浅析深基坑复杂支护形式的土方开挖

　　摘 要：根据复杂周边环境、地质、基坑围护结构形式与水文地质及施工季节等条件，在保证基坑稳定的形式下，通过深化设计及应急预案保证了施工的安全及质量。通过太阳城1#地二期工程的基坑设计和基坑开挖的实例，介绍建筑施工中复杂的基坑围护结构形式的土方开挖过程。

　　关键词：复杂支护形式;SMW桩;桩锚;钢筋混凝土支撑;降水;开挖;应急预案、基坑监测等

　　近年来，随着土地的不断升值，城市建筑的开发多向密集型建筑发展，开发商为了最大利用土地面积，不断提高建筑容积率，从而造成施工单位场地不断缩小。特别位于城中地段，建筑物与红线临近，而周边环境复杂，促使各种地下支撑围护方法各显神通。因此，复杂深基坑支护结构的土方开挖将是越来越多的工程中施工难点。

　　1 工程概况

　　本工程地位于天津市河东区龙山道与天山北路交口，工程由地下车库和地上3幢楼高层(1#、2#、3#楼)单体和1栋三层商业楼组成，总建筑面积约50606 m2。其中1#、2#、3#楼地下2层;地下车一层，其中包含楼座地下室总建筑面积为7006m2;底板开挖标高-7.500m，承台部位开挖标高-7.850m和-8.000m，局部电梯井部位开挖标高-10.750m，土方开挖量约为20万方。

　　本工程采用的基坑支护形式有加劲水泥搅拌桩(SMW工法桩)、桩锚、钢板拉森桩、帽梁及钢筋混凝土支撑结构、土钉墙等方式。

　　2基坑周边环境条件及采用支护形式

　　本工程地位于天津市经龙山道与天山北路交口，周边情况复杂，基坑支护主要形式为SMW桩和桩锚，整体采用帽梁连系。局部特殊环境采用钢筋混凝土支撑、拉森桩钢、土钉墙施工。

　　基坑北面8m紧邻龙山道，采用支护形式为SMW桩和桩锚;

　　基坑南侧3m紧邻太阳城一期项目广场，采用支护形式为SMW桩和桩锚;

　　基坑西面距离2m为业主单位二层办公室楼, 采用支护形式为SMW桩和桩锚，局部坡道部位采用土钉墙;

　　基坑东南角紧邻35KVA二层框架配电站，采用支护形式为拉森钢板桩;

　　基坑东北角紧邻施工临建用房，采用支护形式为钢筋混凝土支撑结构。

　　3 场地岩土工程条件

　　本工程平整后场地标高-0.6m，地质勘察最大深度为70米，所揭露土系均第四系松散堆积层，按地层年代、成因划分9个地质层。

　　3.1地质状况

　　人工填土层由1杂填土，厚度一般为0.7 ~1.4M;全新同上组第一陆相沉积层，为粉质粘土，厚度为1.5~3.3M;全新统中组海相沉积层，为粉质粘土，厚度8.5~10.4M;

　　全新统下组沼泽相及第二陆相沉积层，为粉质粘土，厚度：2.3~4.3;上更新统五组第三陆相沉积层，为粉土、粉质粘土、粉土层，顶板埋深16.4M左右;粉土1，厚度为1.6~4.3M;粉质粘土，厚度：1.4~3.6M;粉土层2，厚度为1.5~4.1M;上更新统四组第二海相沉积层，为粉质粘土，厚度：4.5~7.3M;上更新统三组第四陆相沉积层，该层由1粉土、2粉质粘土、3粉质粘土、4粉砂层组成，顶板埋深29.9M左右。7-1粉土，厚度：1.6~5.2M, 顶板标高：-26.60~-37.32M。

　　综合结论：本工程开挖的土质层为不均匀的粉质粘土，土质可塑性差、透水性极小。

　　3.2水文情况

　　本工程勘察期间，初见地下水位标高0.1-0.6m，静止水位标高为1.3-0.5m左右。本工程浅层地下水属潜水-微承压水型，受大气降水补给，排泄方式主要是蒸发。受雨季影响水位降有0.5-1m的变幅。

　　4 地下围护结构布置图

　　5 方案选定

　　针对场地狭小、支护结构复杂、地质条件差、地下水位高，周边环境复杂的居不利因素，采取分层开挖，分段开挖的施工顺序。分层开挖结合桩锚分步施工，第一层开挖至桩锚第一道标高处，第二层开挖至第二道标高处，第三层全部开挖至设计坑底标高。

　　土方开挖方案确定前，邀请建设单位、设计单位及地勘单位一起考察现场，分析问题，并对深基坑开挖方案及降水方案找专家进行方案的安全论证，具备条件后进行开挖。

　　5.1基坑降水

　　根据现场土质主要为渗透系数小的粉质粘土，因此降水应至少在土方开挖前20天进行，采用大口井降水，井距经过计算要求不大于10m布置，同时围护结构外周边每20m打一颗降压井，采用大口沙管井进行井点降水，大口井深度在满足低于坑底标高(电梯井部位大口井深度按其坑底标高计算)以下1.5m的要求的同时，尽量考虑井深设计标高到达渗透性好的地层。

