浅议深基坑支护施工管理问题及其解决措施

施工技术　建材发展导向２０１２年７月　浅议深基坑支护施工管理问题及其解决措施　胡仁志　（海力建设集团有限公司）　摘要：本文结合工程实例，主要阐述了某工程基坑支护施工过程中对工期及技术的要素，并由此产生的良好经济效益。　关键词：基坑支护；施工技术；方案改进　１工程概况　本工程为某扩建综合楼基坑，地上十层，地下一层，建筑安全等级为　二级，采用静压管桩基础，基坑周长约２１０ｍ，面积约２２８０ｍ２。基坑深度为　２．１．２土方开挖注意事项　（１）在开挖过程中以反铲挖掘机为主，人工修整为辅，土方开挖由专　人指挥，采取分层分段对称开挖，开挖面高差不宜超过１．０ｍ，以确保开挖　３．９　４．８ｍ，电梯井底基坑深度为７．０５ｍ。　过程土体的稳定。下层土在上层基坑支护施工完毕并且达到设计强度要　１．１工程水文地质条件　求后，才可继续开挖。并严格遵循“分层开挖、严禁超挖”的原则。以确保　本场地地下水主要贮存于砂层孔隙及素填土孔隙～空隙内，砂层与　基坑施工的安全。　素填土层局部相通，场地内粘土层属于隔水层，素填土属于中透水层，含　（２）ＡＢ段剖面基坑土方开挖施工：ＡＢ段剖面土方挖运分三个步骤进　泥粗砂属透水层。　行，第一步采用机械开挖，挖至第一道土钉墙设计标高下Ｏ．５ｍ进行锚　表１　杆，施工并且待锚杆达到设计强度后，进行第二层土方开挖，为缩短工　＼＼　指标　厚度　重度　抗剪强度　岩士与锚固体粘结　期，基坑设有临时坡道，将所挖土方直接外运，节省土方倒运的时间。　岩土名称＼　＼　状态　（ＩＩ１）　（ｋＮ／ｍ３）　凝聚力Ｃ（ｋＰａ）　角山　　内摩擦　强度设计值（ｋＰａ）　（３）为了便于施工及有利于基坑边坡稳定，土方开挖前先做好定位　放线工作。　素填土　稍密　１．０－４．０　ｌ９　ｌ５　１７　１６　（４）当挖至标高接近基础底板标高时，边抄平边配合人工清槽，防止　粘土　硬可塑　硬塑　０．５－４．３　１９．４　４０　１５　２０　超挖，并按围护结构要求及时修整边坡及放坡，防止土方坍塌。基坑底部　含泥粗砂　稍　中密　０．７－５．２　２０．０　５　２５　７０　２００ｒａｍ及桩体周围３００ｒａｍ内土方采用人工清理，然后用挖机带走。　１．２基坑支护结构　２．２以施工技术为改进目标　工程基坑支护分两段，ＡＢ段设计要求分三道，放坡系数为ｌ：Ｏ～３，采　２．２．１对基坑支护面混凝土的改进施工　用＋４８８３．０注浆钢花管土钉＠１５００土钉墙支护方式；ＢＣＤ和－ＥＦ段采用１：１　（１）ＡＢ段基坑支护：　自然放坡的支护方式。整个坡面铺双向＋８＠２００－２００面层设喷射混凝土。　ＡＢ段基坑支护采用注浆钢花管支护，坡面原设计为普通４２．５Ｒ水泥，　２基坑施工技术　坡面铺双向＋８＠２００－２００钢筋网，喷射１００厚Ｃ２０混凝土，并且要求每一　２．１以工期为改进目标　道支护的坡面混凝土强度必须达到１００％方可进行下一层土方开挖。经过　项目成本的投入在基础阶段与施工的工期成正比的，因此在基础旆工　土层开挖１．Ｓｉｎ后发现，厚度在Ｏ．５４．３ｍ范围的硬可塑　硬塑土层稳定性好。　