复杂地质条件下深基坑开挖及支护综合施工技术

　　为降低深基坑工程在主体建筑施工中发生沉降、坍塌等问题的概率，以复杂地质条件为背景，对深基坑开挖及支护综合施工技术展开设计研究。为确保技术在设计后具有可行性、安全性、适用性与经济性，需结合深基坑工程地质条件，采用人工与机械相结合的现场勘察的方式，初步获取工程相关地质数据。以深基坑安全等级及使用年限作为参照，设计深基坑开挖及支护施工参数。同时，基于钢砼材料的应用，规划对基坑开挖与支护工艺流程，并从施工缝、变形缝、柱头与穿墙管四个方面对细部结构进行防水处理，完成综合技术设计。将本技术应用于工程实例，结果表明，该综合施工技术可降低基坑沉降、维护基坑运行稳定，提高工程施工质量，确保施工安全。

　　随着我国城市建设不断发展，城市土地资源日趋紧张。为充分利用地下空间，建筑施工单位提出了深基坑工程。在地下资源得到合理利用的同时，基坑开挖深度不断增加，但也出现不同程度的质量问题。

　　1复杂地质条件下基坑开挖及支护综合施工技术设计

　　1.1复杂地质条件下获取基坑工程勘察数据

　　本基坑开挖深度达-25m，基底标高-21m~-25m，采用高压喷射注浆法帷幕支护，防渗帷幕自基底-19.85m施工至中风化岩层0.5m处，按由下至上顺序喷浆，距帷幕顶部1.0m时停浆，确保喷浆均匀，采用双通管法高压旋喷桩实施。

　　场地地层自上至下依次为：①杂填土层;②圆砾层，褐色、黄褐色，较干、密度适中，由砾石、砂组成，砾石粒径0.2cm~1.5cm，最大2.0cm，分选性差、分布不均，孔隙由粉土、粉砂填充，重型锤击数N=24.0~36.0击，层底标高1556.74m~1564.03m;②₂黏土层，仅部分钻孔揭露，褐黄色、坚硬，含2.0%~3.0%粒径1.0~6.0cm钙质结核，层底标高1555.08m~1560.64m;③₁细砂层，褐色、黄褐色、相对密实，湿度适中至饱和，主要成分为石英石、偶见姜石，分选性优，局部含粉土、层厚不均，重型锤击数N=54.0~86.0击(平均66.3击);③₂中等风化花岗片麻岩层，墨绿色、灰绿色，具隐性变晶结构，由石英石、长石组成，场区广泛分布，层顶埋深1533.15m~1540.78m，施工前未揭穿。

　　据勘察报告，场地地下水位埋深6.50m~7.50m，标高1556.98m~1557.49m区域存在第四系孔隙潜水，主要赋存于中砂、细砂层，施工期间需据此开展降水、排水工作。

　　1.2基坑开挖及支护施工参数设计

　　在完成对基坑工程勘察数据的获取后，需要设计基坑开挖及支护施工参数，在开展与此方面相关工作前，需要以基坑安全等级及基坑使用年限作为参照，以此作为施工技术参数的设计依据。相关内容如下。

　　综合我国建筑产业最新发布的基坑工程施工文件可知，在进行基坑工程施工时，应保证基坑支护结构的安全等级对应一级，将此结构的重要性系数γ0控制在1.1。考虑到基坑的使用年限为1年。因此，当结构设计及现场周边情况变化时，须对此方案进行更改。在此基础上，应明确基坑设计后，投入市场的使用条件，具体包括：基坑坡顶应设置截水沟、挡水墙;距离基坑边缘2.0m位置处，严禁堆载;基坑坡顶应进行硬化，严禁各类水进入边坡土体。

　　在掌握基坑工程相关辅助施工后，对基坑支护参数进行设计。根据基坑支护设计文件，本文研究的基坑工程应将设计标高控制在-5.3m。在坑内-5.3m以上的区域，可采用“放坡联合土钉墙支护”的施工方式;在坑内-5.3m以下的区域，可直接使用桩锚支护的施工方式，有必要的情况下，可结合降水井控制降水。

　　在上文提出的“放坡+土钉墙”施工方法中，应控制基坑的斜坡比值为1.0:0.5，从上至下共设三层土钉(局部两层土钉)，施工中使用的土钉，其孔径应大于或等于80.0mm，同时，控制土钉嵌入时的倾斜角度为15.0°。为了确保土钉嵌入结构的稳定性，可选用HRB400型号、直径为φ18.0mm的钢筋作为辅助性支撑结构。在此基础上，控制同一支护结构上的土钉竖向间距为1.40m与1.50m，并采用梅花形状的结构对其进行布设[4]。注浆过程中，选择纯水泥浆作为注浆材料(P.C42.5硅酸盐即可)。钢筋网片采用φ5@160.0×160.0，表面喷射C30型号的混凝土泥浆，要求面层的厚度应大于或等于100.0mm、基坑顶部支护结构的宽度应大于2.0m。在桩锚支护施工中，可根据基坑深度不同，将基坑分为七个区，结合不同区域的情况，选择不同的施工材料。

