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【摘 要】随着我国国民经济不断高速发展，众多基础建设项目和现代化超高层建筑物不断兴建，基础和基坑开挖深度越来越深，各种公共建筑物的建筑风格迥异，给勘察工作带来诸多的新课题。文章主要阐述了某住宅项目深基坑的支护设计与施工技术。
【关键词】深基坑；支护；设计；施工
0.工程概况
某建筑住宅项目为一栋双塔楼联台建筑工程，北塔楼地上22层，地下2层，地下室基底标高-5.2m，；南塔楼地上7层，设半地下车库，框架结构，预应力混凝土管桩基础，半地下车库基底标高-2.9m。由于工程基坑面积大（基坑总面积约3600m2），场地东侧有旧楼房，南侧、西侧为已建成住宅楼房，北侧为交通要道，故需要进行基坑支护。
1.场地工程地质及水文地质条件
1.1地质条件
支护结构范围内主要为第四系冲淤积物，自上而下分别为：
（1）杂填土黏性土混碎砖石、混凝土碎块等杂物，结构松散，层厚1.5m～5.0m分布全场。
（2）中砂：呈灰黄—— 土黄色，石英颗粒多在0.3mm～0.55mm之间，含细粒土和少量石英细砾。
（3）粉砂：呈土黄、灰黄色，饱和，中密，少部分上部稍密，局部密实或松散。
（4）中砂：呈灰黄——土黄色，局部灰白色，石英颗粒多在0.25mm～0.5mm之间，含细粒土和少量石英砾石。
（5）粉砂：呈土黄灰黄色，含较多细粒土，质纯。
1.2水文地质条件
该场地地下水为第四系孔隙水，属潜水类型，主要补给来源为大气降水及地下水循环地下水埋浑0.9m～1.55m。由于中砂层富水性好，粉砂层厚度大，因此第四系孔隙水丰富，涌水量大。场地基岩裂隙水不丰富。
2.深基坑支护结构选择
深基坑支护结构选择，一般应先考虑本单位现有施工机构，优先考虑本工程基础桩相同类型桩作为基坑支护结构，如工程桩采用钢筋混凝土灌注桩，则基坑支扩结构应尽量选用这种桩型，其直径可相应选用较小直径。当基坑较深围护桩布置允许时，应尽量选用两排支护桩。当围护桩要求达到防渗要求，基坑深度小于7cm，地表杂填土中砖瓦碎片含量较多时，不宜单独选用水泥搅拌桩。
3.基坑支护结构设计的原则及方法
3.1基坑支护方案的选择原则
（1）安全可靠。支护结构要满足强度、稳定和变形的要求，确保基坑施工及周围环境的安全；
（2）经济合理。在支护结构的安全可靠地前提下，从造价、工期及环境保护等方面经过技术经济比较，最终确定具有明显优势的方案；
（3）便利施工。在安全經济合理的原则下，要考虑施工的可能性和方便施工。
3.2基坑支护结构设计的方法
基坑支护结构极限状态分为两类：（1）承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或基坑底失稳、管涌导致土体或支护结构破坏，内支撑压屈失稳，支护桩墙锚杆抗拔失效等；（2）正常使用极限状态：对应于支护结构的表形已破坏基坑周边环境的平衡状态并产生了不良影响，如引起周边相邻的建筑物倾斜、开裂；道路沉降、开裂；周边的地下管线沉降变形开裂等。
4.基坑支护结构设计的内容
根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，基坑支护设计应该包括下列内容：（1）支护体系的方案技术经济比较和选型；（2）支护结构的强度、稳定和变形计算；（3）基坑内外土体的稳定性验算；（4）基坑降水或止水帷幕设计以及围护墙的抗渗设计；（5）基坑开挖与地下水变化引起的基坑内外土体的变形及其对基础桩、邻近建筑物和周边环境的影响；（6）基坑开挖施工方法的可行性及基坑施工过程中的监测要求。