阶段根据：采取措施，缩短施工工期，对提高项目的管理价值是必要的手段。　土层情况与地质报告一致，而且在当前施工的季节雨水较少，因此经过与　２．１．１调整土方开挖顺序缩短施工工期　设计院联系，坡面混凝土采用混凝土改为Ｃ２５早强混凝土喷射。为加速凝　基坑土方开挖顺序；本工程基坑土方开挖结合现场条件，从北向南　结可掺入速凝剂，掺入量可按水泥用量４．５％。同时坡面混凝土的强度达到　进行退挖，同时根据基坑两段支护形式的不同，先开挖自然放坡段的　８０％以上就可以进行下一层土方开挖，经过施工方法的调整，原三层支护　ＢＣＤ、ＥＦ段支护面，再开挖ＡＢ段，便于流水作业施工，这既节省了施工　面的施工时间由１９＋１８＋１９＝５６ｄ缩短为４２ｄ，工期提前了４ｄ。　时间又减少机械设备投入。（见图１、表２）　图２　ＡＢ段剖面圈　习　ＡＢ段基坑支护面的施工工序：施工准备及降排水措施（４ｄ）一第一道　图１　土方开挖及坡面支护施工（１４ｄ）一第二道土方开挖及坡面支护施工（１４ｄ）　表２　一第三道土方开挖及坡面支护旆工（１４ｄ）一人工清理（坑底排水沟砌筑）。　项目内容　调整开挖顺序的工期比较　（２）ＢＣＤ和ＥＦ段支护　原开挖顺序　调整后的开挖顺序　开挖顺序　南—　北　北—＋南　第一道：ＡＢ段一ＢＣＤ、ＥＦ段　ＢＣＤ、ＥＦ段：第一道施工一第二道　支护施工顺序　第一道：ＡＢ段一Ｂｃ　施工一第三道施工　第一道：ＡＢ段一Ｂｃ　ＡＢ段：第一道施工一第二道施　工一第三道施工　每层土方开挖工期　ｌｄ／层×３层＝３ｄ　ｌｄ／层×３层＝３ｄ　机械投入数量　２台挖掘机　１台挖掘机　按原设计支护结构　（１４＋１）＋（１４＋１）＋（１４＋１）＝　①．工期以注浆钢花管土钉支护的　旌工的工期　４５ｄ　ＡＢ段为主：１４＋ｌ４＋１４＝４２　②．ＢＣＤ、ＥＦ段：６＋６＋６＝１８ｄ　图３　ＢＣＤ、ＥＦ段剖图　支护施工工期　４５ｄ　４２ｄ　ＢＣＤ和ＥＦ段原设计采用１．１自然放坡的支护方式，坡面铺双向　比较的：通过调整开挖顺序．组织分段平等作业施工，既节省了旌工时间又减少了机械投入。　６８＠２００ｘ２００面层设６ｏ厚Ｃ２０喷射混凝土　自然放坡坡面保护采用一次　・４Ｏ・　建材发展导向２０１２年７月　施工技术　性喷射，护面层厚６０ｍｍ。土钉墙面面层厚１００ｍｍ。同样对坡面混凝土改　为Ｃ２５早强混凝土喷射。同时为加速疑结掺入速凝剂。待混凝土层达到　设计强度８０％后即可开挖下层土方，就不必等到坡面混凝土层达到设计　强度１００％后开挖，这也大大缩短了施工工期　虽然ＢＣＤ和ＥＦ段的支护　芏　在整个基坑支护施工中不是关键线路，但通过提高坡面混凝土的强度而　缩短施工工期，对减少基坑暴露时间及提高整体基坑施工安全是值得　●ｌ棚■■■Ｈ材ｌ—Ｉ●‘　的。ＢＣＤ和ＥＦ段施工工序：修整边坡，埋设厚度控制标志一喷射第一层　‘■井奠一■　焉ｔ．ｔ■●‘蠢ＩｔＩｔ一直　混凝土一钻孔、安放土钉、注浆、安设连接件一绑扎钢筋网，喷射第二道　图５基坑支护改进前后示意图　混凝土一设置坡顶、坡面和坡脚水泥混凝土。　板桩问木楞支护中主要考虑主动土压力。　