建筑工程中深基坑施工技术探究

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　　摘要：本文论述了在深基坑施工过程中, 采用合理的支护方案,既可缩短工期、降低工程造价,又可保证工程的正常施工。
　　关键词：建筑工程深基坑施工技术护壁
　　1、工程概况
　　 本工程地基土层分为上下两层，上部为人工杂填土、粉土和细砂层，厚度为4.1～7.2m；下部为不同密实程度的砂石层，以下为强风化至中风化岩层。
　　 基坑护壁工程的作用：①给主体工程施工提供相应的交通通道；②确保主体工程地面以下工程的正常施工；③保护紧邻建筑物安全。
　　2、基坑护壁工程的设计
　　 2.1设计采用参数方式
　　 2.1.1基坑护壁
　　 超载：采用10kN/m2；上部软土层符合平均厚度5.8m。采用的土层力学参数见表1。
　　
　　 2.1.2降水井
　　 渗透系数K=15m/d（1.736×10-4/s）；
　　 含水层厚度H=24m。
　　 为保证基坑水位降低满足护壁人工挖孔桩及基础筏板施工要求，在基础底面以下1m，取水位降低值S=6.6m；
　　
　　 式中：F为基坑的平面面积；X0为降水井影响半径。
　　 2.2设计的原则、方法及主要的成果
　　 2.2.1设计原则
　　 确保基坑工程施工不危及紧邻建筑物，并保证进出便道不受影响；充分利用给定建筑红线内的空间进行布置；在技术可行、安全可靠的前提下，尽量经济；工程布置考虑抽排水有效条件下施工和运行。
　　 护壁工程布置暂不考虑地下障碍物影响；暂不考虑施工场地布置影响。
　　 2.2.2设计方法
　　 采用库伦土压力公式法进行了多种土层的土压力计算。稳定部分：进行极限平衡条件下的抗倾覆稳定，核算满足临时工程稳定，安全系数≥1.2；结构分析部分：按悬臂法计算桩的内力；配筋计算：因受力方向单一，故按圆形截面钢筋混凝土结构计算，以当量矩形截面配筋进行核算；锚杆设计：根据每根锚杆承受的土体作用力（抗拔力），按照灌浆锚杆确定抗拔长度，安全系数控制为≥1.4～1.5。按无压完整井环形井点系统计算。
　　 2.2.3人工挖孔桩加放坡开挖、挂网抹水泥沙浆方案
　　 （1）放坡开挖挂网抹水泥砂浆护坡部分。
　　 钢筋网抹水泥砂浆护坡工程应与基坑开挖同时进行。为保证坡度满足设计要求，保证平整度，在靠近设计边坡附近，应停止使用大型机械开挖，必须采用人工开挖，以免过分扰动边坡土体，造成塌方。钢筋网可以采用制好的成品，其规格为准1.8@25，在钢筋网外面布置准12钢筋，间距@500×500～1000×1000，将准12钢筋与钢筋网焊牢或绑牢，在钢筋交叉处设置准12～16插筋，插入坡面内深度一般为0.5～1.2m，如发生无法打进时，可以适当调整打入位置，然后抹平均50～100mm厚M15水泥砂浆，砂浆应封盖钢筋网和固定钢筋，不应使其外露。对个别估计可能发生局部垮塌的部位，可根据情况用砌砖保护或者立模现浇混凝土加以保护。为保证排除坑壁土体中的集水或渗透水，可布置准25塑料短管排水，短管伸入土体10～50cm左右，纵横间距一般为2～3m，个别部位可以增设排水管。
　　 坡顶与人工挖孔桩区段一样，也要布置排水沟，并在地面一定范围抹水泥砂浆。安全栏杆设置位置距坡顶边缘的距离应在0.5～1m左右，以免栏杆受力后引起坡顶垮塌。
　　 （2）人工挖孔桩部分。
　　 该方案布置了三类桩，设计桩距均为2.5m，根据实际情况可进行适当调整桩径：一类桩、二类桩为1.2m；三类桩为1.0米，桩护壁层厚度10cm；桩长：由桩顶标高-1.5m算起，一类桩长12.7m，二类桩长12.5m，三类桩长9.6m；桩的数量：一类桩31根，二类桩47根，三类桩10根，总共88根。为节约工程投资，桩顶高程以上1m布置砖砌体挡土墙。为使各桩形成整体受力，布置0.8m×0.5m的混凝土圈梁，梁面标高-1.5m，梁底标高-2.0m（未包括梁底垫层厚10cm）。桩间护壁方式根据地质条件分为3种情况，即较好，较差，差。针对不同情况确定不同的处理方式：较好部位多数在砂石层区，抹30～50mm厚M15水泥砂浆；较差部位多数在软土层区，采用挂钢筋网，抹平均50mm厚M15水泥砂浆。钢筋网加强筋为准12@1200×1200，分布筋为准6@200×200；差的部位或局部垮塌部位可能发生在软土层区和砂石区松软湿润甚至有渗水的部位，对其进行局部砌砖保护或插入钢筋立模现浇混凝土。
