摘要：结合京地大厦地质条件及周边环境，对基坑支护的工程特点进行了论述，介绍了施工过程中的要点，分析了该基坑工程支护技术.
关键词：基坑、支护工程、施工技术
一、引言
随着近年来建筑业的迅猛发展，土地的价钱越来越高，因而建筑向高空发展的趋势越来越明显，地下空间的利用也成为一个重要方向。高层及多层建筑的地下室、地下商场、地下车库、地铁车站等工程施工，都会面临基坑工程。基坑开挖的区域是将来地下结构施工的区域，因此，基坑支护工程是保障深基础顺利施工的关键。必须保证基坑支护工程的质量才能给地下结构和上部结构的施工创造一个良好的条件，进而保障整幢建筑物的工程质量。
二、工程概况
该场地位于福田区彩田路与福华二路相交西南侧，场地占地面积约为5000m2，该地原始地貌为冲洪积平原，后经堆填平整，现已拆除原建筑物。现场测得各孔的孔口标高为5.54～6.63m。拟建1栋31层140米的超高层建筑物，裙楼为5层，整个场地设计5层地下室，深约21.3m。深基坑开挖边线按外扩地下室外墙边线1.5m考虑，基坑周长约249.6米，面积约3783m2。
图2京地大厦支撑体系平面布置图
1. 地质条件
据钻探揭露，场地内地层从上而下为：人工填土层、第四系冲洪积层及残积层，下伏基岩为燕山期花岗岩，现分述如下：
1.1人工填土层（Qml）
人工填土：灰褐色，稍湿，稍密，主要由含砂粘性土夹碎石、砖块堆填而成。部分钻孔底部为耕表土，顶约20cm混凝土块。该层各孔均有揭露，层厚2.80～8.00m，平均6.01m。原位标准贯入试验7次，击数7.0～13.0击，平均9.1击。
1.2第四系冲洪积层（Qal+pl）
1-2-1、含粘土中砂：局部为粗砂。浅黄色、灰白色，饱水，稍～中密，含少量粘粒。该层大部分钻孔有揭露，层顶埋深6.00～14.50m；层顶标高-8.06～0.46m；层厚1.00～8.00m，平均3.43m。原位标准贯入试验6次，击数11.0～20.0，平均14.5击。
1-2-2、粘土：红褐色、灰褐色，湿，可塑，局部硬塑，具强粘性。该层部分钻孔有揭露；层顶埋深6.60～16.00m，层顶标高-10.02～-0.22m，层厚1.00～10.90m，平均4.16m。原位标准贯入试验12次，击数11.0～18.0击，平均14.1击。
1-2-3、粗砂：局部为砾砂。浅黄色，饱水，中密为主，含少量粘土，局部夹为砾砂 。该层多数钻孔有揭露，层顶埋深7.40～17.00m；层顶标高-10.56～-1.86m；层厚0.70～9.60m，平均3.50m。原位标准贯入试验15次，击数12.0～29.0击，平均16.9击。
1.3第四系残积层（Qel）
砾质粘性土：黄褐色、红褐色，稍湿，可～硬塑，原岩结构尚可辨，属花岗岩风化残积土，含砾约25%。该层大部分钻孔有揭露，层顶埋深13.00～17.70m；层顶标高-11.26～-6.83m；层厚1.30～6.00m，平均3.41m。原位标准贯入试验15次，击数20.0～29.0击，平均25.9击。
1.4燕山期花岗岩（r53（1））
1-4-1、全风化花岗岩：黄褐色、灰褐色，稍湿，坚硬土状，裂隙发育，岩石结构基本破坏，但尚可辨。该层大部分孔有揭露，层顶埋深13.20～21.80m；层顶标高-15.58～-6.99m；层厚1.20～7.20m，平均2.88m。原位标准贯入试验14次，击数38.0～48.0击，平均43.4击。
1-4-2、强风化花岗岩：灰褐色，岩芯呈半岩半土状，原岩结构清晰，裂隙发育，岩芯泡水易散。该层各钻孔均有揭露，层顶埋深16.50～25.20m；层顶标高-18.87～-10.29m；层厚2.00～10.00m，平均4.06m。原位标准贯入试验17次，击数72.0～82.0击，平均76.4击。
1-4-3、中风化花岗岩：黄褐色、肉红色，岩石结构清晰，矿物风化褪色明显，裂隙发育，岩芯多为碎块状，少量呈短柱状。该层各钻孔有揭露，层顶埋深22.10～27.85m；层顶标高-21.63～-15.66m；层厚2.80～17.55m，平均6.40m。取岩石样7件做饱和状态单轴抗压强度试验，抗压强度为5.1～19.8MPa,平均11.2MPa。
1-4-4、微风化花岗岩：肉红色、灰白色，岩石新鲜，岩质坚硬，裂隙稍发育，岩芯呈长、短柱状。该层大部分钻孔有揭露，层顶埋深22.10～27.85m；层顶标高-21.63～-15.66m；层厚2.80～17.55m，平均6.40m。取岩石样4件做饱和状态单轴抗压强度试验，抗压强度为24.2～92.0MPa,平均53.0MPa。
