深基坑工程的支护设计与施工探讨

林宪章夏建镐

(华升建设集团有限公司，浙江宁波315016)

摘要：深基坑支护设计与施工是当前城市高层、超高层建筑突显的技术难题。本文结合工程实例，从设计方案的选择到施工、监测，提供了有益的经验。说明复合土钉在深基坑支护，能减少边坡开挖，缩短施工工期，减少基础工程投资，并通过复合土钉支护来说明该技术在该工程中的应用，阐述其在该深基坑中应用的技术特点。

关键词：软土地基；深基坑；复合土钉；支护设计；监测；工程应用

引言

近年来，深基坑的施T日益增多，如何在深基坑施T中提高社会、经济效益，是建设者常思考的问题，复合土钉综合支护技术以其独特的性能、简便的工艺、快速的施工、经济的造价，已经在全国深基坑支护工程中得到广泛的应用，取得了巨大的社会经济效益。本文结合工程实例，对于利用复合土钉进行深基坑支护的设计与施工作一探讨，并对处理效果予以评述。

1工程概况

某工程总建筑面积16．88万平方米，基坑占地面积42850平方米，基坑周长800余米，开挖深度7．43一10．23米，土方量达27万立方米，整个基础坐落于3号土层，是软土地基施工中开挖面积较大，开挖深度较深的基础，属于大型深基坑丁程。该工程的建设规模和基坑开挖面积在省内名列前茅，其基坑侧壁安全等级二级。建筑物±0．000相当于黄海6．40米，自然地面平均高程为5．05米。

2深基坑支护设计

基坑支护结构一般由垂直挡土结构和水平支撑结构组成，设计方案必须满足两方面要求：(一)确保边坡的稳定，满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线设施、道路等的安全，不得引起拟建物四周城市主干道开裂，影响市区交通；

(二)确保基坑开挖顺利进行，并提供足够的地下室施工作业空间。

根据地质勘察资料，对中国轻纺城国际商务中心的深基坑支护，参照以往的工程经验，我们采用三种方案进行比较：l、基坑全部采用自然放坡，不进行支护；2、放坡+钻孔桩挡墙+支撑支护；3、放坡+复合土钉支护。现将三种方案比较列表如下：

基坑支护方案比较表

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根据基坑开挖深度和周围环境条件，业主邀请了有关专家多次研讨，经可行性论证、方案比较、综合分析，最后确定方案三具有投资省、施T较容易、能加快施工进度等优点，故决定采用方案三，即采用分级放坡+土钉墙+水泥搅拌桩+高压旋喷桩复合土钉综合支护的支护方案，其中现场两南侧、西北侧及两侧地下一层部分采用土钉支护，现场东侧和东南角及西南角地下二层部分采用水泥搅拌桩复合土钉和高压旋喷桩复合土钉。在基坑支护设计上，通过稳定性等面的计算证实设计案是安全、可行的，在设计案完成后，再邀请省内著名专家对基坑支护设计方案进行论证完善，以确保工程的质量和安全，缩短施工工期，提高经济效益。

3深基坑支护施工

3．1土钉墙支护

土钉墙施工采取分层分段交替穿插进行，土方开挖与喷锚施工协调配合，在沿基坑6m宽范围内自上而下分层、分段挖土，及时进行喷锚网支护施工，开挖深度满足土钉施工要求，不得超过相应土钉层距0．3米，沿基坑水平向不超过15米为一施工段，不宜太长，以保证边坡安全和稳定。

3．1．1工艺流程

测量放样一第一层边坡开挖一人工修整一初喷射砼—钻孔一打设土钉一高压注浆一布钢筋网一复喷射砼一第二层边坡开挖(循环进行，至坑底)

3．1．2主要施工方法

①土钉设置

采用中48×2．5钢管，按设计长度下料后，锚人端用切割机做成锥形(锐角)，并将缝隙焊死，防止锚进土层时泥土进入锚管；锚管注浆孔采用电焊设置，锚管尾部距离注浆孔最近距离为2．5m，注浆孔直径为8r am，在注浆孔处用角钢(3er a×3er a×5em)焊上倒刺，焊接时必须满焊，防止钢管锚人时因振动而导致倒刺脱落。

②孔位定位

根据每层设计标高，在已开挖出的工作面两头部分设置竹签，再用建筑线将两点连成一条直线，该建筑线部分为该层土钉标高位置；根据围护设计要求，制作好三角架，施工过程中，每施工3米，利用三角架校对一次土钉角度，确保土钉按设计要求角度打入。

③钢筋网片铺设

中6．5钢筋网片应与边壁保持5em距离，并且固定不出现晃动，用钢丝绑扎，纵向筋插入土中300n瑚，与下一层钢筋搭接，铺设时每边绑扎的搭接长度为20em；中12加强筋压在钢筋网片上。

