超大深基坑工程设计与施工研究

超大深基坑工程设计与施工研究

李涛任亚勇

机械工业第六设计研究院有限公司河南郑州450007

摘要：随着我国建筑技术的不断发展，高层建筑已然成为了当下建筑市场中最具经济效益的建筑体系之一。但在当下的高层建筑建设过程中，超大深基坑工程的设计与施工都成为了项目过程中最艰难的技术点。在本文中，笔者将根据自身的工作经验，对当下我国超大深基坑工程的设计与施工做深入的分析，以期望为同行的工作人员提供相关借鉴。

关键词：深基坑；设计；支护；施工；

前言：

自我国改革开放以来，建筑行业的规模便随着经济的不断发展而扩大。在当下的城市建设过程中，城市用地变得越来越紧张。因此，具备较高用地容积率的高层建筑体系便成为了当下建筑行业中使用范围较广的设计经典案例之一。在设计行业中，设计与施工难度与建筑的高度呈现一个正向比例的关系。在设计方面，超高层的建筑主体构架的力学性能设计、规划设计、防火设计均为设计中的难点所在，其中，建筑的整体力学框架由于受到了自重与高度风力的影响，尺寸与刚度要求变得额外地高，因此，在设计的过程中，需要针对超高层建筑队结构主体进行水平应力的复算，力求系统整体能实现安全可靠的质量目标。而在施工的过程中，由于高层建筑一般位于城市的中心地带，基坑的开挖工作相对较为困难，因此，在基坑开挖的过程中，往往需要注意基坑周边的建筑整体沉降的情况，并通过这些数据对基坑的施工进度进行严格的控制。从以上两个方面中我们可以看到，对基坑的工程的重视将成为未来我国高层建筑的发展的重要技术前提。

在超大型深基坑的施工过程中，止水帷幕的设计成为了施工技术中的核心难点问题，下文中，笔者将从止水帷幕级支护的重难点入手，详细分析超大深基坑工程的设计与施工问题。

1止水帷幕及支护重难点分析及措施

1.1止水帷幕重难点分析及措施本工程基坑面积较大，深度较深，止水帷幕工程量大，且随着基坑深度的增大，基坑下部的水压力也逐渐增大，对止水帷幕施工质量的保证造成了不利的影响。

1）止水帷幕施工工艺客观上的缺点：不能100%保证紧密咬合，未咬合部位就会出现局部渗漏的情况。如果采用的帷幕工艺不当，随着基坑深度的增加，帷幕桩会出现不同程度的缩颈。

措施：首先，严格控制护坡桩间距，为帷幕桩施工创造有利条件；其次，帷幕桩采用高压旋喷施工工艺，可以杜绝缩颈问题；第三，严格控制水泥浆施工参数和旋喷注浆压力，可有效保证与护坡桩的接触面积，防止坑壁漏水，另外，在基坑内部增设一定数量的疏干井，在基坑外围设置一定数量的减压井、观测井作为有效的预防措施。

2）由于选择了止水帷幕工艺，控制了基坑外部的地下水不影响基坑内施工，可是基坑的内部的地下水依然存在，需要处理；另外，基坑开挖后，有可能局部范围内基坑外水头压力过大，会引起支护结构的失稳。所以，必须考虑适当的堵漏、减压等措施，保证基坑的稳定性，保证干槽作业。

措施：在基坑内部增设一定数量的疏干井，将区域内残余的地下水抽除，同时，在基坑外围设置观测井，随时掌握地下水位的变化情况，如有需要立即启用减压井，降低基坑周边的水头压力。

3）锚杆施工对止水帷幕的影响。帷幕范围内的锚杆施工过程中需要在止水帷幕上钻一个孔，帷幕后面的地下水会由锚杆孔流入基坑。

措施：锚杆注浆达到初凝后，用黏土球及时封孔，必要时加入水玻璃或其他速凝材料，封孔厚度满足防渗的要求。

1.2支护重难点分析及措施

1）基坑边坡深度大，支护距离长（基坑周长约

570m），使用时间长（约1年），临时性的基坑支护工程面临较大挑战。假若支护处理不当，边坡的局部失稳就会造成边坡的整体失稳，从而造成整体支护结构的破坏。

2）周边环境条件复杂本工程场地处于城市商业繁华地带。基坑南侧临近海润国际公寓，其余四周均为市政道路，场地支护施工空间较小，且基坑四周埋设多条地下管线。为后期施工考虑，对基坑四周的超载提出了较高的要求，超载值在30～40kPa，且超载距离基坑边线近。

