（中冶集团武汉勘察研究院有限公司，湖北武汉430080）
摘要：在城市化建设进程逐步加快的今天，建筑行业飞速发展，并取得了巨大的成就，高层建筑与地下建筑日益增多，基坑工程也随之增加，深基坑也越来越多，因此，基坑支护得到了越来越多人的关注。本文结合工程实例着重探讨深厚淤泥地区深基坑支护设计及施工，希望能为相关研究提供参考。
关键词：建筑工程；基坑支护；设计；施工
前言
在建筑工程中，基坑支护是一种临时性工程，其支护设计方案的合理性直接决定着施工质量，并会影响地下室主体结构。同时，因基坑支护比较繁琐，若处理不好将会威胁基坑自身安全，严重可能破坏周边环境，带来严重的经济损失。
1工程概况
某公司拟在珠海市横琴自贸区兴建民生电商（横琴）国际金融大厦，该项目由2栋商住两用主楼及多栋商业裙楼组成，拟设一个满铺三层地下室。项目基础形式采用灌注桩+主楼承台及大筏板，裙房及纯地库采用灌注桩+承台基础。
本项目建筑用地面积约14713.9m2，建筑总面积66218.0m2，基坑面积约为 10871.5m2，基坑形状呈7字形，支护周长约432.7m。本工程拟建三层地下室，基坑开挖深度为15.70m～17.60m。基坑周边市政道路等基础设施已建成，部分地下管线已铺设，周边环境较复杂，施工空间有限。基坑工程重要性等级为一级，设计使用年限为一年。
2工程地质概况
2.1地质构成
场地位于珠海市横琴自贸区富邦路东侧、兴盛五路南侧、富国路西侧、兴盛三路北侧，交通便利，场地地形较平，现地面标高在3.24～4.01m之间。场地内分布的地层有：人工填土层、第四海陆交互相沉积层、第四系残积层及燕山期侵入花岗岩层。本基坑工程最显著特点是淤泥层深厚，其天然含水量高，呈流塑状，强度低，压缩性高，抗剪强度低，渗透性小，具流变、触变特征。如何在深厚淤泥层中进行土方开挖是基坑支护设计和施工考虑的重难点。
2.2水文地质
本场地地下水属于潜水类型，主要埋藏在场地人工填土层及第四系海陆交互相沉积层中，主要补给来源为大气降水。地下水位受季节气候影响不大，赋存于中粗砂中的潜水和赋存于花岗岩风化裂隙中的潜水具有承压性。 结合勘察报告及设计基础条件分析，本基坑土层参数取值如下表所示。
注释：其中人工加固土的参数是根据当地规范与经验来取值的。
3基坑支护结构设计
经过对工期及经济比选，本项目设计采用单排桩+止水帷幕+两道环形内支撑+被动区加固支护型式。
排桩采用￠1300及￠1500两种直径的灌注桩，冠梁：1600X1200，腰梁：1300X1200，内支撑：第一道环形支撑：HC1:1600*1200，ZC1：1000*1000，第二道环形支撑：HC2-1：1600*1200，HC2-2:2200*1200，ZC2-1：1000*1200，ZC2-2：800*1000，立柱（桩）：基底以下主要采用￠1000灌注桩，基底以上采用钢构柱，截面尺寸为550X550，被动区加固、电梯井坑中坑封底及支护、止水帷幕均采用三轴水泥搅拌桩，直径为850@600mm，加固、电梯井坑中坑封底桩采用搭接施工，帷幕采用套打施工。
4施工要求、施工工艺及施工注意事项
4.1施工顺序
支护系统施工顺序为：三轴水泥土搅拌桩坑内被动区加固、坑中坑加固施工→支护桩、立柱桩施工→三轴水泥土搅拌桩止水帷幕施工→基坑周边地面硬化→第1层土方开挖→微型钢管桩施工、坡面土钉挂网施工→冠梁、第一道内支撑板带施工→第2层土方开挖→桩间土钉挂网施工→腰梁、第二道内支撑、板带、栈桥施工→第3层土方开挖→桩间土钉挂网施工→施工完毕。
4.2支护桩施工要求
（1）支护排桩施工采取跳打法，混凝土应连续灌注，每根桩的浇注时间不得大于混凝土的初凝时间。混凝土浇注应适当大于桩顶的设计标高，凿除浮浆后的桩顶混凝土标号必须满足设计要求。砼达到初凝且1天后方可施工相邻桩。