5.基坑支护的施工流程
深基坑支护的施工流程一般包括：施工前准备、支护桩的施工、联系梁的施工、锚杆的施工、土方开挖。支护桩一般采用人工挖孔桩，然后用钢筋混凝土做护壁。联系梁施工时，先开挖基槽，经验收合格后，进行抗渗墙混凝土的浇筑，最后再对联系梁施工。基坑挖至锚杆标准高度后，开始进行钻孔、制作锚头、穿锚索、注浆，安装联系梁，穿外锚具，然后锚固，最后进行锚杆试验。土方开挖要采用分层开挖，对挖出的土方要随时挖出随时运走，把土清理干净。在施工整个流程中，需要对工程进行实时监测，随时掌握工程情况，确保安全并对后来工作提供决策指导。
6.本项目基坑护坡的技术难点分析
6.1基坑大土质差
该工程属大型深基坑。上部2.5～4.0m内均为杂壤土，土质属中软地层，这样无论是土钉护坡还是护坡桩护坡都有一定的施工难度。
6.2地下障碍物的存在
由于本工程位于旧城区内，地下各种废弃管和人防等地下障碍物的位置、埋深、走向、数量不详，造成地下水渗漏，其位置水量不清。
6.3地下水的存在
由于本场区槽深内存在大量上层滞水，尽管采用了深井井点降水措施，但因该滞水主要来自废弃的各种地下管线，其位置深度走向及水量不清，势必造成护坡面存在局部渗水，这就要求车工程护坡时必须采用封堵和导排措施相结合方可确保边坡的安全。
6.4服务期限长
由于该建筑物地下结构面积大、工序多，且属于边施工、边设计，护坡的服务期相对较长。同时本工程支护体系面临雨季考验，这就要求其护坡体系要绝对安全可靠。
7.基坑支护方案的确定
7.1一次支护
（大面积开挖至-3.2-4.8m）：采用双排φ550@350深层搅拌桩帷幕防渗措施，东侧及北侧桩长16.5m，南侧及西侧桩长14m。南侧采取天然放坡开挖的支护措施，并在坡面挂@300钢筋网喷c20混凝土80mm厚以保持坡面稳定。东侧、西侧和北侧垂直开挖采取土钉墙喷锚网支护措施，土钉间距1100×1100mm，土钉长度9m～12m，倾角15度，喷锚网为挂φ6@200钢筋网喷c20混凝土100mm厚。 7.2二次支护
采用单排灌注桩的支护结构，设置桩顶冠梁、角撑和对撑，东侧和北侧的灌注桩为1000@1200，桩长16.5m，入土深度9m，南侧和西倒的灌注桩为φ800@1000，桩长15m，入土深度7.5m。此外，在挡土桩外围增设单排φ550@350深層搅拌桩帷幕的防渗措施，桩长11.6m。
8.支护结构施工
8.1深层搅拌桩施工
深层搅拌桩采用PH-5型桩机施工，严格控制桩位、垂直度，浆液配比，出浆口压力保持在0.3Mpa～0.4Mpa等工序过程，以确保成桩的质量。
8.2灌注桩施工
该支护工程设计为大孔径灌注桩，采用螺旋钻进成孔、汽车吊分段安放钢筋笼和导管法水下灌注混凝土。严格控制成孔、清孔，钢筋笼制作、安放，混凝土配制、灌注等工序过程的质量标准，以确保成桩的质量。
8.3土钉墙、喷锚网施工
喷锚网施工分段分层进行，严格控制涅凝土配比、水灰比；钢筋网片制作、安装，喷头工作风压保持在0.1Mpa～0.12Mpa（下转第220页）（上接第119页）为宜；土钉墙施工严格控制威孔倾角，土钉头与垫板的联结、注浆浆液的灰浆比、木灰比、注浆工艺等。经现场抗拔试验，强度满足设计要求。
