摘要：本文主要针对商业综合体建筑深基坑施工的关键技术展开了探讨，通过结合具体的工程实例，详细阐述了施工的工艺，给出了相应的有效措施，并对施工控制的效果作了系统分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：商业建筑；深基坑施工；关键技术
随着现代城市建设商业综合体逐渐增多及城市用地越来越紧张，为充分利用地下空间，近些年，深基坑工程正在向更大、更深的趋势发展。因此，为了保障深基坑工程的施工质量，施工方就需要认真掌握相应的施工关键技术，以保障工程施工的顺利。基于此，本文就商业综合体建筑深基坑施工的关键技术进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 工程概况
1.1 工程结构概况
某工程地下2层，地上4层，主楼11层，本工程为框架结构，基础采用灌注桩基础。基坑开挖深度最深达12m。该区域周边道路为城市主干道，地下管线有电力管线、污水管线、雨水管线等，基坑开挖范围内以及周边主要以粘土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土为主，含水量高、抗剪强度低、流动性强，属于典型的软土地质。这样的周边环境和地质条件为基坑的开挖和施工带来了巨大困难。
1.2 工程难点
（1）土质较差：根据地质报告指出，基坑开挖范围内主要以粘土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土为主，都属于软土，这些土的物理力学性质较差。
（2）开挖面积大、开挖深度较深、土方量大：本工程开挖面积约26000m2，总土方开挖量近28万m3，土方工作量大，要保证出土速度，还要安全经济，成了一大难题。本基坑呈不规则四边形，±0.000相当于高程3.85m，工程自然地坪标高为-0.75m，基坑底标高为-11.0m，其中局部坑底标高为-12.80m，局部开挖深度深。
（3）周围城市主干道与基坑边缘距离过小，对基坑开挖的影响较为敏感。
（4）地下水位较高，根据地质勘查报告，在3.0m～3.5m存在深部孔隙承压水，该类孔隙承压水虽然对桩基施工影响不大，但要注意其突发事件。
（5）基坑西侧是在建30层住宅楼，其基坑开挖相对于本工程较浅，对本工程开挖产生了较为不利的影响。
2 施工工艺
2.1 围护桩基工程
根据本工程基坑特点，基坑支护主要采用排桩加两道内支撑的结构形式，支护桩和立柱桩均采用钻孔灌注桩。钻孔灌注桩采用GPS-10型钻机钻进成孔，正循环换浆清孔，导管法灌注水下混凝土成桩的施工方法。
2.2 止水帷幕桩基工程
根据工程基坑特点，基坑外围止水帷幕和坑中坑均采用Φ600高压旋喷桩，采用42.5R普通硅酸盐水泥，水泥掺合量为25%，水灰比为1：1。
2.3 支撑结构工程
基坑施工顺序：放坡开挖至1道围梁及支撑面标高→挖地槽至围梁及支撑底标高→设1道水平围梁及支撑→设地表混凝土面层及地表排水沟及排水井→分层放坡开挖土体至地下室底板底标高→人工边修土边设板底垫层，并设好坑底集中排水→挖地槽至承台及地梁底标高，并立即设好垫层及砖胎膜→设好二次围护措施，挖坑中坑土体至设计标高，并立即设好垫层→设底板处支撑板带→做基础承台、地梁及底板→拆除支撑梁→地下主体结构向上施工至地下室顶板→分层回填夯实→向上作业。
3 施工难点的针对性措施
该基坑处于典型的软土地基里，软土的含水量高，抗剪强度低，流塑性强，分布范围广，基坑土体开挖将引起周围土体的侧向移动，并将引起基坑底部土体的隆起。该基坑开挖面积大，基坑东侧是某市城市主干道，西侧是1栋31层高的商业大厦，而且该商业大厦的地下室仅1层，基坑开挖深度比该工程（有2层地下室）基坑浅。为了施工不扰民，当地市政府严格给出主要施工车辆（包括商品混凝土运输车辆、基坑开挖土方运输车辆等）不能进出施工场地的时间段，这些给基坑施工过程中材料和土的运输带来了很大的困难。为了克服这些施工困难，首先制定了详细的施工方案和施工预案，并针对施工难点进行关键技术研究。本工程从坑壁土体变形控制、坑底隆起控制、土方运输等方面介绍施工控制方法。
3.1 坑底隆起控制
