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【摘 要】在建筑基坑施工时，为确保施工安全，防止塌方事故发生，必须对开挖的建筑基坑采取支护措施，本文结合工程实例，论述了某工程地下室深基坑围护结构的设计与施工。
【关键词】地下室工程；深基坑支护；基坑施工
1 工程实况
某工程建筑高度为88. 7 m，地上24层，建筑面积为6 850 m2 ；地下3层，建筑面积为13 624. 4 m2。结构形式采用框剪结构，基础采用钻孔灌注桩。工程±0. 000相当于绝对高程6. 40 m，自然地坪绝对标高5. 20 m。地下1 层板面标高- 1. 9～ - 3. 4 m， 厚度150～250 mm， 地下2层板面标高- 7. 00 m， 厚度150 mm， 地下室底板面标高- 10. 6 m， 底板底标高- 11. 5 m ， 基坑边承台底标高- 12. 5 m， 地梁底标高- 12. 2 m， 电梯井底标高- 14. 8 m。综合考虑承台和电梯井的平面位置和间距， 取设计基坑底标高- 12. 2 m和- 12. 7 m， 设计基坑开挖深度分别为11 m和11. 5 m。
2 场地周边及工程地质条件
该工程地下室为深基坑工程，特点是基坑开挖深、规模大，施工场地狭小。距基坑东面上坎线4. 6m为路边，路面下1. 4～3. 9 m范围埋有地下管线；距基坑西面11. 9 m、34. 6 m处分别有1幢7层灌注桩基础住宅和3～5层休闲活动中心；基坑北面14. 5 m，地下0. 8～3. 9 m范围埋有地下管线，高架桥桩基础与基坑边的最小距离为18 m。工程地下为潜水，水位在- 1. 4 m左右，对基坑的侧壁渗漏有较大影响。根据地质勘察报告，场地土划分为7个大层，基坑开挖面主要位于2 - 1层黏质粉土，该土层厚5. 0～11. 0 m，局部呈黄褐色、灰褐色，軟塑，切面较光滑，干强度中等，韧性较差，含氧化铁、云母，夹薄层粉土。
3 基坑围护结构设计
基坑上部为土钉墙支护，下部采用两层钢筋混凝土内撑与钻孔灌注桩相结合的围护方案， 同时采用水泥搅拌桩形成基坑外侧的止水帷幕； 对电梯井坑中局部加深， 采用松木桩普通土钉墙围护。钻孔灌注桩直径Φ 800 mm～Φ 900 mm， 中心距为950 ～1 050 mm， 混凝土强度等级为C 25，桩长为19. 0～23. 0 m。顶梁、围檩和支撑的混凝土强度等级为C 30。支撑的竖向立柱的下部尽可能利用工程桩， 局部采用新增Φ 800 mm钻孔灌注桩； 立柱上部为井字钢构架， 伸入第1层支撑400 mm， 下部伸入桩内2 m， 构架截面尺寸为500 mm ×500 mm， 由4根L 140 ×12的角钢和1根420 ×220 ×12@600 mm的缀条焊接而成， 钢材为Q 235 钢， 焊条为E 43 型，焊接为围焊， 焊缝高度8 mm， 施工时先将桁架与下部钻孔灌注桩的钢筋笼主筋焊接牢固， 再整体吊入孔内。水泥搅拌桩直径为Φ 700 mm， 桩长11 m， 相互搭接而成。基坑西面偏北段与邻近建筑物距离较近， 水泥搅拌桩中心距为450 mm， 搭接250 mm； 其余各侧桩中心距为500 mm， 搭接200 mm。松木桩长度为6 m， 中心距500 mm， 桩梢径直径140 mm， 共设置两排土钉， 长度为4～6 m。
4 基坑施工
4.1 基坑降水、排水
对地表雨水和施工用水，在基坑坡顶2 m外设置1道贯通的地面排水沟，并在沿排水沟一定距离处设置集水井，将地面雨水、污水通过集水井排入城市污水管网。在坑外及时排走地表水的同时，根据现场情况在基坑内设纵横向排水沟，每隔20 m左右设坑底集中排水井，以确保地下室排水效果，保证地下室围护的安全。
4.2 基坑施工流程
基坑施工的工艺流程为:测量放线→钻孔灌注桩和立柱桩施工→水泥搅拌桩施工→第1次土方开挖→土钉墙边坡支护→第2次土方开挖→土钉墙