8.4冠梁、角撑及对撑施工
先开挖冠梁角撑及对撑的基槽，经过验收后，再进行冠粱施工，待冠梁强度达到设计强度后再进行角撑及对撑的施工，角撑及对撑均采用355×10钢管。
8.5土方开挖
根据本工程基坑的深度和现场条件，采用分层开挖，随挖随外运，及时进行土钉墙，喷锚网的施工，土方开挖至-4.8m。
9.支护结构的质量检测
为保证施工质量，及时发现问题，确保支护结构安全，需对支护结构进行质量检测及施工监测，主要内容有：（1）支护结构水平位移、挡土桩深度位移观测；（2）深层搅拌桩验收试验；（3）土钉锚杆抗拔试验；（4）基坑周边土体沉降观测；（5）周边建筑物的沉降，倾斜观测；（6）桩身质量检测；（7）对撑轴力监测。从检测及监测的结果来看，各现测点的观测数据均在设计所允许的范围之内。
10.支护结构的变形监测
（1）水平变形观测。a.沿基坑周边布设水平位移观测基准点8个，每组基准点应通视；b.在护坡桩桩顶或冠梁上布设水平位移观测点20个，采用小角法观测；c.水平位移观测应在基坑开挖前测得初始值，且不应少于两次，自基坑开挖开始至挖到基坑底标高后一个月内每周观测一次，此后至基坑回填期间每两周观测一次。
（2）沉降变形观测。a.沉降观测基准点不少于3个，距离降水井不小于200m；b.在基坑周边已有建筑设置沉降观测60个，沉降观测等级为二等水准；c.沉降观测应在基坑降水前测得初值，且不应少于两次，自基坑降水开始至降到设计水位后一个月内每周观测一次，此后至降水结束每两周观测一次，直至沉降稳定。
11.结语
在城市闹市区高层建筑的深基坑施工工程中，应因地制宜，基坑围护方案应进行方案比较，加强优化设计，根据基坑周边环境特点选择支护方案。降水引起的地面沉降比较复杂，不能单靠理论计算的手段解决。该地区的地下水呈逐年上升趋势，本工程又采取了降水措施，对于粉土层中的降水引起的地面沉降应作为继续深入研究的课题。 [科]
【关键词】深基坑；支护；设计；施工
0.工程概况
某建筑住宅项目为一栋双塔楼联台建筑工程，北塔楼地上22层，地下2层，地下室基底标高-5.2m，；南塔楼地上7层，设半地下车库，框架结构，预应力混凝土管桩基础，半地下车库基底标高-2.9m。由于工程基坑面积大（基坑总面积约3600m2），场地东侧有旧楼房，南侧、西侧为已建成住宅楼房，北侧为交通要道，故需要进行基坑支护。
1.场地工程地质及水文地质条件
1.1地质条件
支护结构范围内主要为第四系冲淤积物，自上而下分别为：
（1）杂填土黏性土混碎砖石、混凝土碎块等杂物，结构松散，层厚1.5m～5.0m分布全场。
（2）中砂：呈灰黄—— 土黄色，石英颗粒多在0.3mm～0.55mm之间，含细粒土和少量石英细砾。
（3）粉砂：呈土黄、灰黄色，饱和，中密，少部分上部稍密，局部密实或松散。
（4）中砂：呈灰黄——土黄色，局部灰白色，石英颗粒多在0.25mm～0.5mm之间，含细粒土和少量石英砾石。
（5）粉砂：呈土黄灰黄色，含较多细粒土，质纯。
1.2水文地质条件
该场地地下水为第四系孔隙水，属潜水类型，主要补给来源为大气降水及地下水循环地下水埋浑0.9m～1.55m。由于中砂层富水性好，粉砂层厚度大，因此第四系孔隙水丰富，涌水量大。场地基岩裂隙水不丰富。
2.深基坑支护结构选择
