复杂程度为Ⅱ级。
4.1.3根据场地周边环境条件分析，西侧放坡空间有限，距离已建建筑物近，采用桩锚支护，考虑填土层中存在地下水，在支护桩间采用双重管旋喷桩帷幕墙止水或在坡顶采用水泥搅拌桩止水。
4.1.4其余三面地质条件较好，放坡空间较大，距离已建建（构）筑物较远，不同放坡后采用喷锚支护。
4.1.5由于基坑东南角存在雨水管线，在基坑施工前必须明确要拆除或迁移的管线，并确认锚索施工不碰到市政管线，必要时需要调整设计。
（2）岩土设计参数
根据勘察报告，并结合类似工程经验，基坑支护岩土设计参数值详见下表。
岩土层的主要力学参数
（3）基坑支护结构设计类型
（1）AB段：地下室边线距离已建物6.3m，基坑深8.70m（含承台开挖深度），用桩锚支护，由于一层地下室与二层地下室之间存在一个平台，在支护桩前4.5～8.7m深度内1：0.75放坡后采用喷锚支护。钻孔灌注桩采用C30砼,桩径1m，桩间距1.5m，桩长10m。桩顶设C30冠梁600×1000mm。距冠梁以下1.2m设第一道预应力锚索4×7ø5，总长24m，锚固段长18m且进入强风化岩不少于8m，施加350kN预应力；其下2.6m设第二道锚索预应力锚索4×7ø5，总长18m，锚固段长12m且进入强风化岩不少于6m，施加250kN预应力。双重管高压旋喷桩帷幕截水，桩径600mm，喷射孔间距1.5m，桩长6.7m，且进入下部弱透水层不小于1m,每米桩水泥用量不小于120kg/m。临空桩间挂14#铁丝网喷砼10cm。
（2）BC段：地下室边线距离已建物8.0m，基坑深8.85m（含承台开挖深度），采用桩锚支护，钻孔灌注桩采用C30砼,桩径1m，桩间距1.5m，桩长11.5m。桩顶设C30冠梁600×1000mm。共设三道锚索，第一道预应力锚索4×7ø5，总长24m，锚固段长18m且进入强风化岩不少于8m，施加350kN的预应力。距第一道锚索以下2.6m设第二道预应力锚索4×7ø5，锚固段长12m且进入强风化岩不少于8m，总长18m，施加350kN的预应力。距第二道锚索以下2.6m设第三道预应力锚索4×7ø5，锚固段长10m，总长15m，施加200kN的预应力。临空桩间挂14#铁丝网喷砼10cm。由于已建2#楼采用人工挖孔桩基础，锚索施工时可能会钻遇，施工前应详细了解基桩分部后可进行调整锚索位置施工。
（3）CD段：地下室边线距离已建物8.0m，基坑深7.15 -8.85m（含承台开挖深度），采用桩锚支护，钻孔灌注桩采用C30砼,桩径1m，桩间距1.5m，桩长10.5m。桩顶设C30冠梁600×1000mm。共设两道锚索，第一道预应力锚索4×7ø5，总长24m，锚固段长18m且进入强风化岩不少于8m，施加350kN的预应力。距第一道锚索以下2.6m设第二道预应力锚索4×7ø5，锚固段长14m且进入强风化岩不少于8m，总长20m，施加250kN的预应力。临空桩间挂14#铁丝网喷砼10cm。由于已建2#楼采用人工挖孔桩基础，锚索施工时可能会钻遇，施工前应详细了解基桩分部后可进行调整锚索位置施工。
（4）DEF段：基坑深7.15m，坡率1: 1.25开挖，坡顶采用水泥搅拌桩止水，锚杆挂网喷砼支护。
（5）F1-G段：基坑深7.95m，坡率1: 1开挖，坡顶采用水泥搅拌桩止水，锚杆挂网喷砼支护,锚杆设5排。
（6）G1-HI段：基坑深8.05m，坡率1: 1开挖，锚杆挂网喷砼支护,锚杆设5排。
（7）IJ段：基坑深7.85m，顺坡道坡采用桩锚支护，设两排相同锚索，顺坡道处喷素砼。
（8）KL段：为医技楼与门急诊楼连接部分，清除土层至原有基坑标高后支护，基坑深3.85m，坡率1: 0.5开挖，锚杆挂网喷砼支护。
（9）F-F1段：基坑深7.80m，采用桩锚支护，设三排相同锚索。
（10）G-G1段：基坑深8.05m，采用桩锚支护，设三排相同锚索。
五、施工及技术要点
5.1.1旋挖桩
（1）灌注桩拟采用旋挖工艺，施工时相邻桩不能同时成孔，只有待相邻桩浇注砼并终凝后才可成孔施工。
（2）灌注桩浇砼为C30，当位于水位以下时应采用水下混凝土，砼强度配比应设计强度提高5～10Mpa。
（3）钢筋笼保护层不小于35mm。
（4）钢筋笼主筋采用搭焊，钢筋笼的焊接或搭接在同一断面的接头面积不应大于50％，且间隔布置。
（5）桩顶冠梁施工前，桩顶应凿至新鲜砼面，出露钢筋应平直。
5.1.2预应力锚索