第2道锚杆施工→压顶梁、第1道支撑施工→养护至压顶梁及支撑混凝土强度达到设计强度的80 %后，第3次土方开挖→施工围檩和第2道支撑→养护→第4次土方开挖至基底标高上200 mm →电梯坑土钉墙边坡支护→浇注垫层、承台及施工地下室底板→换撑，养护后拆除第2 道内支撑→浇注墙板、地下室2层底板施工→ 第1道内支撑拆除→浇注墙板、地下室1层底板→墙板、地下室1层顶板施工→地下室墙板防水施工→四周土方回填。
4.3 围护结构施工
4.3.1 钻孔灌注桩施工。成孔采用正循环施工工艺，泥浆护壁，正循环清孔，水下导管法灌筑混凝土成桩。其施工顺序为:测定桩位→埋设钢护筒 →复测桩位→钻机就位→钻进成孔 →冲孔→吊接钢筋笼→下导管→清孔→水下导管法灌注混凝土→控制桩头加灌高度→钻孔空灌段回填→清洗机具→移至新桩位。
4.3.2 水泥搅拌桩施工。采用P?O 32. 5水泥，水泥掺量为15 % ，水灰比为0. 45～0. 55，采用二次下沉二次提升工艺，第1次预搅下沉至设计标高，喷浆提升；第2次下沉至设计标高，喷浆提升复搅，提升速度控制在0. 5 m /min。相邻桩的施工间隔时间≯24 h，要求搅拌桩成桩均匀、连续、无缩颈和断层，搅拌桩垂直度偏差≯0. 5 %。
4.3.3 土钉墙支护施工。土方开挖后进行修坡， 喷射混凝土采用干喷法，在喷头处加入水， 并添加2 % ～5 %的速凝剂， 喷射第1 层混凝土厚30 ～50 mm，强度等级为C 20。用洛阳铲造孔至设计深度， 并控制孔深、孔位、孔径误差。土钉采用Φ 48 mm钢管加工，钢管前端敲成扁平状封闭， 管壁上沿长度方向每隔0. 5 m转动90°设2个Φ < 8 mm相对的注浆眼，注浆眼从距离坑壁2. 0 m处开始设置直至管底，土钉主筋保护层厚度≮30 mm。土钉注浆采用从孔口向孔底压浆， 孔内放置排气管， 孔口采用止浆袋，注浆压力≥0. 5 MPa， 确保注浆充盈系数≥1。钢筋网为Φ 6. 5@200 ×200 mm双向排列， 上下施工段之间以及水平加强筋的搭接采用焊接， 锚头采用2Φ 16 mm通长加强筋压于钢筋网之上， 并与土钉主筋焊接。
4.3.4 内支撑施工与拆除。土方挖至压顶梁底标高后，将围护桩桩顶凿除， 确保灌注桩进入压顶梁50 cm， 同时按图纸要求进行放线测量，保证支撑的平面几何尺寸。支撑底模采用混凝土垫层， 垫层完成后进行钢筋绑扎及侧模施工。混凝土采用C 30预拌混凝土并掺早强剂，第1道支撑混凝土一次性施工完成，第2道支撑混凝土按支撑分布情况分5段施工。混凝土浇水养护， 其强度以同条件下养护试块的试验结果为判断依据。 基坑开挖至坑底时，立即进行垫层和底板浇注。内支撑拆除前，先在支撑拆除部位的下方搭设人工操作平台， 确保新浇注的地下室混凝土结构牢固、四周围护稳定。当围护桩与地下室外墙板之间的临时支撑的强度达到设计强度的80 %后， 方可拆除第2道支撑； 完成地下2层全部底板，围护桩与地下室外墙板之间的临时支撑的强度达到设计强度的80 %后， 拆除第1道支撑。
4.4 基坑土方开挖
土方开挖分两段、4层进行， 运输道设置在中间空隙内， 由东大门出土。标高- 5. 00 m以上， 采用两台PC200反铲挖机开挖；标高- 5. 00～ - 9. 7 m，采用4 ～6 台PC200 反铲挖机由西北区块开始挖土， 阴角部位采用小挖机配合人工挖土、修土。随挖人力紧随修平支撑处土方，并浇垫层， 完成支撑梁及围檩等工序。挖至设计标高以上200 mm时， 使用人工跟随挖机作业， 使土方一次性挖至设计标高。
5 围护监测
具体的监测点布置为:测斜观管8根，深度30 m，每层支撑的内力监测设置12个点， 压顶梁上布置8个沉降点。在施工期间，各监测项目每天观测1次，如遇位移沉降及其速率增大时，则增加观测次数。在整个基坑施工过程中，位移最大值为CX8 监测点，其值达28. 25mm（小于设计警戒值50. 00 mm）。沉降测量最大处为25.21 mm（位于基坑西北侧）。最大支撑内力为基坑中部S2处，当第2道支撑换撑后，支护桩中部横向力由地下室底板和换撑协调平衡，此时引起第1道支撑梁内力加大，监测值为4 517 kN 。