（３）支护施工注意事项：　公式按主动土压力：　＠ＡＢ段的土钉材料采用６４８８３钢花管。因此土钉孔位的倾角和孔　Ｅａ＝１／２＂ｙＨｈ￣（４５。一￣ｂ／２）一２Ｃ‘Ｈｔｇ（４５。－６１２）＋２Ｃ２／＂／　深深度，根据设计要求孔深允许偏差均匀为５０ｒａｍ，土钉倾角控制在ｌＯ，　式中：Ｅ　——主动土压力（ｋＮ）；　角度偏差控制在小于２。　１——土的容重，彩加权平均值；　⑦ＡＢ段的注浆分２次进行，第一次注浆为常压注浆，在锚杆置入锚　｝卜一挡土桩长（ｍ）；　孔中到达设计深度后进行。先进行清水灌注清孔，然后进行注浆，注浆压　——土的内摩擦角（ｏ）：　力为常压（０．５～１．ＯＭＰａ），待孔口冒出浆液后置入止浆袋加压，压力上升　Ｃ——土的内聚力（ｋＮ）。　至１．ＯＭＰａ左右，孔口大量冒浆即可停止，一次注浆采用水泥净浆，其水　各参数根据地质土层报名（表１）可知：　灰比０．５０。第二次注浆在第一次注浆１２ｈ后进行，注浆压力（１．０～　Ｅｎ＝１／２　Ｈ　ｇ　（４５。－ｑｂ／２）－２Ｃ．Ｈｔｇ（４５。一　２）＋２Ｃｚ／　１．５ＭＰａ），浆液采用水泥净浆，水灰比０．５Ｏ，注浆体设计强度２０ＭＰａ。注浆　＝０．５ｘ２０ｘ２２ｘ０．２９１—２ｘ５ｘ２ｘ０．５４ｉ＋２￣５２／２０＝３．３２ｋＮ／ｍ　完毕应填塞孔口好。　板桩间的楞木施工时选用工程上普遍使用的ＴＣ１５的油松木，规格　③土钉注浆水泥净浆应随拌随用。注浆体设计强度２０ＭＰａ，成孔直　为５０ｘ１００，计算时按简支梁计算：（ＴＣ１５木楞的抗压力值查表可以得知　径不小于８０ｍｍ。每米水泥用量５０ｋｇ，注浆压力０．６～０．８ＭＰａ。　抗弯ｆｍ＝１５Ｎ／ｍｍ￣板桩间的楞木强度验算：　④如施工过程中，钢花管土钉打入困难，可更改为６２２钻孔钢筋土钉。　ｌ／８ｘ３．３２ｘ１５０２　⑤钢筋网坡面混凝土喷射：一次喷射厚度不小于４０ｍｍ，终凝后２ｈ　应浇水养护期不小于５～７ｄ，待混凝土层达到设计强度８０％后方可开挖　下层土方。　＝１１．２０５Ｎ／ｍｍ２＜１５Ｎ／ｍｍ２（满足要求）　２．２．２对电梯井基坑支护的改进　表４基坑支护改进后施工成本工期比较　本工程电梯井底部标高为一７．０５ｍ，开挖深度为２．０５ｍ，该土层分布为　序号　原设计１：１放坡支护施工　改板桩支护垂直放坡施工　含泥粗砂，基坑土方原设计按１：１放坡开挖。由于基坑需要的放坡工作面　１　土方开挖４２ｘ６＝２５２ｍ３　土方开挖４ｘ４ｘ２ｘ６：１９２　大，若按原设计施工，电梯井周围基坑桩位的施工必须在电梯井基坑施工　２　坡面喷射６０厚混凝土面积：２２７ｍ２　板桩支护面积１６ｘ２ｘ６：１９２ｍ２　后才可以进行，这势必大大增加的整个基坑支护的施工工期，通过已挖开　３　放坡影响其它桩位施工１８个　无影响　的土层土壤特征进行土压力的计算，发现基坑可以采用垂直放坡，基坑壁　４　施工工期：３＋１２＝１５ｄ　２＋６＝８ｄ　采用１８＃工字钢（１８０ｘ９４ｘ６．