2. 水文地质条件
本场地地下水类型主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水，孔隙水主要赋存于第四系砂层中，含水性及透水性强；基岩裂隙赋存于强风化及中风化岩风化裂隙中,含水性及透水性受裂隙发育影响。地下水主要受大气降雨及侧向径流补给。地下水水位随季节变化而受影响，勘察期间测得地下水水位埋深为3.00～4.80m，水位标高为1.40～3.48m。雨季作业时应重点注意。若施工作业在雨季进行，则必须结合具体的实际情况，对基坑进行合理操作。雨季作业时，基底土层会出现橡皮土。当出现这种情况时，一般的解决办法是：施工人员在基底铺设一层一定厚度的碎石，然后再对基底进行夯实工艺处理，使基底表面的土层更加紧实.若基坑开挖时，由于雨季影响，使得发生流沙河现象，那么应该立即采取相关措施，提高监测频率，防止边坡出现塌方，给基坑支护施工带来严重影响。
图3 京地大厦基坑监测平面图
三、深基坑支护工程的特点
3.1 基坑挖深不断加深
随着城市人口的急剧增加，城市土地资源日益紧张，地面建筑过于密集，为了节约土地，符合城市管理规定及人防需要等，建设单位不断向地下空间发展，充分利用地下空间建设车库、地下商场、人防工程等。目前，一线城市的高层、超高层建筑地下室已发展至3-5层，基坑开挖越来越深。
3.2 施工环境越来越复杂
由于多数高层、超高层建筑均处于城市繁华区域，建筑物密集，人口密度大，交通要道繁多复杂，地上与地下管线纵横交错，施工场地受限。因此，基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定，也要保证周围的建筑物和构筑物的安全和不受破坏。
3.3 深基坑支护方法种类众多
随着科技的不断发展和施工技术的不断进步，深基坑支护的新方法、新工艺、新经验不断出现。选择一种安全合理，施工可行，方便、便宜的方法至关重要。
3.4 深基坑支护工程量大且工期紧
与浅基坑相比，深基坑挖深通常较大，工程量增加较多。而且，深圳地区多雨，雨水很容易影响基坑的稳定，造成施工困难，延长施工时间。因此，深基坑支护工程通常呈现工程量大、工期紧的特点。
3.5 深基坑支护工程事故隐患较大
深基坑工程自身具有许多不确定性，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常经历多次降雨、振动等许多不利条件，因此事故的发生往往具有突发性，导致重大的人员伤亡和经济损失。
四、基坑支护的施工技术
深基坑支护的施工流程一般包括：施工准备、支护桩的施工、立柱桩施工、混凝土构件施工、预应力锚索、土方开挖、地下水控制。
4.1施工准备
施工前，应对基坑开挖深度、场地标高进行复核，调查周边建筑物基础类型及埋深、周边道路管线埋设等资料，施工期间若发现施工工况、场地布置、地质条件与勘察报告及设计不符，应及时通知设计公司并进行相应调整。
4.2支护桩的施工
基坑开挖深度约为21.3m，基坑周围环境和地质条件均较复杂，结合现场情况及基坑所处的位置，垂直开挖支护，主要采用钻（冲）孔支护桩＋钢筋混凝土支撑+预应力锚索相结合的支护型式，桩间设三管高压旋喷桩止水。
支护桩和立柱桩直径为1200mm，横向间距为1600mm，桩顶设冠梁，冠梁尺寸为1200mm×1000mm。基坑设一道钢筋混凝土支撑和四排预应力锚索。钢筋砼对撑尺寸为1000mm×1000mm，角撑尺寸为800mm×800mm，除支护桩和立柱桩桩身混凝土等级为C25，其它构件混凝土等级均为C30。基坑下部设四排预应力锚索，锚索长20.0～26.0m，间距为1.6m。
4.3立柱桩施工
支撑立柱桩施工时，除应满足4.2的相关要求外，还应满足以下技术要求：支撑立柱桩孔底沉渣厚度不大于50mm；
4.4土方开挖
基坑土方的开挖必须配合钢筋砼内支撑和预应力锚索分段施工，开挖过程中，挖斗严禁碰撞支护结构（支护桩、旋喷桩、冠梁和腰梁），开挖到一定程度，由人工整理。挖土的速度要根据围护监测结果的变化而变化，如果有异常，立即停止，并且查出原因，立即采取相应的措施，然后才可继续施工。
4.5地下水控制
（1）根据勘察报告，所有钻孔均见及地下水，主要赋存于赋存于第四系砂层中，含水性及透水性强。结合现场条件，采用桩间三管高压旋喷桩截水。