　　 为了减少坑壁土体内部的积水和含水量，在两桩护壁处埋设准25塑料排水短管，一般1～2根，根据实际情况可作增减。护壁顶部地面设置排水沟，排水沟旁一定范围的地面抹M10水泥砂浆，以便地面排水。为保证施工安全，护壁顶部设置准40钢管架设栏杆。
　　 （3）降水井的布置和排水。
　　 降水井深度为23m，其中沉淀管长2.5m，过滤管长5m，经计算共设14个降水井。布置1＃号、2＃、3＃、4＃降水井，降水井紧靠护壁桩，距离0.5～1m；布置5＃、6＃、7＃、8＃降水井，降水井距开挖坡口线0.5～1m；布置9＃、10＃、11＃、12＃降水井，该井距坡口0.5～1m；北面布置13＃、14＃降水井。
　　3、工程的具体施工
　　 3.1降水井施工
　　 施工工序：①放井位；②人工挖深坑埋护井圈；③机械凿井至设计标高；④下预制井管；⑤填反滤料封孔口；⑥活塞洗井；⑦空压洗井；⑧试抽水。
　　 排水系统共建了7个沉砂池及两个临时沉砂池，其中3号及6号沉砂池用砖砌明沟将水排向出水口。
　　 3.2人工挖孔
　　 施工工序：①挖孔→②支模→③校中→④绑扎护壁钢筋→⑤浇筑护壁混凝土→⑥拆模，再挖下一节直至设计孔深→⑦钢筋制作安放→⑧桩芯混凝土浇筑。
　　 3.3桩间护壁
　　 桩间护壁采用铺设电焊网，施工工序：①清挖到位→②铺网→③焊接钢筋→④初抹水泥砂浆→⑤二次补抹。砂石层铺网前，增加泼洒纯水泥浆。
　　 3.4喷锚施工
　　 （1）土层边坡施工工序：①清坡到位→②锚杆施工→③钢筋铺设→④喷射混凝土→⑤灌浆；
　　 （2）砂石边坡施工工序：①清坡到位→②铺设、焊接护坡钢筋→③初喷混凝土→④锚杆施工→⑤加焊锚杆连接钢筋→⑥二次喷射混凝土→⑦灌浆。
　　4、施工过程中遇到的几种特殊情况的处理
　　 4.1特殊情况的弥补方法
　　 本工程最主要的不利影响是地表水。该工程中的地表水具有来源不明、流量大小不一、随时变化起伏等特点。本工程及时采用了以下方法进行弥补：
　　 （1）明泵排水。对于渗水量较小的孔采用污水泵井内明抽，边抽边挖效果明显；
　　 （2）井内堵水。对于有小股集中流水、断管流水，采用明排无法排干的，改为在井内采用水泥掺加水玻璃速凝剂等方式堵截水源，待渗漏水量较小后再用水泵进行井内排水；
　　 （3）井外堵水。对于大股集中流水、水压高、井内无法堵截的，采用染色剂、探槽查找水源，井外开槽灌混凝土堵水；
　　 （4）集水疏导。对于水源情况复杂、无法确定水源方向的桩孔，采用开挖集水坑，集中抽排的办法处理；
　　 （5）表面降水井。对于水源情况复杂，而场地又无发开挖集水坑的条件时，则采用打浅层降水井，专门抽排地表水的方法处理。
　　 4.2适当的调整设计方案
　　 （1）由于局部大量地表水渗漏，而且土建施工削坡超挖，边坡过陡、机械冲击等原因造成了局部垮塌。
　　 （2）对于桩间土体流失造成空洞的情况采用清土至稳定土体，浇筑钢筋混凝土承重拱梁，上部做成砖砌挡墙，并将空洞回填砂石反滤料；
　　5、工程效果
　　 5.1进度方面
　　 在工地情况复杂多变，地表水处理困难重重，交叉施工干扰较大的情况下，参建各方共同努力，克服了重重困难。该工程比计划工期提前完成并一次性通过验收。
　　 5.2质量方面
　　 该工程的主要目的是保证主体工程顺利施工。主体工程已完成，基坑处理工程已顺利完成使命，在主体工程施工时未产生任何负面影响。
　　 5.3施工安全方面
　　 在人工挖孔桩施工中，地表水是对施工安全的最大威胁。由于采取了抽、引、堵、截一系列措施并进行科学管理，加之对护壁圈混凝土施工的严格把关，从而取得了该工程在保证质量、工期的前提下，未出现任何人身伤亡事故。
　　 5.4降水效果
　　 从护壁工程开始至主体工程施工降水效果证明，该工程降水井的数量及布置满足了工程要求。
　　6、对深基坑支护设计与施工的几点体会
　　 首先必须制定一套合理可行的护壁方案是深基坑支护设计方案成功实施的前提，而且方案必须充分结合现场实际情况，因应不同条件选用不同的方法灵活处理。其次是大胆采用逆向思维设计。最后是与业主及参建各方紧密配合，加强施工管理。
　　 工程建设本身就是一项庞大复杂的系统，科学管理是使这套系统良好运作的唯一手段。尽管工程施工环境条件不甚理想，实际困难超出想象，由于得到业主的全力支持，加上设计及勘察单位的配合，在我们的组织下，业主和参建各方高度重视，很多问题得到快速有效地解决，最终使本工程能顺利完工，安全运行，同时为我们日后应对类似项目的施工积累了宝贵的经验和提供了重要的参考。

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