基坑支护技术在施工过程中的应用实例研究

赵睿

上海锦贺建设工程有限公司

摘要：随着我国建筑行业的快速发展，各类建筑如雨后春笋般拔地而起，在行业欣欣向荣的这个时代，结构安全成为了企业施工管理及政府监管的重中之中。俗语说，无空中之楼阁。在结构安全控制过程中，地基基础的成为了保证结构安全性的第一道保障。尤其是开挖深度超过5米的深基坑，其对建筑物整体的安全性和对结构影响的重要性更是不言而喻。因此，如何保证基坑在施工过程中的安全性，成为了施工企业在现场施工过程中的控制重点。本文根据笔者在上海象源丽都项目、常州鸿石项目、沈阳维宜项目等近十年的工程经验，具体阐述基坑在施工过程中的相关支护技术，并归纳总结支护的方法和要求，旨在为工程施工中碰到基坑支护的朋友提供参考和帮助。

关键词：基坑；支护技术；施工；地下室；安全

1前言

基坑支护是基础施工的重要组成部分，基坑的支护采用何种方案，除了跟本身基础的深度有关外，还与建筑所在地域的土质有很大关系。而基坑支护工程中还包含了挡土、防水、降水、土方开挖等多个环节，牵一发而动全身，故每个环节都必须做到标准要求。也从侧面反映了深基坑支护在建筑施工过程的重要性。

2基坑工程项目概况

上海象源丽都项目接触到的人防地下车库，面积1.5万平方，开挖深度7.2米，北侧临河，南侧及东侧距已建高层住宅（18层和24层）不超过15米，西侧靠近现场临时项目部，施工难度较大，项目采用了土钉墙支护法、水泥土搅拌桩止水帷幕、钻孔灌注桩排桩围护墙的组合方法进行施工。

在沈阳维宜项目所施工的地下消防泵房及水池，开挖深度最深8.1米，采用了拉森钢板桩围护的施工方法。

本文主要针对以上基坑工程的支护方法进行阐述和经验总结。

3土钉墙支护法

3.1土钉墙的定义和作用

土钉墙支护是一种比较常见的支护形式，在基坑垂直开挖和放坡开挖时常作为临时支护。土钉支护顾名思义就是以土钉作为主要受力构件的岩土加固技术，它主要是由土钉群、被加固的原土、喷锚混凝土面层、面层钢筋网片、防水系统组成。在上海象源丽都项目中在靠近临时项目部的东侧采用了土钉墙支护的方法。

3.2土钉墙的施工方法及流程

1）基坑开挖，修整边坡面；

2）土钉成孔，植入钢筋，进行注浆；

3）铺设钢筋网片并进行固定；

4）喷射混凝土面层，达到规定厚度并进行养护。

3.3土钉墙的施工工艺要求

1）土钉成孔前需根据施工现场的土质选择相应成孔器具，确保在成孔施工时不得出现塌孔现象。对于易塌孔的岩土介质中成孔宜采用套管成孔或挤压成孔的方法；

2）在成孔注浆过程中，注浆泵的规格、压力、输浆量均应满足施工要求；

3）混凝土喷锚机的输送距离需满足施工要求，供水设备其喷头处水压不得小于0.2MPa；

4）空压机的工作风压需大于0.5MPa，风量需大于9m3/min。

3.4土钉墙支护在施工完成后的监测

1）观察地表土层是否存在开裂的情况，如发现裂缝，需记录裂缝宽度并定期跟踪检查；

2）对附近的建筑物或重要设施的变形测量和裂缝测量；

3）对基坑是否存在渗水漏水情况进行监测；

4）对已完成的建筑结构进行观测。

由土钉墙支护的基坑、边坡，需定期进行监测，在发现变形及裂缝等情况出现后应立即采取措施进行遏制和修复。

4水泥土搅拌桩止水帷幕

4.1水泥土搅拌桩止水帷幕的作用

上海象源丽都项目北侧毗邻虬河，距基坑边缘20米，水位高，一旦大面积开挖危险性极高，且降水难度大。采用水泥土搅拌桩止水帷幕施工即可起到抗渗墙的作用，防止河道内的高水位渗入基坑，又可以稳定土体作为挡土结构，可以说起到了双重功效的作用。水泥土搅拌桩抗渗墙原理为利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械边钻孔边喷射水泥浆，在土体内将软化土固化为具有一定强度和稳定性的水泥混合土，从而达到挡土和防水帷幕的作用。上海象源丽都项目采用双轴钻机，四搅两喷的方式进行施工。桩身长度11米，桩径500mm的壁状形式进行施工。