（1）预应力锚索孔径150mm，孔位允许偏差为水平方向100mm，垂直方向50mm，预应力锚索钻孔倾角20-30度，倾斜度允许偏差为3%，孔深应超过设计长度0.5m，终孔后应认真清孔，直至孔口流出清水为止。
（2）锚（杆）索钻孔尽可能采用干钻成孔，清孔完成后应立即施放杆筋并进行注浆，严禁成孔后滞留停放。
（3）预应力锚索下料长度允许误差为50mm，安装前应认真清除锚索表面的油污和铁锈。
（4）预应力锚索分二次注浆，水泥采用P.O 42.5R普通硅酸盐水泥拌制。水灰比为0.5～0.6。第一次注浆压力为0.4～0.6MPa，第二次注浆压力为2.0～4.0MPa。第二次注浆时间可根据注浆工艺通过试验确定。
（5）锚固体强度达到设计强度70%后方可进行张拉锁定，腰梁砼养护7天后才可进行张拉锁定，张拉锁定按设计拔力的100%进行锁定，预应力施加值为锁定值的120%。
5.1.3锚杆挂网喷砼
（1）锚杆（全长粘结型锚杆），钻孔孔径为110mm，倾角15～20°，拉杆采用Φ22螺纹钢筋，注浆采用42.5R普通硅酸盐水泥为注浆材料，浆液采用水灰比为0.40～0.45纯水泥浆，灌浆时注浆压力为0.1～0.4MPa；配制水泥浆宜采用早强型水泥，要求7天抗压强度达到25～30MPa。当工期特别紧张时，可在浆液中可掺加0.3‰～0.5‰ 的早强剂(占水泥重量)或提高水泥浆的标号，水泥浆强度达到70%以上才允许张拉。为防止水泥浆在因硬化过程中产生干缩裂缝，保证浆体与周围孔壁的紧密粘合，可掺入一定量的膨胀剂，具体掺入量由实验确定，以满足补偿收缩为准。
在填土区域可用等长度注浆管锚代替土钉，注浆采用42.5R普通硅酸盐水泥为注浆材料，浆液采用水灰比为0.40～0.45纯水泥浆，注浆压力为0.4MPa，每米水泥用量控制在60kg左右，采用φ48δ3.0mm钢管制安。注浆水灰比0.5～0.6，水泥采用PO42.5R普通硅水泥。
（2）挂钢筋网喷砼：喷面厚10cm，挂φ8@200双向钢筋网。喷射砼原材料采用P.O 32.5R普硅水泥，干净的中粗砂和粒径小于15mm的砾石，配合比为 水泥：砂：石子=1：2：2.5或根据配合比试验，水灰比0.4～0.45。喷射砼检验强度C20。
5.1.4冠梁与腰梁
支撑腰梁与桩顶冠梁：砼C30浇筑，钢筋保护层3cm。
5.1.5双重管旋喷桩
双重管旋喷桩：设计桩径0.60m，桩间距1.5m，水泥用量不小于150kg/m，提升速度不大于0.25m/min。水泥浆喷射压力不小于20MPa。水灰比1.0。
5.1.6水泥搅拌桩
水泥搅拌桩：设计桩径0.550m，桩间距0.4m，水泥用量不小于90kg/m，水泥搅拌桩采用四搅四喷施工工艺，桩径550mm，搭接长度150mm，普通硅酸盐32.5水泥用量90kg/延米。
5.1.7其它施工工艺
(1)土方开挖：应按土钉、锚索的布置形式进行分段、分层开挖。每层土钉/锚索超挖深度不大于30cm。
(2)安全护栏：沿基坑坑顶四周设置，采用φ48钢管制安。
(3)排水沟：坡顶水沟采用半砖砌筑，内径0.2×0.2m，坡底水沟及集水井可采用喷C20砼施工。
(4)泄水孔：间距3m,长度0.5m，采用D75PVC管，排水孔埋入土中部分钻成花管,外包三层无纺土工布。
六、基坑施工信息化控制及动态设计
（1）支护体系和周边环境监测
6.1.1按基坑支护规范规定应进行基坑、周围道路管线和建筑物的沉降位移监测。
6.1.2监测内容包括坑顶水平位移、竖向位移，基坑周边建筑物及道路、地下管线沉降等。
6.1.3确定好各监测点的布置位置及数量。
6.1.4以上内容的工作由具有专业资质的单位作为第三方进行监测，并按现行相关规范要求对基坑结构及周边建（构）筑物进行监测。对监测结果及时进行反馈，发现异常情况及时通知设计人员，以便研究对策。
6.1.5监测频率：基坑监测的频率要随开挖深度和变化情况作调整，基坑深度5m内开挖施工时，一天观测一次。当基坑开挖大于5m时，开挖以后一般两天测量一次，每层开挖前后各一次。当基坑边坡位移出现突变量，增加到一天两次甚至两小时观测一次。
基坑支护工程竣工后至竣工后半个月内，约三天观测一次。竣工半个月后每周观测一次，竣工一个月后每半月观测一次直到竣工六个月为止。每层开挖前后各一次；开挖期间每2天监测一次，遇变形情况异常或雨天时加密监测频率。