深基坑支护结构选择，一般应先考虑本单位现有施工机构，优先考虑本工程基础桩相同类型桩作为基坑支护结构，如工程桩采用钢筋混凝土灌注桩，则基坑支扩结构应尽量选用这种桩型，其直径可相应选用较小直径。当基坑较深围护桩布置允许时，应尽量选用两排支护桩。当围护桩要求达到防渗要求，基坑深度小于7cm，地表杂填土中砖瓦碎片含量较多时，不宜单独选用水泥搅拌桩。
3.基坑支护结构设计的原则及方法
3.1基坑支护方案的选择原则
（1）安全可靠。支护结构要满足强度、稳定和变形的要求，确保基坑施工及周围环境的安全；
（2）经济合理。在支护结构的安全可靠地前提下，从造价、工期及环境保护等方面经过技术经济比较，最终确定具有明显优势的方案；
（3）便利施工。在安全經济合理的原则下，要考虑施工的可能性和方便施工。
3.2基坑支护结构设计的方法
基坑支护结构极限状态分为两类：（1）承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或基坑底失稳、管涌导致土体或支护结构破坏，内支撑压屈失稳，支护桩墙锚杆抗拔失效等；（2）正常使用极限状态：对应于支护结构的表形已破坏基坑周边环境的平衡状态并产生了不良影响，如引起周边相邻的建筑物倾斜、开裂；道路沉降、开裂；周边的地下管线沉降变形开裂等。
4.基坑支护结构设计的内容
根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，基坑支护设计应该包括下列内容：（1）支护体系的方案技术经济比较和选型；（2）支护结构的强度、稳定和变形计算；（3）基坑内外土体的稳定性验算；（4）基坑降水或止水帷幕设计以及围护墙的抗渗设计；（5）基坑开挖与地下水变化引起的基坑内外土体的变形及其对基础桩、邻近建筑物和周边环境的影响；（6）基坑开挖施工方法的可行性及基坑施工过程中的监测要求。
5.基坑支护的施工流程
深基坑支护的施工流程一般包括：施工前准备、支护桩的施工、联系梁的施工、锚杆的施工、土方开挖。支护桩一般采用人工挖孔桩，然后用钢筋混凝土做护壁。联系梁施工时，先开挖基槽，经验收合格后，进行抗渗墙混凝土的浇筑，最后再对联系梁施工。基坑挖至锚杆标准高度后，开始进行钻孔、制作锚头、穿锚索、注浆，安装联系梁，穿外锚具，然后锚固，最后进行锚杆试验。土方开挖要采用分层开挖，对挖出的土方要随时挖出随时运走，把土清理干净。在施工整个流程中，需要对工程进行实时监测，随时掌握工程情况，确保安全并对后来工作提供决策指导。
6.本项目基坑护坡的技术难点分析
6.1基坑大土质差
该工程属大型深基坑。上部2.5～4.0m内均为杂壤土，土质属中软地层，这样无论是土钉护坡还是护坡桩护坡都有一定的施工难度。
6.2地下障碍物的存在
由于本工程位于旧城区内，地下各种废弃管和人防等地下障碍物的位置、埋深、走向、数量不详，造成地下水渗漏，其位置水量不清。
6.3地下水的存在
由于本场区槽深内存在大量上层滞水，尽管采用了深井井点降水措施，但因该滞水主要来自废弃的各种地下管线，其位置深度走向及水量不清，势必造成护坡面存在局部渗水，这就要求车工程护坡时必须采用封堵和导排措施相结合方可确保边坡的安全。
6.4服务期限长
由于该建筑物地下结构面积大、工序多，且属于边施工、边设计，护坡的服务期相对较长。同时本工程支护体系面临雨季考验，这就要求其护坡体系要绝对安全可靠。
7.基坑支护方案的确定
7.1一次支护