④喷射砼

干喷法，分片自下而上进行，喷头与受喷面的距离宜控制在0．8—1．or l l，射流应垂直指向喷射面，在土钉部位应从边壁开始喷射，防止出现空隙。

⑤注浆

采用注浆泵按低压(0．6M pa)方法进行注浆填孔，注浆的浆体搅拌均匀后立即使用。开始注浆前、中途停顿或作业完毕后。应用清水冲洗管路，防止管路堵塞。

3．2水泥搅拌桩施工

3．2．1工艺流程

测量定位一第一次喷搅下沉一第一次喷搅上升一第二次喷搅下沉一第二次喷搅上升一制作试块一清理移机

3．2．2主要施工法

2008年第6期①试打桩

试打桩是确保工程质量的重要环节。因此桩机试运转，正确就位，水泥浆配制质量、成桩直径、钻杆提升速度以及单桩的水泥用量必须得到预控。

②搅喷

在确认浆液已从喷浆口喷出的前提下，向下搅拌、喷浆、钻进。当钻到设计深度时，再按试打桩纪要的规定均匀搅喷提升，重复直至完成全部成桩工艺。

水泥搅拌桩施工完成后随即进行土钉施工，中心岛土方开挖须在水泥搅拌桩养护7天后进行。

3．3高压旋喷桩施工

3．3．1工艺流程

测量放样一桩基就位—钻导孔一校对桩位、孔深叶喷射作业一提卸钻杆一清洗器具一桩基移位

3．3．2主要施工方法

①钻机垂直度

钻机就位后，采用水准管进行水平检测，确保钻杆轴线对准钻孔中心位置，喷射注浆管的倾斜度不得大于l％。

②钻孔

钻孔采用G D一2型钻机进行钻孔施工，钻孔定位采用二次复核法进行保证，即由测量员在钻机进场之前。根据围护设计图纸确定大样位置；在钻机走机到位之后，再由测量员对桩位进行二次复核，确保钻孔位置满足设计要求。

③高压喷射注浆

在达到设计深度前一个小时，按设计配合比制备水泥浆液，当钻杆达到预定深度后，将高压泵送水改为送浆，为保证桩底有足够的水泥浆量，应停喷30秒，然后由下而上进行高压喷射注浆。

④冲洗

施工完毕，将机具冲洗干净，管内机内不得残留水泥浆。

4基坑施工监测

为确保基坑设计方案切实安全可行，在施工过程中，使周围已有建筑物、市政设施、地下管线等不受损伤、少受干扰，必须在基坑施1二过程中进行24小时的系统监测，及时掌握基坑围护及土方开挖中围护结构、周丽土体的受力与变形情况，尤其对道路的影响程度，以便在监测信息指导下，及时采取有效措施，随时掌握基坑围护结构的位移、沉降、受力水平及周围建筑物的动态，使基坑处于安全监控中。

4．1监测内容

沉降监测、位移监测、深层监测以及基坑周边等的变形观测。

4．2监测点设置

4．2．1设置地表沉降、位移观测点总数为50个。

4．2．2深沉土体位移监测孔总数为12个。

4．2．3监测方法

(1)沉降监测

采用精密水准测量方法进行，沉降观测点直接设置在土体坡面上，并在远离基坑或稳定的位置设置基准点。

(2)位移监测

采用Et-02电子经纬仪进行量测，深层土体位移使用测斜仪。采用轴线投影法在两个稳定的基准点之间连线为基准线，量测差值和累计位移量。

(3)肉眼巡检

在基坑施工期间，派有经验的工程师对基坑内土体及周边情况进行24小时巡查，巡检工作列入观测计划，按期进行，并保持记录。

(4)观测预警值

2008年第6期

1)水平位移累计50r am；

2)连续三天的位移速度超过3m m／天；

3)道路沉降累计30m m：

4)深层土体位移累计60r am：

(5)观测成果分析

1)监测数据填入规定表格，及时向项目经理等相关责任人报告，每天向监理单位报告。

2)每天进行观测成果汇总，并绘制沉降(S)一时间(T)关系曲线图、沉降(S)一水平位移(L)一距离(H)关系展开曲线图；

3)每三天对绘制图形及观测结果集中进行讨论，分析变形是否过大及是否趋于稳定，并确定是否需进行采取补救措施。

5效果评价

从检验结果看，在基坑开挖和地下室结构施工过程中，临边地面开裂，土钉支护边坡的沉降、位移量均控制在预定的范围，边坡稳定，基坑施工始终是安全、顺利的，邻近建筑构物未发生任何实质性的沉降问题，证明了该基坑支护设计方案是非常成功的。

6应急措施

6．1土钉墙施工属于隐蔽工程，为确保能按设计安全有序施工，对每道T序进行严格自检，及时准确把握周围环境的变化，迅速对异常情况做出合理的处理。

6．2)开挖到某一层面时，若出现土体位移过大，应先将基坑回填掉，并尽快查找分析原因，采取补救措施。

6．3坑内土体隆起造成的主要原因是围护体整体滑移，对于这种情况，应先用砂袋或重物在坡脚部分进行回填来压制隆起的土体，在利用重物压制隆起土体的同时，再根据现场实际情况对同护体进行相应的加固处理。

6．4基坑内保证有一台挖土机可以随时调用，如发现开挖后坡顶位移、沉降呈增大趋势且不收敛，应立即用挖土机挖土向坡脚回填土方，直至位移稳定再采取加同措施。

7结语

深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学，它还有待于理论上的完善，如何取一种在经济、技术上都合理的支护类型就必须充分考虑工程环境、地质条件以及工程要求。

该深基坑支护设计，取得了预期效果。不仅证明了复合土钉综合支护的设计是成功的，也充分体现了复合土钉支护技术的生命力，同时，这也为推广应用、发展复合土钉支护技术积累了宝贵经验。与此同时，复合土钉支护也为土方开挖创造了很好的施工条件，使土方开挖方案得以顺利实施完成。

在该工程中采用复合土钉的综合支护具有较大优势，与一般的支护结构比可节省费用50％以上，施工技术简单易行，且与土方开挖同时进行，大大缩短了施工工期，综合效益显著。复合土钉的综合支护的方案设计，不仅要仔细研读工程地质勘察报告，还需认真现场探察，了解周围实际环境情况，然后选择合理的技术参数，进行方案设计。设计过程中，尽可能采用多种设计方法进行比较和验算，与此同时，应根据施工过程中的实际情况，及时调整相关的设计措施，确保基坑施工的稳定、安全。该基坑支护设计方案具有广阔的应用前景，值得推广应用。

参考文献：

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