4.2水泥土搅拌桩止水帷幕施工工艺流程

1）水泥土搅拌桩挡墙施工前应先做生产性实验，根据设计要求进行室内配合比实验。达到要求标准后方可进行施工；

2）定位放线完成后制备水泥浆，水灰比为1：1，水泥掺量12%，浆液密度1.52g/cm3，需要特别注意的是，制备好的水泥浆需在45分钟内使用完成；

3）喷搅设备的钻进与提升需要特别注意，在桩位确定完成后，桩机需调平，通过钻锤掉线控制钻杆垂直度，垂直度偏差不得超过1%，钻进不喷浆，搅拌提升时喷射水泥浆并不断搅拌送浆，防止离析；

4）重复搅拌下沉时继续喷浆，至桩底位置时停止喷浆，继续进行搅拌，使土体和水泥浆搅拌均匀。

搅拌桩施工工艺

4.3水泥土搅拌止水帷幕质量检查

1）可采用‘可控源音频大地电磁法’检测止水帷幕的整体性，可采用小应变检测桩体的完整性。‘可控源音频大地电磁法’是一种无损检测法，可以对止水帷幕整体全部检测且探测深度大、分辨率高。

2）止水帷幕28天后，可进行钻孔取芯法检测。按照每300米取一个检测孔，钻孔深度比设计桩长小1-2米，芯样进行渗透系数、破坏比降和抗压强度等指标检测。钻孔需采取1：2.5水泥砂浆回填灌实。

4.4水泥土搅拌桩止水帷幕在施工过程中应特别注意的事项

1）水泥土搅拌桩抗渗墙在注浆过程中不得中断，并随时观察桩体注浆量，如出现中断情况，则需立即查明断桩部位，并将钻头沉至断桩部位下50cm出冲洗供浆搅拌。确保整体防渗性。

2）如施工过程中因不可避免的原因导致施工中断超过24H的，需在新老桩之间采取搭接处理的方式，以保证抗渗效果。

通过水泥土搅拌桩止水帷幕的方法，隔绝了临近河道对基坑产生的影响，并起到了边坡加固和支护的作用，在象源丽都项目上起到了良好的效果。

5钻孔灌注桩排桩围护墙

5.1钻孔灌注桩排桩围护墙的作用

上海象源丽都项目人防地库基础南侧及东侧靠近刚刚建好的高层建筑，分别为18及24层高层住宅。距离不超过15米，开挖危险性极高，项目采用钻孔灌注桩排桩围护墙的方法进行边坡支护。桩身混凝土强度等级C25，桩长31米，桩径800mm。由于本工程土质为软弱砂土层，为易塌土质，故采用冲孔灌注桩的方式进行成桩。冲孔灌注桩采用泥浆护壁，能够对软弱土层投放填充物从而起到冲击造壁的作用。

5.2钻孔灌注桩施工方法及技术措施

1）测量定桩位后采用6mm的钢板加工护筒，高度1.5米，护筒上部开设溢浆孔，桩位校核后，对护筒四周回填夯实，埋设深度为1.5米。

2）护筒埋设完成后，冲击钻中心与护筒中心重合，进行低锤密击，直至孔深达到护筒底部3-4米后转入正常冲击，冲孔时应及时将孔内残渣排出，定时补浆并及时加片石、砂砾进行泥浆护壁，使孔壁挤压密实。冲孔时还应注意每冲击1-2米深度应检查成孔的垂直度。

3）本项目采用的是正循环工艺清孔，分为两次清孔，一次清孔采用橡胶管，降低泥浆浓度，二次清孔导管下放后利用导管进行，二次清孔泥浆比重控制在1.15-1.2，含砂率小于8%，孔底沉渣厚度小于50mm，清孔过程中必须及时补足泥浆，保持孔内浆液的稳定和高度。

4）清孔完成30min内必须进行混凝土灌注，水下混凝土灌注为成桩关键工作，商品混凝土强度等级C25，用混凝土搅拌车运至现场施工孔口，通过导管进行水下混凝土灌注。混凝土塌落度控制在180mm-220mm，粗骨料的最大粒径不超过40mm，初凝时间低于4H。