（大面积开挖至-3.2-4.8m）：采用双排φ550@350深层搅拌桩帷幕防渗措施，东侧及北侧桩长16.5m，南侧及西侧桩长14m。南侧采取天然放坡开挖的支护措施，并在坡面挂@300钢筋网喷c20混凝土80mm厚以保持坡面稳定。东侧、西侧和北侧垂直开挖采取土钉墙喷锚网支护措施，土钉间距1100×1100mm，土钉长度9m～12m，倾角15度，喷锚网为挂φ6@200钢筋网喷c20混凝土100mm厚。 7.2二次支护
采用单排灌注桩的支护结构，设置桩顶冠梁、角撑和对撑，东侧和北侧的灌注桩为1000@1200，桩长16.5m，入土深度9m，南侧和西倒的灌注桩为φ800@1000，桩长15m，入土深度7.5m。此外，在挡土桩外围增设单排φ550@350深層搅拌桩帷幕的防渗措施，桩长11.6m。
8.支护结构施工
8.1深层搅拌桩施工
深层搅拌桩采用PH-5型桩机施工，严格控制桩位、垂直度，浆液配比，出浆口压力保持在0.3Mpa～0.4Mpa等工序过程，以确保成桩的质量。
8.2灌注桩施工
该支护工程设计为大孔径灌注桩，采用螺旋钻进成孔、汽车吊分段安放钢筋笼和导管法水下灌注混凝土。严格控制成孔、清孔，钢筋笼制作、安放，混凝土配制、灌注等工序过程的质量标准，以确保成桩的质量。
8.3土钉墙、喷锚网施工
喷锚网施工分段分层进行，严格控制涅凝土配比、水灰比；钢筋网片制作、安装，喷头工作风压保持在0.1Mpa～0.12Mpa（下转第220页）（上接第119页）为宜；土钉墙施工严格控制威孔倾角，土钉头与垫板的联结、注浆浆液的灰浆比、木灰比、注浆工艺等。经现场抗拔试验，强度满足设计要求。
8.4冠梁、角撑及对撑施工
先开挖冠梁角撑及对撑的基槽，经过验收后，再进行冠粱施工，待冠梁强度达到设计强度后再进行角撑及对撑的施工，角撑及对撑均采用355×10钢管。
8.5土方开挖
根据本工程基坑的深度和现场条件，采用分层开挖，随挖随外运，及时进行土钉墙，喷锚网的施工，土方开挖至-4.8m。
9.支护结构的质量检测
为保证施工质量，及时发现问题，确保支护结构安全，需对支护结构进行质量检测及施工监测，主要内容有：（1）支护结构水平位移、挡土桩深度位移观测；（2）深层搅拌桩验收试验；（3）土钉锚杆抗拔试验；（4）基坑周边土体沉降观测；（5）周边建筑物的沉降，倾斜观测；（6）桩身质量检测；（7）对撑轴力监测。从检测及监测的结果来看，各现测点的观测数据均在设计所允许的范围之内。
10.支护结构的变形监测
（1）水平变形观测。a.沿基坑周边布设水平位移观测基准点8个，每组基准点应通视；b.在护坡桩桩顶或冠梁上布设水平位移观测点20个，采用小角法观测；c.水平位移观测应在基坑开挖前测得初始值，且不应少于两次，自基坑开挖开始至挖到基坑底标高后一个月内每周观测一次，此后至基坑回填期间每两周观测一次。
（2）沉降变形观测。a.沉降观测基准点不少于3个，距离降水井不小于200m；b.在基坑周边已有建筑设置沉降观测60个，沉降观测等级为二等水准；c.沉降观测应在基坑降水前测得初值，且不应少于两次，自基坑降水开始至降到设计水位后一个月内每周观测一次，此后至降水结束每两周观测一次，直至沉降稳定。
11.结语
在城市闹市区高层建筑的深基坑施工工程中，应因地制宜，基坑围护方案应进行方案比较，加强优化设计，根据基坑周边环境特点选择支护方案。降水引起的地面沉降比较复杂，不能单靠理论计算的手段解决。该地区的地下水呈逐年上升趋势，本工程又采取了降水措施，对于粉土层中的降水引起的地面沉降应作为继续深入研究的课题。 [科]