从监测结果来看，施工中各项监测数据均在预计范围之内，基坑开挖对周围道路管线及建筑物基本没有影响。
【关键词】地下室工程；深基坑支护；基坑施工
1 工程实况
某工程建筑高度为88. 7 m，地上24层，建筑面积为6 850 m2 ；地下3层，建筑面积为13 624. 4 m2。结构形式采用框剪结构，基础采用钻孔灌注桩。工程±0. 000相当于绝对高程6. 40 m，自然地坪绝对标高5. 20 m。地下1 层板面标高- 1. 9～ - 3. 4 m， 厚度150～250 mm， 地下2层板面标高- 7. 00 m， 厚度150 mm， 地下室底板面标高- 10. 6 m， 底板底标高- 11. 5 m ， 基坑边承台底标高- 12. 5 m， 地梁底标高- 12. 2 m， 电梯井底标高- 14. 8 m。综合考虑承台和电梯井的平面位置和间距， 取设计基坑底标高- 12. 2 m和- 12. 7 m， 设计基坑开挖深度分别为11 m和11. 5 m。
2 场地周边及工程地质条件
该工程地下室为深基坑工程，特点是基坑开挖深、规模大，施工场地狭小。距基坑东面上坎线4. 6m为路边，路面下1. 4～3. 9 m范围埋有地下管线；距基坑西面11. 9 m、34. 6 m处分别有1幢7层灌注桩基础住宅和3～5层休闲活动中心；基坑北面14. 5 m，地下0. 8～3. 9 m范围埋有地下管线，高架桥桩基础与基坑边的最小距离为18 m。工程地下为潜水，水位在- 1. 4 m左右，对基坑的侧壁渗漏有较大影响。根据地质勘察报告，场地土划分为7个大层，基坑开挖面主要位于2 - 1层黏质粉土，该土层厚5. 0～11. 0 m，局部呈黄褐色、灰褐色，軟塑，切面较光滑，干强度中等，韧性较差，含氧化铁、云母，夹薄层粉土。
3 基坑围护结构设计
基坑上部为土钉墙支护，下部采用两层钢筋混凝土内撑与钻孔灌注桩相结合的围护方案， 同时采用水泥搅拌桩形成基坑外侧的止水帷幕； 对电梯井坑中局部加深， 采用松木桩普通土钉墙围护。钻孔灌注桩直径Φ 800 mm～Φ 900 mm， 中心距为950 ～1 050 mm， 混凝土强度等级为C 25，桩长为19. 0～23. 0 m。顶梁、围檩和支撑的混凝土强度等级为C 30。支撑的竖向立柱的下部尽可能利用工程桩， 局部采用新增Φ 800 mm钻孔灌注桩； 立柱上部为井字钢构架， 伸入第1层支撑400 mm， 下部伸入桩内2 m， 构架截面尺寸为500 mm ×500 mm， 由4根L 140 ×12的角钢和1根420 ×220 ×12@600 mm的缀条焊接而成， 钢材为Q 235 钢， 焊条为E 43 型，焊接为围焊， 焊缝高度8 mm， 施工时先将桁架与下部钻孔灌注桩的钢筋笼主筋焊接牢固， 再整体吊入孔内。水泥搅拌桩直径为Φ 700 mm， 桩长11 m， 相互搭接而成。基坑西面偏北段与邻近建筑物距离较近， 水泥搅拌桩中心距为450 mm， 搭接250 mm； 其余各侧桩中心距为500 mm， 搭接200 mm。松木桩长度为6 m， 中心距500 mm， 桩梢径直径140 mm， 共设置两排土钉， 长度为4～6 m。
4 基坑施工
4.1 基坑降水、排水
对地表雨水和施工用水，在基坑坡顶2 m外设置1道贯通的地面排水沟，并在沿排水沟一定距离处设置集水井，将地面雨水、污水通过集水井排入城市污水管网。在坑外及时排走地表水的同时，根据现场情况在基坑内设纵横向排水沟，每隔20 m左右设坑底集中排水井，以确保地下室排水效果，保证地下室围护的安全。
4.2 基坑施工流程
基坑施工的工艺流程为:测量放线→钻孔灌注桩和立柱桩施工→水泥搅拌桩施工→第1次土方开挖→土钉墙边坡支护→第2次土方开挖→土钉墙
第2道锚杆施工→压顶梁、第1道支撑施工→养护至压顶梁及支撑混凝土强度达到设计强度的80 %后，第3次土方开挖→施工围檩和第2道支撑→养护→第4次土方开挖至基底标高上200 mm →电梯坑土钉墙边坡支护→浇注垫层、承台及施工地下室底板→换撑，养护后拆除第2 道内支撑→浇注墙板、地下室2层底板施工→ 第1道内支撑拆除→浇注墙板、地下室1层底板→墙板、地下室1层顶板施工→地下室墙板防水施工→四周土方回填。