钻孔灌注桩工艺流程

5.3钻孔灌注桩施工过程中的易出现的问题及处理方案

1）塌孔：原因为孔内泥浆低于孔外水位，或泥浆密度不够，或在软弱土层中进尺太快或在一处空转时间太长，转速太快。

处理方案：及时添加新泥浆，使其高于孔外水位；遇到软弱土层时，适当加大泥浆密度，不要进尺过快、空转时间过长。

2）钻孔倾斜：原因为桩架不垂直，或土层软硬不均，或在成孔时，遇到较大块石、探头石，使钻头受力不均导致。

处理方案：安装钻机时必须进行水平和垂直校正，检修钻孔设备，遇到硬土层时控制进尺，低锤密击。当倾斜过大时，应填入粘土石子重新钻孔。

3）断桩：原因为首次浇筑混凝土时不成功，再灌上层出现淤泥夹层导致断桩。或因孔壁塌方导致泥浆进入混凝土内导致。或因导管接头不良，致使泥浆进入管内而断桩。

处理方案：首次浇筑混凝土尽量一次成功，钻孔选用较大密度、粘度的泥浆护壁，进尺控制速度，保持孔壁稳定。

通过钻孔灌注桩排桩围护墙的施工，很好的起到了基坑围护的作用，消除了因周边建筑物过近，而对人防地库施工造成的影响。

6拉森钢板桩围护

6.1拉森钢板桩围护的作用

沈阳维宜项目所施工的地下消防泵房及水池，平均开挖深度6.2米，开挖深度最深处8.1米，地下水位-3.3米，土质为粉质粘土。该项目地下水位较高，开挖深度较深，施工难度大。通过论证我方采用了拉森钢板桩围护的形式，本工程采用SP-IV型12米长，套型锁口钢板桩，沉桩采用履带式液压打桩机，结构形式由围檩、纵向支撑、横向支撑、钢板桩组成。具有较好的挡土围护和防水防流沙的作用。

钢板桩施工效果

6.2拉森钢板桩围护的施工工艺流程及技术措施

1）对场地进行平整后定位放线，本工程将上部土方先卸除1米后再进行打桩工作。

2）打桩时调整桩垂直度，进行下桩，锁口处必须咬合到位。钢板桩打桩完成后，采用HW300*300C型钢设置围檩，围檩标高在钢板桩桩顶下80CM。纵向支撑采用300*5圆管。

3）基坑开挖完成后，在周边设置排水沟，并在两头设置集水坑，保证排水通畅。

4）基础顶板完成浇筑后，可进行拔桩工作，拔桩宜边回填边拔桩。拔桩完成后的桩孔采用中粗砂进行回填灌实。

6.3拉森钢板桩在施工过程中应注意的要点

1）钢板桩在插打过程中受各类因素的影响，可能导致偏差，按照规范，桩顶标高偏差不得超过±10cm，桩身垂直度偏差不得超过1%。

2）钢板桩在插打不当时会使锁口出现变形、胀缝的情况而导致漏水漏泥现象，此时应用木条、棉絮等在板桩内侧塞填，减小渗水量。

3）如在打桩过程中遇到大块石或不明障碍物导致无法下桩的情况，需采用转角桩绕过障碍物。

4）钢板桩沿轴线位倾斜偏差较大时，可采用异形桩进行纠正，

5）钢板桩围护的基坑周边不得堆载。

拉森桩示意图

拉森钢板桩围护很好的做到了防水和挡土围护的作用，是一种较为新型的围护模式，对基坑的围护尤其是小型深基坑的围护起到了很好的效果，极大的便利了施工。

7结论与建议

综上所述，以上几种基坑支护方法，能够有效的对基坑进行支护，在常见的民用建筑领域、工业建筑领域施工中经常能使用到这些方法。本文结合作者的实际工作经验，对近水、近建筑、小型深基坑、普通边坡等类型的基坑支护形式做了针对性的分析和阐述，望能够在未来的工作中给予他人经验上的帮助，达到避免存在问题再次发生的作用。

参考文献：

[1]行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

[2]行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）

[3]建筑施工技术，同济大学出版社