坑底隆起将引起基坑侧壁土体内移、周边建筑和道路破坏、基坑底板基础无法施工成型、影响施工质量和进度等后果。采用分块开挖、集中出土、增加围护桩的桩长、盯防最深区域、及时浇筑垫层、增加垫层厚度、在垫层中配筋以提高强度等措施，防止坑底隆起。
结合基坑形状、周边条件、施工进度要求，采用两侧向中间逐步开挖的办法分块施工，增加基坑施工期间对坑底的压力，降低和消除隆起的趋势。
整个基坑采取分片开挖、分片浇筑垫层和基础的方法，避免大开挖引起基坑底板隆起、坑壁土体侧移。基坑开挖期间划分为12个区域，从南北两侧向中间依次开挖，出土口设在基坑中间位置。开挖出的承台第一时间安排砌筑砖模、回填，尽快完成边跨2个轴线10.5m的底板大面积垫层浇筑。对于开挖出的承台底垫层第一时间进行浇筑，边跨2个轴线10.5m范围内的承台下垫层进行加厚：原100mm厚素混凝土垫层增加Φ10@150钢筋网片并加厚至150mm的C20混凝土垫层浇筑，形成间隔的锚固点，以阻止基坑隆起和基坑周边土体内移。
3.2 坑壁土体侧移变形控制
软土地区开挖基坑，由于基坑周边土体自稳能力差，支挡结构的变形或漏土将引起周边土体的侧移，严重威胁周边的建筑物、构筑物及地下管线的正常使用。该基坑南侧为整个基坑开挖深度最深的位置，开挖深度达12.8m。该区域围护采用灌注桩，并采用旋喷桩止水，但由于灌注桩之间难以避免的空隙的存在，将导致空隙间的软土挤入基坑内，引起周边过大侧移。加之该区域坑壁挂梁下挂承台，土方开挖复杂，大面积的垫层无法迅速施工完成，导致基坑报警严重，基坑深层土位移监测数据，每天有近20mm向基坑内侧移动，多处监测点报警。并且通过坑底开挖点标高的测量，发现基坑有10mm左右隆起现象。
为此本工程采用了以下措施解决了上述难题：
（1）施工临时便道由通常采用的素混凝土沙石垫层等修改为200mm厚C20混凝土并配筋Φ14@200，分散基坑周边车辆等荷载对坑壁土体产生的压力，降低基坑土体侧移趋势。
（2）二道换撑带与结构底板之间开挖比较方便，完成后立即进行500mm厚二道换撑带的浇筑，开挖多少浇筑多少，绝不隔天浇筑，及时发挥支撑的作用。
（3）控制坑底隆起，如整个基坑采取分片开挖、分片浇筑垫层和基础的方法，避免大开挖引起基坑底板隆起、坑壁土体侧移；增加坑底垫层厚度，在垫层内增设钢筋网片，阻止基坑隆起和基坑周边土体内移。
（4）坑壁漏水的控制
由于基坑开挖范围内主要是淤泥质软土，含水量高，但渗透性很低，传统的井点降水效果很差，在这种土质里面无法使用，所以通常不采用土体内部降水的方法。该基坑采取钻孔灌注桩作围护结构、水泥土搅拌桩作止水结构的办法，由于水泥土搅拌桩难以做到不出现空隙和处处致密的土体，局部空隙的地方将出现漏水。随着基坑开挖逐步进行，开始时漏水现象较少，随着基坑暴露时间长及坑边重车行走等因素，围护桩之间漏水现象逐渐增多，引起监测变形数据有加剧的趋势。按照设计建议，采取空隙漏水的地方注入水泥浆的办法进行堵漏。但该做法非常不经济，本工程根据以往的施工经验采取措施进行堵漏，没有采用注浆堵漏的办法。具体做法如下：
先用砖块从下至上砌筑砖墙，然后在墙内侧浇筑混凝土予以密实，并在墙上留设预埋管，以导出墙内的水量，待浇筑的混凝土凝固后，再封堵导流管（图1）。
图1 堵漏做法
经过上述处理后大部分地段止水效果较好，漏水现象得到有效控制。但部分地段止水效果不好，并存在空隙。根据施工经验，在空隙内再塞入海带等遇水膨胀材料并密实。经过一定时间后，已经完全止水。
采用以上方法反复对新增漏水部分侧墙进行处理，未采用注浆方法处理，最终顺利完成了深基坑的施工。
（5）加强监测，基坑开挖至深度的2/3以前每天监测1次，超过开挖深度的2/3时每天监测2次，有基坑变形报警时立即分析原因，寻找对策。
3.3 土方开挖施工工艺
根据该基坑的平面形状、开挖深度、周边道路情况及内支撑设置位置特点，一般做法是平面上把该基坑分为3个区域，每个区域分别设置1个出土口，每个区域各自朝出土口方向开挖。为保护已施工的地下通道，基坑开挖分为3个施工阶段。
第一阶段挖土：开挖深度自然地坪以下-0.75m至第1道环梁底-4.25m，挖深约3.5m。挖土分为3个区域，每个区域向各自出土口出土。