　　考虑到基坑开挖时，可能会受到地表降水或地下水的干预，因此需要在完成支护参数的选择后，设计降水井参数。管井布置于分阶放坡一级平台上和基坑内，管井成孔的孔径为600.0mm，管径为360.0mm，降水井深度为22.8m(可考虑将降水井设置在放坡平台位置，实际深度为17.5m)。相关降水井的参数设计如下表1所示。

　　综合上述参数设计，避免降水时井内大量涌砂。

　　1.3钢砼支撑基坑开挖与支护工艺流程

　　完成参数设计后，基于钢砼材料应用，设计基坑开挖与支护工艺流程。基坑主体结构开挖流程如图1所示。

　　图1 基坑主体结构开挖工艺流程

　　按照图1所示的流程进行基坑主体结构开挖，因基坑围护结构及钢筋砼支撑结构需达到一定强度，开挖时应遵循“时空效应”原理，采用分层、分段、分块、规范化放坡等方式，从两个作业面同时进行。在此过程中，采用从两端向中间作业、接力式倒土的方式，使用重力挖掘设备施工。开挖前，先挖到冠梁底部，剩余土方分五层开挖，每层均按1.0:2.5坡度预留边坡。在此基础上，每个开挖层边缘侧增设排水管与集水井，确保地下水与降雨有效引流。

　　对中间结构开挖完成后，立即在分位土方上架设支护结构，支护时，采用“五道支撑+一道倒撑”方式。第一层采用钢筋砼支撑，其余采用 500.0钢结构支撑。钢管结构采用螺栓加固连接;平面结构采用“直撑”支护;基坑顶部采用“斜撑”支撑。所有开挖区域均支护完成后，用千斤顶对顶层施加40.0%~70.0%预应力，并按顺序拆除起重设备。

　　1.4基坑开挖及支护细部结构防水处理

　　在完成对基坑结构开挖与支护工艺流程的研究后，需要从基坑工程细部结构入手，对其进行防水与防渗漏处理，以此确保施工技术的应用具有一定价值性[7]。此过程行为的实施可从基坑施工缝、基坑变形缝、基坑柱头与穿墙管四个方面入手。

　　在进行基坑施工缝防水处理时，可采用直接在施工缝边缘粘贴橡胶止水带的方式，进行接口防渗漏处理。

　　在进行基坑变形缝防水处理时，需要从整环边缘设置一个宽度在30.0cm~40.0cm范围内的钢边止水带，基坑的迎水面变形缝可设置一个20.0mm×10.0mm的聚硫密封胶带。在此基础上，从侧墙体与基本顶板位置，需要预制一个长度×宽度为300.0mm×50.0mm的导水凹槽，在凹槽内使用不锈钢板夹，使用密封胶固定，在其结构上增设一个接水盒。当变形区域两侧的混凝土完成施工后，为了降低由于窜水导致的渗漏，可将接水盒嵌入基坑支护结构中，并在嵌入时，清理其两侧与边缘的松动岩石块体，避免接水盒在嵌入时存在结构不稳定的问题。

　　在进行基坑柱头防水处理时，基坑的加强层可选择与防水层相同材质的材料作为防水材料，在此基础上，可在基坑支护钢筋结构中采用点涂的方式，涂抹一层水胶，要求水胶固化成形后，可形成一个尺寸在(4.0mm~7.0mm)×(9.0mm×13.0mm)范围内的断面，在此过程中，同样需要按照上述操作，进行两侧与边缘的清洁处理。但此时应注意，聚合物的固定与水泥砂浆施工行为，需要分成两道工序实施，并调整抹压的方向呈现一种垂直的状态。

　　在进行穿墙管防水处理时，通常采用“固定法”进行防水。例如，可直接将导水管埋入混凝土支护结构中，当穿墙管发生遇水膨胀现象时，需要使用止水胶对结构进行适当的密封，以此种方式，降低基坑工程细部渗水问题的发生概率。

　　2实例应用分析

　　为验证本技术在实际工程中的应用效果，将其应用于某实际工程项目，并通过结果分析进行验证。以某城市广场建设项目为依托，该区域地势复杂，地质条件对传统施工质量影响较大，为此，引入本技术。该工程总建筑面积为352550m2，地层以冲洪积层、泥质板岩为主，含强风化、中风化、微风化层，地质条件不利于传统基坑开挖与支护。按本技术步骤施工，现场实测数据如表2所示。

　　表2 本文施工技术实施现场实测数据记录

　　表2显示，最大侧向位移出现在监测点C(基坑深度为15m)，最大基坑沉降量为-4.03mm。两项指标均满足规范要求(侧向位移<30.0mm，沉降量<10.00mm)，在确保施工安全的前提条件下，实现了对施工质量的全面提升。。

　　3结论

　　为更好地解决基坑工程沉降与漏水方面问题，以复杂地质条件为施工背景，提出一种基坑工程开挖与支护综合施工技术。在设计中，分别从获取基坑工程勘察数据、设计基坑开挖及支护施工参数、钢砼支撑基坑开挖与支护工艺流程、细部结构防水处理四个方面入手展开具体设计。以期为建筑行业地下工程的规范化实施提供指导，减少复杂地质环境对工程实施造成的负面影响，提高我国基坑工程的整体质量。(作者：李成斌 供职单位：中核华辰建筑工程有限公司)