摘要：基坑施工的好壞直接影響到工程的工期和安全質量，對整個工程起著決定性的影響。本文分析工程基坑圍護結構在復雜環境下的方案與施工，確保深基坑施工和毗鄰建筑物的安全，保證了深基坑施工的進度、安全及質量要求。
　　關鍵詞：深基坑，圍護結構，復雜環境，施工技術
　　
　　惠州某商業樓工程，長116．6m，寬84．2m，單體建筑面積67445．88m2，其中，地上8層，建筑面積47427．66m2，地下2層，建筑面積20018．22m2，是集辦公、購物于一體的大型商業建筑。該工程為框架結構，柱距8．4m×8．4m，基礎埋深10．75m，局部11．5m，屬于典型的深基坑工程。
　　1、基坑工程的特點及難點
　　(1)地質條件復雜。本工程擬建場地地層由第四系河流相沖積成因的粘土、粉質粘土組成，下伏燕山期侵入的閃長巖各風化帶，自上而下可分為5層，依次為：①雜填土，層厚0．30～1．20m；②粘土，層厚1．80～3．20m；③粉質粘土，層厚2．50～5．90m；④強風化閃長巖，層厚3．00～8．00m；⑤中等風化閃長巖。
　　另外，本工程地下水屬第四系孔隙潛水，勘探期間測得地下水靜止水位埋深2．5～3．2m
　　(2)周圍環境復雜。該基坑東北角為1棟原有5層建筑物，距離擬建工程基坑開挖線約1．6m，東側為1排原有1層建筑物，距離擬建工程基坑開挖線約8．2m，南側為1棟原有1層建筑物，距離擬建工程基坑開挖線8．2～10．2m，西側為3棟原有2～3層建筑物，距離擬建工程基坑開挖線約2．9～3．9m，東北角為1棟6層建筑物(磚混結構)，距離擬建工程開挖線約0．5～1．5m，地下水位埋深2．5～3．2m，具體情況如圖1所示。
　　
　　圖1基坑周邊環境及平面
　　(3)工期緊。本工程工期緊張，要求90天內完成基礎與地下室主體結構施工．
　　地質條件及周邊環境復雜、建筑面積大、工期緊以及地下水位高，這些特點增加了本基坑工程施工的難度，因此，如何合理選擇一個安全、經濟、高效的深基坑圍護結構方案，是本工程的重點和難點。
　　2、圍護結構方案比選
　　針對本工程的實際情況，結合大型深基坑工程常用的圍護結構形式，在本著方案科學合理、技術先進可行、工藝簡單適用、措施保障得力、組織管理嚴密、計劃詳細實用的原則下，為確保工程質量、進度、安全及投資節省率，在方案設計階段，對可行的兩種方案進行了比較，見表1。方案的選擇重點考慮以下內容：①如何有效解決上覆粘土下覆巖石條件下的深基坑支護及截水問題；②幾乎無放坡開挖條件下的基坑圍護體系、周邊建筑物及地下管線的保護問題。
　　表1兩種圍護結構方案比較
　　優缺點 方案一 方案二
　　 排樁+止水帷幕 復合土釘墻+止水帷幕
　　優點 圍護結構剛度大，整體性好，可以垂直開挖 施工方便，工期短，成本低
　　缺點 成本高，工期長 放坡后，場地更加狹窄
　　經過討論和測算，方案2比方案1可節約造價不少于30％，工期可以縮短28天以上．根據以上比較，綜合考慮工期、成本和施工難易程度等因素，本工程最終采用了方案2：復合土釘墻+止水帷幕的支護方式。
　　3、關鍵施工技術
　　3．1止水帷幕
　　本工程場區地下水位較高，且普遍存在雜填土、粉土及淤泥質黏土等軟弱地層．在基坑降水過程中，由于地下水位降低引起地層沉降，進而會對鄰近建筑物及周邊市政管網等構筑物產生附加變形影響，因此，為減輕因基坑降水引起的附加沉降，本工程采取了在基坑外圍設置止水帷幕，并在帷幕外進行地下水回灌的方案來確保基坑及周邊環境的安全。
　　3．1．1高壓擺噴止水帷幕設計
　　根據工程現場情況，在基坑北側邊坡、東側邊坡、南側邊坡及西側局部邊坡設置高噴止水帷幕進行基坑擋水，考慮到地質情況和帷幕設計深度，高壓噴射采用擺噴(固結體為扇狀)。
　　(1)高噴止水帷幕結構采用30°擺噴，使高噴帷幕之間形成“焊接”式連接，高噴帷幕采用孔距1．2m．由于基坑北側為該市1條排洪污水溝，土方試開挖時發現污水溝漏水，因此，在基坑開挖降水時，高壓擺噴形成的止水帷幕，能有效延長北側的排洪溝污水地下徑流途徑，并形成有效的防護體系，如圖2所示。