（2）基坑排水：坡顶、坡底分别设置300×300mm排水明沟，集水经三级沉淀后排入市政管网。排水沟、集水井具体布置及做法根据现场具体情况确定。
（3）基坑内开挖阶段可根据实际需要，在坑内适当位置挖掘超前集水坑，达到集水和降水目的。
五、基坑监测
为了保证基坑的安全稳定和为了后续工作的正常的进行，不影响周围的建筑和管线，需要对基坑的施工过程实施监督，现场监控测量是监视基坑稳定、判断基坑支护设计是否合理、施工方法和工艺是否可行的重要手段，也是保证安全施工、提高经济效益的重要条件。本工程主要采用传统方法来监测，监测工作由专业人员进行，及时整理监测成果，并报施工方、监理、甲方和设计单位，以便对边坡支护进行动态设计、信息化施工。发现问题后及时通知施工方、监理和设计人员，以便及时采取对策。
六、质量检验
除常规材料检验外，施工质量检验尚应按以下要求进行：
1、支护桩、冠梁、腰梁的砼强度检测；
2、对支护桩（立柱桩）进行低应变桩身完整性检测，低应变检测数量为总桩数的10%，且不得少于10根。当低应变检测结果判定桩身缺陷可能影响桩的水平承载力时，采用钻芯法补充检测，抽检数量不少于总桩数的2%，且不少于3根；
3、旋喷桩可采用抽芯法检验，检测数量不宜少于总桩数的1%，且不少于5根，检测时间在施工结束后28天进行。
4、锚索浆体强度检验试块数量为每30根锚杆不少于1组，每组试块数量为6块；
5、锚索抗拔力检验在锚固体强度达到设计强度80%以后进行，检验数量取锚杆总数5%，且不得少于6根。
6、基坑的检验验收应委托有资质的第三方单位进行，各检测对象均由业主、设计、监理、施工等有关方面在现场随机抽样。
七、其它
1、岩土工程往往包含难以估计的复杂因素，实际的地层结构和土质条件与勘察报告也可能存在一定的误差，若基坑开挖施工中发现地质条件与本设计所依据的勘察资料不符，本设计应根据监测和施工中所获信息进行相应的变更和调整，贯彻信息化设计施工原则。
2、在支护桩、旋喷桩和锚索施工过程中，注意避开已知的市政管线，如遇未明市政管线或其它阻碍物，应通知有关部门研究解决。
3、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，超过此期限时，应及时通知设计人员，重新评价其安全性。
4、在距基坑5m范围内的堆载不得超过10kPa，不得有超载车辆通行。
5、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：
a. 基坑边缘位移较大或位移速率突然加大；
b. 基坑顶部地表面出现连续裂缝或较宽的非连续裂缝；
c. 周围建筑或道路出现裂缝或较大的不均匀沉降；
d. 基坑边坡出现局部坍塌或其他异常现象；
6、其它一切未尽事宜参照有关规程、规范执行。
八、施工应急预案
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。
2、截、排水措施
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。
对地表裂缝，及时采用水泥砂浆封堵，以防地表水下渗。
九．结束语：
随着中国人口的不断增多，中国高层建筑会越来越多，因此，中国的深基坑工程施工难度会不断的增加，这对深基坑的支护技术提出了更高的要求，一个安全合理的支护技术既要确保基础安全、施工顺利，又要考虑经济合理。系统工程施工时必须确保围护结构的坚固，设计方案一定要切实可行。再者，必须采取适当的质量控制措施，使基坑的各项技术要求均充分满足相关标准。值得注意的是，实际施工操作应该严格按照施工设计进行操作，配备专业人员作技术指导，制定规范、有效的质量控制措施，进一步提高基坑施工的安全性，保护施工周边的环境，以最终确保基坑支护施工顺利完成。本文通过分析深基坑工程的特点，具体介绍各种支护技术的施工和使用条件，因而对深基坑工程具有一定的参考价值。
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论文作者:陈晓
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/27
标签：基坑论文; 标高论文; 平均论文; 工程论文; 裂隙论文; 钻孔论文; 深基坑论文; 《建筑学研究前沿》2017年第12期论文;