3）土层条件差场区杂填土层厚度达2．50～3．50m，填土固结尚未完成，对基坑施工及基坑安全造成不利影响。地表下7．0m即为地下水极为丰富的砂质粉土层，基坑支护结构的锚拉部分会延伸进入该土层。技术处理不当，不仅会涉及自身拉锚结构的强度问题，也会直接扰动临近建筑基底持力土层的岩性，降低基底持力土层的强度，直接加大临近建筑的沉降，进而影响临近建筑物的安全。

4）水文条件复杂勘察报告表明，建设场区基坑开挖深度范围内涉及两层地下水，第1层静止水位埋深7．10～7．50m，其类型为层间水；第2层静止水位埋深22．00～22．70m，其类型为层间水，赋存于基底以下细砂层。根据上述重难点，设计施工时采取如下措施。

对基坑深度不同地段、周边环境不同地段，设计采用相应的技术措施：临近建筑物的地段，控制锚拉部分的设计、施工质量，尽量降低对临近建筑基底持力土层的扰动，并适当增加锚拉结构整体刚度，增强自身支护结构的整体稳定性，有效控制边坡变形。对部分位于建筑物基础下部的锚拉体，在钻孔设备和施工工艺上，采用“英格索兰”带套管锚杆钻机成孔并采用隔孔跳打、劈裂注浆、合理控制锚杆注浆和拔套管时间等控制措施，把对临近建筑物的不利影响降到最低。

另外，做好信息化监测，确切掌握基坑变形发展情况，施工时设置基坑位移观测点，将安全隐患消灭在初始状态。

2施工总体安排

2.1第1阶段：护坡桩、帷幕桩、冠梁及疏干井施工分段施工护坡桩、帷幕桩和冠梁，护坡桩中间的帷幕桩施工需要在护坡桩施工完成5d后进行；护坡桩、帷幕桩施工完成后即刻进行冠梁施工。

2.2第2阶段第1道锚杆施工及养护、张拉，第1步土方开挖（－4．5～－5．5m）

土方开挖的整个过程应按照优先进行基坑周边的开挖的原则进行，为锚杆的施工提供工作面。

此阶段可与第1阶段交叉进行，护坡桩、帷幕桩和冠梁施工均完成一段后，即进行该段开挖，开挖至第1道锚杆的标高（－4．5～－5．5m），进行第1道锚杆施工。本阶段施工也与第3阶段有交叉进行，锚杆张拉合格后开挖该部位的土方至第2道锚杆的设计标高。

锚杆施工养护足够的时间后方可进行张拉，锚杆张拉合格后可进行下一步土方的开挖。锚杆施工的同时土方可进行基坑中心区的土方挖运，土方马道位于北坡。

2.3第3阶段第2道锚杆施工及养护、张拉，第2步土方开挖（－8．5～－9．5m）

本阶段施工与第4阶段有交叉进行，锚杆张拉合格后开挖该部位的土方至第3道锚杆的设计标高，锚杆施工的同时进行基坑中心土方收土，土方马道位于北坡。此步加快施工东坡马道位置的第3，4道锚杆，施工后将该处回填，以为将北坡马道移至东坡做准备。

2.4第4阶段第3道锚杆施工及养护、张拉，第3步土方开挖（－12．5～－13．5m）

本阶段施工与第5阶段有交叉进行，锚杆张拉合格后开挖该部位的土方至第4道锚杆的设计标高，锚杆施工的同时进行基坑中心土方收土，将马道改至东坡，补做北坡处的第1道、第2道锚杆。

2.5第5阶段：第4道锚杆施工及养护、张拉，第4步土方开挖（－16～－17．5m）

本阶段施工与第6阶段有交叉进行，锚杆张拉合格后开挖该部位的土方至基础桩或锚杆施工保护层顶标高，锚杆施工的同时进行基坑中心土方收土，土方马道位于东坡。

2.6第6阶段第5步土方开挖（基础桩或锚杆施工保护层顶标高）

本阶段的土方开挖应按照结构施工的流水顺序，优先开挖基础桩施工的部位，提供基础桩施工的作业面，各个部位土方开挖至打桩、人工清槽的工作面，并预留好打桩、清土的马道，支护跟进做护坡桩桩间土的支护。基础桩施工完毕后，收基坑最后的马道。

参考文献：

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［4］肖仁成，俞晓．土力学［M］．北京：北京大学出版社，2006．

［5］周予启，刘卫未，袁革忠，刘芳，穆凤麟.超大深基坑工程支护设计与施工[J].天津建设科技，2013，（05）：6-9.