6.1.6本基坑DEF、F1-G、G1HIJ段坡顶最大水平位移允许值二级为0.004H（H为基坑开挖深度mm）且不大于50mm。周围地面沉降变形允许值二级为0.003H且不大于40mm。ABCD、F-F1、G-G1、KL段坡顶最大水平位移允许值一级为0.002H（H为基坑开挖深度mm）且不大于30mm。周围地面沉降变形允许值一级为0.0015H且不大于20mm。
6.1.7监测项目最大允许值：
（1）基坑安全等级二级DEF、F1-G、G1HIJ段坑顶位移最大允许值为28.0-31.2mm；基坑安全等级一级，ABCD、F-F1、G-G1段坑顶位移最大允许值为16.0mm,KL段坑顶位移最大允许值为7.2mm。
（2）基坑安全等级二级，DEF、F1-G、G1HIJ段周边道路、管线沉降允许值：21.0-23.4mm；基坑安全等级一级，ABCD、F-F1、G-G1段周边道路、管线沉降允许值10.5-13.05mm。
6.1.8各监测项目的预警值取最大允许值的75％。
基坑的设计与施工是一个信息化过程，而基坑的相关监测数据是信息化的基础。此项工程应由经验丰富的专业人员承担，并据设计和有关规范要求制定详细的监测方案，协同设计、施工人员对监测结果进行有效的评价和反馈，以进一步指导后续施工。
（2）施工应急预案
6.2.1支护结构位移
若基坑顶出现较大位移或垮塌，具体应采取措施有：
（1）回填土、砂石或砂袋等，回填反压土高度至能保证基坑变形完全稳定为止。
（2）增设坑内降水设备，降低地下水。
（3）对坑底进行加固，如采用注浆、高压喷射注浆等提高被动区抗力。
（4）坡顶卸载：坡顶一定范围内的土体挖除，减少坡顶荷载。
（5）对基坑挖土合理分段，每段土方挖到底后及时浇注垫层。
6.2.2截、排水措施
（1）在基坑顶部，采取临时措施拦截地表水，以防下渗或直接流入基坑内。
（2）对地表裂缝，及时采用水泥砂浆封堵，以防地表水下渗。
（3）同时检查基坑顶部所有污水、给水管线，看是否断裂，有水下渗入基坑边坡，如污水雨水管线有断裂，应将污水、雨水管线的水源切断或污水、雨水管线改线。
（4）基坑底部，用污水泵抽水，并做好坑底排水设施，使基坑底部尽量保持干爽，以防基坑底部土体泡水软化。
七、其它说明
7.1.1基坑支护为临时性构筑物，按规范其安全和正常使用期限为1年（以土方开挖算时起），超过此期限时，应及时通知设计人员，重新评价其安全性。
7.1.2在距基坑5.0m范围内堆载不得超过10kPa，不得有超载车辆通行。
7.1.3当出现下列情况时应立即停工并通知建设单位和设计单位：
（1） 基坑边缘位移较大或位移速率突然加大；
（2） 基坑顶部地表面出现连续裂缝或较宽的非连续裂缝；
（3） 周围建筑或道路出现裂缝或较大的不均匀沉降；
（4） 基坑边坡出现局部坍塌或其它异常现象；
（5） 支护结构水平位移或沉降值较大或移动速率突然加大。
7.1.4锚杆（索）验收试验数量不少于锚杆总数的5%，且不得少于3根；注浆体应按每30根留置一组试块的比例留置水泥净浆试块，到期后及时试压。
7.1.5混凝土梁、支护桩、喷射混凝土应进行混凝土试块的抗压强度试验，每次混凝土浇注至少取一组，每桩砼试块不得少于一组；喷射混凝土每500m2检测一组。
7.1.6在土方开挖、锚索土钉施工过程中，注意避让地下管线。
7.1.7其它一切未尽事宜参照有关规程、规范执行。
结论：
基坑支护结构的设计与施工不同于上部结构，除地基土类别的不同以外，地下水位的高低、土的物理力学性质指标以及周围环境条件等，都直接与支护结构的选型有关。在深基坑工程中，支护结构方案的选择至关重要，支护结构型式选择的合理，就能做到安全可靠、施工顺利、缩短工期，带来可观的经济效益与社会效益。反之，一个不合理的方案即使造价很高，也不一定能保证安全。可见，支护结构型式的优化选择是深基坑支护发展的必然趋势。惠州市第三人民医院门急诊楼项目基坑支护工程的设计方案经过专家组的充分论证，一致认为，方案是安全可行的，支护结构型式选择合理，经济实用，并且通过施工单位的精心施工，以及监测单位的严密监测，施工的全过程未出现任何安全隐患和发生任何安全事故，做到了安全可靠，造价较低，具有较强的可操作性，整个项目工程已于2016年7月竣工，受到了建设单位及社会各界的一致好评。
论文作者:周麟飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/25
标签：基坑论文; 预应力论文; 位移论文; 水泥论文; 管线论文; 工程论文; 注浆论文; 《防护工程》2018年第15期论文;