（2）保证桩位、桩长、桩径、桩身垂直度满足设计要求，孔底沉渣厚度不大于10cm。
（3）支护桩钢筋数量、规格长度应满足设计要求。主筋采用机械连接，同一截面接头面积不大于50%，且相邻接头错开35d（d为主筋直径），主筋保护层厚度不小于50mm。
（4）土方开挖前对支护桩进行30%数量小应变检测，检测合格后方可进行土方开挖。
4.3三轴水泥土搅拌桩施工要求
（1）施工程序为：测量放样→开挖沟槽→设置导向定位型钢→搅拌机就位→校正复核桩机水平和垂直度→拌制水泥浆液、开启空压机、送浆至桩机钻头→钻头喷浆、气并切割土体下沉至设计桩底标高→钻头喷浆、气并提升至设计桩顶标高。
（2）水泥土搅拌桩的施工采用三轴搅拌设备，桩型采用￠850@600水泥土搅拌桩。
（3）水泥土搅拌桩采用P.O 42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比0.5，水泥掺量为20%（止水帷幕）、18%（被动区及坑中坑加固），虚孔掺量均为8%。
（4）为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好钻具下沉及提升速度，钻机钻进搅拌速度一般在1m/min，提升搅拌速度一般在1.0～1.5m/min。
（5）施工时应保证水泥土能够充分搅拌混合均匀。提升速度不宜过快，避免孔壁塌方等现象，不得冲水下沉。
（6）相邻两桩施工间隔不得超过12个 （7）桩位偏差不大于20mm，标高误差不大于100mm，垂直度偏差不大于0.5%。进行相应调整，调整施工方案应经过相关各方认可方可实施。
4.4土方开挖要求
（1）基坑面积较大，同时又采用了圆环支撑作为水平支撑体系，在土方开挖中，应合理布置土方运输道路，科学规划，统一调动。严格按照施工步序分片分层开挖，不得出现明显不均匀开挖，严格控制各步序开挖标高。开挖到位后，立即浇筑垫层封底，并施工承台。
（2）基坑开挖采用反铲挖土，自卸汽车运土的方式进行。第一道支撑环内设置栈桥可通向第二道支撑平台。第二道支撑以下土方宜分为两层开挖，从环形支撑设置坡道至环心，环心设置土方装车的临时平台，开挖机械沿车道两侧布置，由内向外运出。
（3）土方开挖必须和土钉挂网支护施工密切配合，减少无支护暴露时间，采取分层分段开挖，每层开挖深度应满足施工要求，每日开挖长度应满足当日支护作业能力，不得超挖。地下室施工过程严禁损坏立柱钢格构、支撑板带等支护结构体。
（4）开挖时在坡壁留出厚10～20cm土由人工修至规定坡度。
（5）基坑开挖前，应做好坑顶周边截排水的设施和场内地表硬化，防止地表雨水对坑壁浸润冲蚀；基坑开挖中应做好坑内积水排放。
（6）为保证各项工序顺利搭接，基坑开挖后，地下室土建单位应尽早进场，作好下步土建施工的各项准备工作，减少基坑暴露时间。
（7）土方开挖为配合地下室承台施工，开挖时由施工单位与地下土建单位进行标高控制，避免超挖。在坑底应留0.2m的余土由土建单位掏挖清理。并在土方开挖时地下室土建单位应配测量人员跟进测量，确保土方开挖一次性达到设计深度，避免重复坑底开挖而影响施工总工期。
（8）基坑开挖过程中必须坚持信息化施工，注意监测信息的反馈资料，及时指导开挖工程。
4.5土钉挂网施工要求
（1）施工流程：土方开挖→修坡→土钉制作与安放→挂网→喷砼→开挖下一层。
（2）编制钢筋网：钢筋网的网格规格为200X200，短土钉采用￠18钢筋，长度1m，钢筋网与土钉头焊牢。
（3）喷射混凝土：喷射砼强度C20，厚度为80mm，在土方开挖、修坡、钢筋网编焊工作完成后进行。
4.6 冠梁施工要求
（1）轴线尺寸偏差≤20mm，截面尺寸允许偏差+15mm，-10mm。
（2）严格按设计要求绑扎钢筋；
（3）混凝土标号C40，浇注时采取振动棒梅花型振捣，不能漏振。