4.3 围护结构施工
4.3.1 钻孔灌注桩施工。成孔采用正循环施工工艺，泥浆护壁，正循环清孔，水下导管法灌筑混凝土成桩。其施工顺序为:测定桩位→埋设钢护筒 →复测桩位→钻机就位→钻进成孔 →冲孔→吊接钢筋笼→下导管→清孔→水下导管法灌注混凝土→控制桩头加灌高度→钻孔空灌段回填→清洗机具→移至新桩位。
4.3.2 水泥搅拌桩施工。采用P?O 32. 5水泥，水泥掺量为15 % ，水灰比为0. 45～0. 55，采用二次下沉二次提升工艺，第1次预搅下沉至设计标高，喷浆提升；第2次下沉至设计标高，喷浆提升复搅，提升速度控制在0. 5 m /min。相邻桩的施工间隔时间≯24 h，要求搅拌桩成桩均匀、连续、无缩颈和断层，搅拌桩垂直度偏差≯0. 5 %。
4.3.3 土钉墙支护施工。土方开挖后进行修坡， 喷射混凝土采用干喷法，在喷头处加入水， 并添加2 % ～5 %的速凝剂， 喷射第1 层混凝土厚30 ～50 mm，强度等级为C 20。用洛阳铲造孔至设计深度， 并控制孔深、孔位、孔径误差。土钉采用Φ 48 mm钢管加工，钢管前端敲成扁平状封闭， 管壁上沿长度方向每隔0. 5 m转动90°设2个Φ < 8 mm相对的注浆眼，注浆眼从距离坑壁2. 0 m处开始设置直至管底，土钉主筋保护层厚度≮30 mm。土钉注浆采用从孔口向孔底压浆， 孔内放置排气管， 孔口采用止浆袋，注浆压力≥0. 5 MPa， 确保注浆充盈系数≥1。钢筋网为Φ 6. 5@200 ×200 mm双向排列， 上下施工段之间以及水平加强筋的搭接采用焊接， 锚头采用2Φ 16 mm通长加强筋压于钢筋网之上， 并与土钉主筋焊接。
4.3.4 内支撑施工与拆除。土方挖至压顶梁底标高后，将围护桩桩顶凿除， 确保灌注桩进入压顶梁50 cm， 同时按图纸要求进行放线测量，保证支撑的平面几何尺寸。支撑底模采用混凝土垫层， 垫层完成后进行钢筋绑扎及侧模施工。混凝土采用C 30预拌混凝土并掺早强剂，第1道支撑混凝土一次性施工完成，第2道支撑混凝土按支撑分布情况分5段施工。混凝土浇水养护， 其强度以同条件下养护试块的试验结果为判断依据。 基坑开挖至坑底时，立即进行垫层和底板浇注。内支撑拆除前，先在支撑拆除部位的下方搭设人工操作平台， 确保新浇注的地下室混凝土结构牢固、四周围护稳定。当围护桩与地下室外墙板之间的临时支撑的强度达到设计强度的80 %后， 方可拆除第2道支撑； 完成地下2层全部底板，围护桩与地下室外墙板之间的临时支撑的强度达到设计强度的80 %后， 拆除第1道支撑。
4.4 基坑土方开挖
土方开挖分两段、4层进行， 运输道设置在中间空隙内， 由东大门出土。标高- 5. 00 m以上， 采用两台PC200反铲挖机开挖；标高- 5. 00～ - 9. 7 m，采用4 ～6 台PC200 反铲挖机由西北区块开始挖土， 阴角部位采用小挖机配合人工挖土、修土。随挖人力紧随修平支撑处土方，并浇垫层， 完成支撑梁及围檩等工序。挖至设计标高以上200 mm时， 使用人工跟随挖机作业， 使土方一次性挖至设计标高。
5 围护监测
具体的监测点布置为:测斜观管8根，深度30 m，每层支撑的内力监测设置12个点， 压顶梁上布置8个沉降点。在施工期间，各监测项目每天观测1次，如遇位移沉降及其速率增大时，则增加观测次数。在整个基坑施工过程中，位移最大值为CX8 监测点，其值达28. 25mm（小于设计警戒值50. 00 mm）。沉降测量最大处为25.21 mm（位于基坑西北侧）。最大支撑内力为基坑中部S2处，当第2道支撑换撑后，支护桩中部横向力由地下室底板和换撑协调平衡，此时引起第1道支撑梁内力加大，监测值为4 517 kN 。
从监测结果来看，施工中各项监测数据均在预计范围之内，基坑开挖对周围道路管线及建筑物基本没有影响。