论基坑围护及土方开挖技术建筑施工中的应用

　　摘要：本文笔者就建筑施工中软土地基基坑维护和土地开挖技术进行论述。用实例阐述了围护设计采用了排桩加钢筋混凝土内支撑体系，土方开挖采用即时、对称、分层分块的方法及集水井降排水等技术措施所能取得的明显效果。

　　关键词：建筑施工;基坑围护;土方开挖

　　1工程概况

　　本工程总建筑高度为18.80m，总建筑面积为21286㎡，为地下一层，地上四层的钢筋混凝土框架结构建筑物。设计标高±0.00m，相当于黄海高程为5.80m，自然地面相对标高为-0.40m，采用钻孔灌注桩基础，最大单柱荷载4000kN/柱，单桩承台。基坑围护采用排桩加钢筋混凝土内支撑体系，排桩采用φ600/φ700@1000/1200钻孔灌注桩，在自然地面下-1.90m处设一道钢筋砼水平支撑，支撑断面分别为350×500，500×600，700×700，形式为四周角撑加局部对撑，压顶梁截面尺寸为1000×600。止水帷幕采用一排φ600@450的单头深层水泥搅拌桩，基坑局部有5排φ600@500的深层水泥搅拌桩加固墩。

　　2工程周边环境情况

　　本工程位于沉积平原地带，场地较平坦。地下室边线距用地红线4.0m左右。周边管线分布情况较复杂，4个方向都有热力管线、配水管线、燃气管线等，为此要加强管线的保护。

　　3工程地质情况

　　本工程基坑开挖影响深度范围内的土层分布大致如表1。

　　4工程水文条件

　　本工程场地地下水埋深较浅，为地表下0.40～1.50m之间，浅部地下水类型为第四系孔隙型潜水，主要为接受大气降水和地表水渗入补给的孔隙潜水。基坑开挖影响范围内的土层透水性较差，水量不大，基坑开挖时采用明排措施。

　　5基坑围护设计的选择

　　根据现场实际情况及土方开挖深度，基底所处的土层和周边环境情况，基坑围护设计方案采用排桩加钢筋混凝土内支撑体系，具体围护设计如下：

　　5.1基坑东侧、东北侧方向，基坑开挖深度按板垫层底考虑为4.15m，采用φ600@1000钻孔灌注桩，桩的嵌固深度为7.0m。桩顶设1000×600压顶梁，压顶梁相对标高为-1.90m，主角撑尺寸为700×700，地面到平台1∶0.5放坡，坡面挂φ6.5×6.5@300双向钢筋网，喷射80厚C20砼。桩后设1排φ600@450水泥搅拌桩挡土和止水，搅拌桩进入坑底3.0m;坑底土采用7×5排φ600@500水泥搅拌桩格栅状墩式加固，有效加固长度为3.0m。

　　5.2基坑北西侧，基坑开挖深度按板垫层底考虑为4.75m，采用φ700@1000钻孔灌注桩，桩的嵌固深度为10.0m。桩顶设1000×600压顶梁，压顶梁相对标高为-1.90m，主角撑尺寸为700×700，地面到平台1：0.5放坡，坡面挂φ6.5×6.5@300双向钢筋网，喷射80厚C20砼。桩后设1排φ600@450水泥搅拌桩挡土和止水，搅拌桩进入坑底2.0m;坑底土采用5排φ600@500水泥搅拌桩格栅状连续加固，有效加固长度为3.0m。

　　6基坑土方开挖施工

　　基坑呈长方形，形状较为规则，尺寸为73.62×60.9m，基坑面积为4415㎡。自然地面相对标高为-0.40m，地下室基础板厚450mm，垫层厚150mm，板面相对标高-3.95m，板底挖深有-4.15m、-4.75m等;而承台地梁处挖深为2.4m、4.5m、4.75m、5.35m、 5.7m等;开挖深度按板垫层底考虑，基坑大多数开挖深度为4.15m，另外区域内开挖深度为4.75m，沿着此区域范围内土方高差为0.60m，因此现场采用四排φ600@450单头水泥搅桩进行加固围护，效桩长度为3.1m和3.7m，空钻部分长度分别为2.4m和1.8m。

　　6.1基坑降排水措施

　　本工程场地地下水埋深较浅，为地表下0.40～1.50m之间，基坑开挖影响范围内的土层透水性较差，水量不大，基坑开挖时采用明排措施。

　　6.1.1坑外排水

　　基坑在围护桩压顶梁浇注完成后做排水明沟，明沟设置在基坑外距围护桩中心约1.50m处，明沟规格为300×300，并在间隔30m左右设置一只外径为800×800×1000的集水井，拦截场外雨水，及时用潜水泵将集水井内的水排掉，经沉淀并流入城市下水道管网之中。排水沟及集水井采用240厚红砖砌筑，内侧1∶3水泥砂浆粉刷，在排水沟上统设带栅盖板。

　　6.1.2坑内排水

　　基坑内部采用明沟与集水井相结合进行排水，在基坑底处沿围护桩内侧统设300×300的排水沟一圈，并间隔30m左右设置外径1000×1000的集水井8只，其集水井底低于基础承台底0.60m左右，井内设置泥浆泵。基坑开挖后，在基坑土层面上挖断面200×200若干条水沟连接四周排水沟，沟内用石子充填，当地下水渗到土层面时，先流入由石子充填的沟内，再流向排水沟流入集水井，泥浆泵间断抽水。