（4）钢筋混凝土冠梁应按下列顺序施工：开挖至冠梁下垫层标高；平整、压实冠梁部位的地基，浇灌混凝土垫层或者砌筑胎膜；施工钢筋混凝土冠梁；养护至设计规定强度， 在对钢筋混凝土冠梁妥善保护的条件下，开挖下一层土方。
（5）冠梁施工前应清除支护桩顶的浮浆松软层，梁底应坐落在支护桩顶新鲜混凝土面上，钢筋露出长度应符合设计要求。
4.7内支撑及立柱施工要求
（1）本基坑采用二层水平钢筋混凝土支撑，一层支撑轴线标高为+0.30m，二层支撑轴线标高为-4.70m，混凝土强度等级为C40。
（2）轴线尺寸偏差≤20mm，截面尺寸允许偏差+15mm，-10mm。
（3）基坑开挖必须按“由上而下，先撑后挖”的原则施工，挖土至支撑底面标高后，应按设计要求绑扎钢筋→架设模板→浇筑混凝土；土方尽可能对称开挖，严禁超挖，避免支撑出现失稳的危险。
（4）构件必须挺直，连接应牢固。立柱与支撑的连接采用混凝土整体浇筑方式。
（5）立柱穿过地下室底板的部位，应采取可靠的止水构造措施。
（6）立柱桩施工应严格控制孔底沉渣厚度，控制指标为不应大于50mm。
（7）现浇钢筋混凝土的主撑、联系杆件、立柱的相互交汇点，钢筋应保证有足够的锚固长度。
（8）混凝土支撑上按要求埋设应力测试点，当发现支撑受力接近设计值并有增加趋势时，应及时加固现有支撑或增加新的支撑。
4.9微型钢管桩施工要求
微型钢管桩作为冠梁施工开挖支挡，采用地质钻机成孔，孔径200mm，成孔后插入钢管及注浆管，并采用碎石填充密实后用压力注浆，水泥浆水灰比0.5。
4.10内支撑拆除要求
（1）内支撑拆除必须遵循的原则：a.拆撑前换撑必须完成；b.底板、楼板及地下室外墙的混凝土强度达到设计强度的70%以上；c.分步拆撑，避免应力突然释放对基坑稳定性的不利影响。由于环形支撑是整体受力，根据特殊性，需待基坑每层换撑均完全形成后才可开始进行拆撑工作，支撑拆除原则为：先小撑、再大撑；先桁架撑、再环撑。
（2）地下室底板的换撑方法：a.底板外边缘与支护桩之间采用C20素砼回填，回填厚度与其邻近区域的底板厚度等同（主要为600mm厚，局部为1200mm厚），其顶标高同底板；b.底板后浇带部位的换撑按8m左右的间距在底板内预埋H型钢500X300，预埋在底板内各侧的长度不小于800mm。
（3）地下室负一、二层底板的换撑方法：a.采用钢筋混凝土换撑梁逐桩换撑，换撑梁HCL的截面尺寸为（300X350及450X500），混凝土强度等级为C40；b.地下室负一、二层底板的楼板局部缺失部位采用￠529、δ=12的钢管撑换撑；c.地下室负一、二层底板后浇带部位的换撑可将后浇带两侧的框架主梁联通浇筑成整体即可。
（4）待换撑砼达到设计强度后，按信息法施工原则，分析基坑监测资料，由边到中逐道拆除内支撑。
5结语
总之，基坑支护在建筑施工中占据着重要位置，因此，研究基坑支护设计与施工技术具有深远的意义。在科学技术快速更迭的今天，应将现代技术灵活地应用到基坑支护设计与施工中去，切实增强设计和施工人员的专业素质，不断提高基坑支护设计和施工水平，进而显著提升基坑施工效率，尽早完成基坑支护施工工作，为下一步工序顺利开展提供便利条件，最终改善建筑工程质量，实现建筑行业的健康快速发展。
参考文献：
[1]宋超超，韩晓霞．浅析建筑工程基坑支护设计[J]．城市建设理论研究（电子版），2014（24）
[2]洪雯荣．浅析建筑工程基坑支护设计[J]．城市建设理论研究（电子版），2011（27）
论文作者:贺宝顺
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年12月下
论文发表时间:2016/9/19
标签：基坑论文; 土方论文; 标高论文; 底板论文; 地下室论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 《建筑建材装饰》2015年12月下论文;