５）配合方木楞桩进行支护，这样在可以减少施　５　施工成本：２５２ｘ８＋２２７ｘ４２＝１１５５０元　１９２￣８＋１９２ｘｌ　１＝３６４８元　工成本投入的情况下一样可以达到基坑支护的安全要求，同时电梯井周围　６　支护材料不可回收　支护材料回收　的基坑也可以同步进行施工，这也有效缩短了基坑施工工期。　（３）支护土压力计算应考虑的因素：　由于土层的性质不是均匀分布，因此在工程计算时就必须作经验修　正，以便确保基坑支护的安全，以下从几个方面进行考虑：　①土压力参数：根据地质报告的土层分析数据采用，各土层的天然　重度　采用最不利的值来计算。　②基坑的滑动面受到相邻边的制约影响，基坑边缘时常有附加施工　荷载（点荷载或均荷载的作用），因此为确保基坑安全，应禁止在支护边　缘堆荷。　③基坑施工过程经常遇到下雨或突涌事件，因此计算主动土压力时　图４电梯井基坑悬壁式板桩计算简图　对土壤的容重参数取值应采用饱和容重天然重度一ｖ（或饱和容量）来计　（１）确定板桩最小埋深：　算土压力，并认为水压力包括在内。　板桩最小埋深参照以下计算简表进行计算：　④基坑支护计算是以计算主动土压力为主，忽略计算被动土土压　表３　力，以最不利的主动土压力来采取的支护措施是安全的。　悬壁式板桩不同悬壁长度（ｍ）时的最小埋深ｔ　及最大弯矩Ｍ　⑤基坑支护施工应重视场内外水的问题，及时注意降排水，确保基　内摩擦　下面悬壁长度（ｍ）时的　下面悬壁长度（ｍ）时的　坑支护安全。对钢板桩拔桩后留下的桩孔，采用灌砂法回填，以保证基坑　角最小埋深ｔ～（ｍ）　最大弯矩Ｍ￣（ｋＮ・ｍ）　击　１土层物理性能。　．５　２．０　２．５　３．０　１．５　２．０　２．５　３．０　３综述　２０。　０．９　２．２　ｌ７　４４　本项目在支护施工中应用价值工程开展，并结合地质资料对局部基坑　２５。　０．６　１．４　２．６　ｌ３　２６　５２　的支护进行改进，最后安全顺利地完成了地下室基坑支护工程施工任务。　３０。　Ｏ．５　０．９　１．７　３．０　７　１６　３４　５８　技术方案改进直接节省投资８０００多元，为我司下一步工序的施工创造了　３５。　Ｏ．６　１．１　２．１　５　１Ｏ　２３　４２　良好的局面。同时也说明了在实际施工中从价值工程的角度针对性地进行　４０ｏ　Ｏ．５　Ｏ．８　１．５　ｄ　８　１５　２８　技术改进，对提升项目管理价值，创造经济效益是一条良好的渠道。　根据开挖后的土壤特征并结合地质报告的数据情况，电梯井基坑的　土壤为含粗砂质粘土，摩擦角介于２５～３０之间，因此确定最小埋深１．５ｍ　参考文献　以上是安全的。　ｆ１］ＧＢＪ８６－８５，杆喷射混凝土技术规范『ｓ１．　（２）板桩间木楞支护压力分析：　『２］ＹＢＪ２２６—９１，喷射混凝土施工技术规程『Ｓ１．　由于土的土质成分比较复杂，目前精确的支护结构上的土压力理论　『３１ＪＧＪ１２０—９９，建筑基坑支护工程技术规程『ｓ１．　目前还没有正式提出，因此对于已经知道土壤特征的板桩间木楞支护土　『４１郭继武．建筑结构一建筑地基基础．北京：高等教育出版社，２００３．　ｆ５１汪正荣，朱国梁．简明施工计算手册．北京：中国建筑工业出版社，２００５　压力的计算，可以以简化后按库仑公式或朗金公式进行计算，见图５。　・４１・