　　5.2开挖路线

　　根据道路交通及现场大门位置确定开挖路线，先开挖SMW桩围护内无特殊支护的第一层土方，沿围护结构一周开始开挖至第一道桩锚标高处，同时由西向东推进，要求开挖中预留中心土方作为坑内土方运输的主要临时道路。同上开挖围护一周内的第二层土方，开挖至第二道桩锚的标高处，待第二步桩锚施工完毕并张拉达到设计强度后，全部开挖剩余土方。

　　对于有混凝土支撑的支撑结构下的土方最后开挖，由支撑外向内、分层分段开挖。

　　5.3开挖方式

　　因桩锚施工的工艺时间要求，不能一次开挖至基底标高，为保证土方开挖的连续，现场开挖方式采岛式开挖，即由基坑边向基坑中心预留部分土方方向开挖。基坑周边分层开挖，边挖边修坡，保证中心岛输运土方道路土方稳定。

　　5.4主要围护结构形式部位施工质量控制重点及土方开挖要点

　　5.4.1 SMW桩施工质量控制重点及土方开挖要点

　　5.4.1.1 SMW桩施工工控制要点

　　1)水泥材料及注入浆料速度，保证水泥土的配比及强度;2)三轴搅拌的时间控制，确保水泥与土的均匀搅拌;3)三轴搅拌桩的深度和垂直度控制;插入工字钢的垂直度控制。

　　5.4.1.2 SMW桩部位开挖要点

　　1)机械开挖土方松动SMW桩壁土体，保证侧壁30cm土方采用人工开挖;2)土方开挖注意标高控制，保证各道桩锚标高控制;3)土方开挖部分注意保护降水井，机械坑内施工，可放钢板提供作业面;4)SMW桩上严禁大型挖掘机停留，需要通过必须垫道通过;5)开挖过程中的基坑内部及顶部的位移监测。

　　5.4.2 拉森桩部位施工质量控制重点及土方开挖要点

　　5.4.2.1拉森桩部位施工质量控制重点

　　主要控制拉森桩垂直度、咬合紧密度以及转角处拉森桩的严密性。

　　5.4.2.2拉森桩部位土方开挖要求

　　1)拉森桩根部严禁超挖;2)拉森桩间隙内的土方采用人工掏挖;3)开挖中防止机械碰撞顶部悬挑帽梁;4) 开挖过程中的基坑内部及顶部的位移监测。

　　5.4.3桩锚部位施工质量控制重点及土方开挖要点

　　5.4.3.1桩锚部位施工质量控制重点

　　1)桩锚深度、角度及注浆压力控制;2)桩锚张拉时间、强度及应力控制;3)桩锚部位止水封堵的质量控制。

　　5.4.3.2桩锚部位土方开挖要点

　　1)开挖中竖向剩余30cm土方人工开挖;2)开挖中防止机械碰撞桩锚连系水平钢撑;3)开挖中监控桩锚孔部位的渗水检查;4) 开挖过程中的基坑内部及顶部的位移监测。

　　5.4.4 支撑部位施工质量控制重点及土方开挖要点

　　5.4.4.1钢筋混凝土支撑部位施工质量控制重点

　　1)钢筋混凝土支撑钢筋工程质量控制及与格构柱支撑部位支座的锚固;2)钢筋混凝土支撑部位与帽梁钢筋锚固及搭接;3)格构柱桩头部位混凝土剔凿至坚实基层。

　　5.4.4.2钢筋混凝土支撑部位土方开挖要点

　　1) 钢筋混凝土支撑部位土方采用对称开挖，减小土方的侧向力;2)土方开挖严禁机械上钢筋混凝土支撑;3)钢筋混凝土支撑内部应力监测。

　　6 基坑监测

　　结合复杂的基坑支护形式及土质条件，土方开挖能顺利实施最重要的是对基坑支护工程监测：1)基坑位移监测;2) 钢筋混凝土支撑内力监测;3)围护桩、土体深层水平位移监测(测斜);4)基坑及周边建筑物沉降观测;5) 地下水位及坑外水位监测

　　7 结语

　　(1)通过对深基坑复杂支撑围护结构的土方开挖施工的提前策划，让整个土方开挖施工后基坑的整体稳定性在可控的范围内。

　　(2)通过对地下围护结构开挖的保护措施，杜绝了基坑围护结构的质量事故。

　　(3)通过对基坑的监测与检查，采取了应对坑壁渗水等情况，让基坑内保持了良好的施工作业面，同时也保证了基坑内的安全。

　　(4)通过对坑内组织排水及应对雨季特殊条件下的施工，保证了土方施工及基础施工的顺利实施。

　　参考文献：

　　[1] 刘艳军.闹市区深基坑土方开挖方案的探讨[J].山西建筑，2011(03).

　　[2] 周晨. 某SMW工法围护桩—环形支撑深基坑施工方案[J]. 长沙铁道学院学报(社会科学版), 2009,(04)

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文章名称： 浅析深基坑复杂支护形式的土方开挖

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