第二阶段挖土：支撑处开挖深度为5.0m（-4.25m～-9.30m），中心土体开挖深度为5.0m（-0.75m～-5.80m）。
第三阶段挖土：待第2道支撑强度达到90%，开始第三阶段挖土施工，开挖至基坑底板。支撑处开挖深度为1.20m（-9.30m～-10.50m），中心土体处开挖深度为3.50m（-5.80m～-9.30m）。后期PC200长臂挖机设置在出土口，向基坑转换处取土、装车。
以上为通常所采用的施工方法，主要有以下弊端：①3个出土口，回填道渣铺路代价较大。②3个出土口挖至最后阶段长臂挖土机工作量大，延长收尾时间，不能满足进度要，且各区域都不能及时交出完整的土建施工工作面，延误土建施工工期。③分3个区域，每个区域面积相对较小，设计采用的阶梯型放坡效果不明显，安全隐患大。
考虑该基坑的周边环境和地质条件、工期要求等，拟采用从南北两侧分别开挖，在基坑中间位置设置1个出土口，各施工阶段挖土标高同上面的方法相同，即结合2道支撑的标高分三阶段开挖。这种方法可以减少大量塘渣铺垫出土通道的费用，同时还避免了最后阶段长臂挖土机工作量大、收尾时间太长、各区域都不能及时交出完整的土建工作面的问题。同时各区域面积、阶梯型放坡面大，施工更趋于安全。
采用1个出土口的开挖方法，土方运输车辆必须从中部支撑上面通过，而2道支撑之间净高4.0m，一般大型土方车高度3.90m，土方运输车辆将难以顺利通过。
为了土方运输顺利完成，采用以下措施解决：
（1）为了2道支撑能够承载土方运输车辆的荷载，经验算，现有设计立柱桩及支撑能够承受土方运输车辆的荷载，但需对支撑进行保护。土方出口处周边5m范围内2道支撑底部土体保留暂时不开挖，并在2道支撑顶部铺设塘渣，再铺设路基箱，这样大部分的土方运输车辆荷载的压力都传到围护桩桩顶围梁及支撑两边的铺设的塘渣或瓦烁土上，有效地保护了支撑免受车辆荷载的影响。
（2）1道支撑至2道支撑铺垫后的净高为4.0m，选用净高3.00m中型土方车，满足车辆运行的高度要求，同时还可以减小车辆通行的荷载，确保支撑安全。
4 施工控制效果分析
该基坑于2010年12月19日开始土方开挖，开挖顺序为从南北两方向分别向中间进行（图3），北侧部分最早于2011年8月9日完成底板垫层施工，南侧部分最早于6月10日完成底板垫层施工，于8月10日全部基坑底板垫层施工完成。在这个期间，特别是基坑开挖至底板时，是基坑周边土体侧移和沉降最大的时候，也是基坑底板隆起的关键时期。变形监测点的部分主要点位布置见图2（C2、C10、C12、C14、D3、D13、电信2、电信3、阀门2等点位）。从周边土体沉降和水平位移曲线（图3、图4）可以看出，虽然基坑开挖到底时周边土体的水平位移和沉降都没有发生显著的增加，但累计沉降和水平位移都是比较大的。
图2 监测点点位
图3 土体水平位移曲线比较
图4 土体沉降曲线比较
基坑施工过程中另一个重要阶段是支撑破除时，维护结构失去水平向的支撑作用，将产生比较大的侧压力，导致基坑周边土体产生较大的侧移。该基坑北侧部分1道支撑于10月12日破除清运完成，南侧于10月6日破除清运完成，中部于11月20日破除清运完成。该阶段地表沉降观测数据（图4）表明，其沉降量是比较大的，水平位移（图3）及深层水平位移（图5）观测数据同样表明变形比较显著，这些变形都没有因为基坑第1道支撑的破除而发生显著增加，对于周边主要道路的交通没有产生任何不利影响，基坑周边地下管线的正常使用也没有受到任何影响。
图5 土体深层水平位移曲线
5 结语
综上所述，深基坑工程的施工在如今的建筑施工中有着极为广泛的应用，特别是一些大型的商业综合体建筑中。因此，施工方需要根据适合的地形地质情况，采取相应有效的关键技术进行施工，以保障深基坑工程的施工质量。
参考文献：
[1]郑森.大型商业综合体深基坑施工关键技术研究[J].工程技术（全文版）.2016（41）.
[2]马毅.大型商业综合体深基坑施工关键技术研究[J].建筑工程技术与设计.2014（21）.
论文作者:陈昱青
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/3
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