　　6.2基坑土方总体开挖顺序

　　基坑土方开挖施工，严格遵守分层开挖和由四周向基坑北侧均匀退挖的方法，不得超挖和采取不对称的开挖。

　　本基坑除开挖深度为4.75m，其余大多数开挖深度均为4.15m，承台、地梁土方的开挖等到相邻底板土方挖到后，再针对性的开挖。先大面积开挖除供电机电设备建筑物外的其余基坑土方，即东北侧内角支撑的第二道斜撑为土方开挖界限。在基坑土方第一层大面积开挖之前，此建筑要拆除上面三层，保留一层。等到地下室顶板结构施工完毕并模板拆除，混凝土达到相应设计强度后，相应的供电及机电等设备全部搬迁到地下室中，而后再拆除剩余的一层建筑，而后相应的此处结构再进行施工。

　　根据本工程基坑地理位置和设计支撑位置等要求，在基坑北侧支撑部位设置出土口一个，修筑临时运土坡道，作为运土汽车上下基坑的道路，此处支撑下土方先保留，并铺设钢板作为临时通道。基坑内主要采用2台EX-200的挖掘机挖土，装运作业;另选3台小型挖掘机挖除支撑下土方及互相传递运土工作。[!-- empirenews.page--]

　　6.3基坑挖土、内支撑施工

　　第一层土方：对基坑东北侧内角支撑的第二道斜撑西侧土方实行大面积土方开挖，开挖土层厚度为2.1m，挖到标高-2.5m处。基坑边坡按1∶0.5的坡度放坡，并铺设Φ6.5×6.5@300双向钢筋网片，80厚C20混凝土进行喷面。同时基坑四周压顶梁及角支撑施工，当支撑形成并达到设计要求强度后再由四周均匀向基坑北侧逐步退挖，开挖顺序为由东南西三方向退挖至北侧;

　　第二层土方：基坑中间区域实行大面积土方开挖，而四角支撑下土方则利用小挖掘机开挖，事先在四角支撑上铺设钢板，小挖掘机行走在钢板上向下挖土，土层开挖厚度均为2.05m，挖到标高-4.55m，此为基坑底板底标高位置。由周边向基坑北侧运土斜面坡道退挖。后再放坡开挖土方，厚度为0.6m，挖到标高-5.15m处，再全面开挖承台、地梁土方，垫层及时浇筑，同时承台、地梁砖胎模施工，钢筋绑扎，混凝土浇筑。

　　6.4土方开挖的技术措施

　　(1)挖土时，要注意挖斗和桩之间的距离保持在0.5m左右，以免土体挤压造成桩体损坏。在支撑格构柱边挖土时，要注意挖斗和格构柱之间的距离保持在1m左右，挖土机械及其他重物不得碰撞已浇好的混凝土支撑。

　　(2)土方挖掘后立刻进入砼垫层封底、基础地梁砖胎模等施工;同时穿插进行坑中坑、集水井、电梯井等土方挖掘，进而砼垫层的浇筑，电梯井的开挖围护可采取打木桩等措施。

　　(3)基坑土方挖掘时，坑内土方严禁一次性超挖，严格控制标高，分层挖掘，不得超挖，基坑底部0.30m处应人工挖掘修平。

　　7基坑监测预警

　　深层土体水平位移预警值：位移累计30mm或最大位移变化速率连续三天超过3mm/d;坑侧地表最大沉降预警值：沉降累计30mm或变化速率连续三天超过3mm/d;轴力最大预警值：最大轴力2500kN。

　　8安全生产、文明施工保证措施

　　(1)进入施工现场必须戴好安全帽，2m以上无安全设施的高空作业必须系好安全带，穿防滑鞋，不准酒后作业，不得擅自离开岗位。

　　(2)挖土机回转半径范围内严禁站人，机械组装完毕必须进行空载试车，待运转正常后再进行开机作业。

　　(3)基坑顶部外围四周增设1.2m的钢管栏杆，栏杆下部砌筑1/2砖150高挡水墙，用水泥砂浆粉刷，坑边500以外按规定做明排水沟。

　　(4)运土车辆出大门时，应有专人清扫车轮，并拍实车上土或严密遮盖，运载土方最高点不超过车辆槽上沿50cm，边缘不高于车辆槽上沿10cm，禁止沿途遗洒。每天检查车辆挡板和挡土设施是否完好，并及时进行修复。

　　(5)做好噪声临测工作，土方施工阶段昼间不超过75dB，夜间不超过55dB。对人为活动噪声建立管理制度，特别要杜绝人为敲打、叫嚷、野蛮装卸噪声等现象，最大限度地减少噪声扰民。

　　9结束语

　　本工程围护设计采用了排桩加钢筋混凝土内支撑体系，土方开挖采用即时、对称、分层分块的方法及集水井降排水等技术措施，从本基坑及周边建筑、道路的变形监测结果表明，此施工技术措施是行之有效的。

　　参考文献：

　　[1]JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[s].

　　[2]刘建航，候学渊.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版

　　社，1997

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