　　
　　圖2高壓擺噴止水帷幕簡圖
　　(2)高噴止水帷幕的主要參數選擇。漿壓：32～35Mpa；漿量：90L／min；水泥漿：密度大于1．40g／cm2；氣壓：0．7～0．8MPa；提速：15～20cm／min；擺速：15～20cm／min；擺角：30°；水泥用量：0．1～O．2t／m3。
　　(3)根據場地水文地質條件、地層結構、季節對地下水位影響等因素，高噴止水帷幕設計深度為17．0m，帷幕上標高為-2．0m，帷幕高度15．0m
　　3．1．2高噴止水帷幕施工
　　為防止井孔被泥阻塞，造孔完成后應立即用尼龍袋封堵。下管前需先進行地面水氣試噴，各項工藝參數符合設計要求后方可下管。下管前為防止水氣噴嘴堵塞，可用膠布包扎，噴嘴可邊送漿邊下管，待下管深度到達要求后方可噴射施工。下管過程中若遇特殊情況，如水壓過高、噴嘴堵塞等，應立即停止下管，將噴管提出地面，處理完畢后再工作。制漿過程中應隨時測量漿液比重，若漿液比重偏低，應隨即加大水泥量，工作結束后，要統計該孔的材料用量，并核實是否符合技術要求。噴射結束后，隨即在噴射孔內進行靜壓充填灌漿，回灌間隔時間不大于30min，直至漿液面不下沉為止。同時，應及時將各管路沖洗干凈，不得留有殘渣，以防堵塞，特別是輸漿系統要沖洗干凈，直至管路中出現清水為止，再移動高噴臺車進行下個孔的噴射。布包扎，噴嘴可邊送漿邊下管，待下管深度到達要求后方可噴射施工．下管過程中若遇特殊情況，如水壓過高、噴嘴堵塞等，應立即停止下管，將噴管提出地面，處理完畢后再工作。噴射結束后，隨即在噴射孑L內進行靜壓充填灌漿，回灌間隔時間不大于30min，直至漿液面不下沉為止。同時，應及時將各管路沖洗干凈，不得留有殘渣，以防堵塞，特別是輸漿系統要沖洗干凈，直至管路中出現清水為止，再移動高噴臺車進行下個孔的噴射。
　　3．2基坑降水
　　本工程基坑開挖深度約11m，根據地質勘查報告，基坑開挖可不考慮承壓水突涌的影響，因此，本工程采用管井進行基坑的預降水。根據理論計算，本工程共設計24眼降水井，其中，沿基坑周邊布置21眼，基坑內布置3眼。基坑內降水井設置在大跨度開間的房心處，避開柱基、墻基。
　　開挖后，根據基坑內出水情況，在基坑底四周設盲溝，盲溝寬50cm，深30cm，盲溝內用石子回填10～20mm厚，以利于排除地下殘留水、降雨及施工積水。盲溝與集水井相連，集水井明水通過軟管連接至匯水總管，中間井排水利用φ45mm軟管引至最近的匯水總管。通過匯水總管引水至沉淀池，地下水經沉淀后排人出水口。
　　本工程基坑開挖采用管井降水方案，降水效果十分顯著，基坑中的3眼降水井挖到設計標高后井中水位已經不影響施工，全部撤掉；清槽過程中發現基坑中存在巖層裂隙水，根據方案要求在跨中設置盲溝排水，為后序工作掃清了障礙。在土方開挖、運輸過程中沒有發生帶水外運現象，沒有出現因為降水不利導致土方停工現象，深井降水即經濟又實用，為確保工程總工期提供了保障。
　　3．3基坑回灌
　　為避免基坑降水對周邊建筑物產生影響，在土方開挖至地下水位后，本工程在基坑外側設置回灌井補充地下水，以保持周邊建(構)筑物的地下水穩定。回灌方法采用在匯水總管上焊接出水管，通過軟管直接引水至回灌井。在軟管的端頭設置水龍頭用來控制回灌水流量，本工程在施工過程中，沿基坑止水帷幕外側設置了13眼回灌井，確保了基坑周圍環境地下水的穩定，進而保障了周圍建筑物及管線的安全和穩定。
　　本工程回灌井基本參數：井徑φ600mm，井管徑φ500mm；井深8m；井距26．0～30．0m。
　　3．4邊坡支護
　　根據本工程的開挖深度、土層情況及周邊建筑物情況，該工程基坑邊坡支護采用復合土釘墻支護方案。
　　3．4．1復合土釘墻支護設計
　　邊坡放坡系數按1：0．2設計。沿邊坡自上而下設置3道非預應力錨桿(局部基礎埋深在11．5m時設置4道非預應力錨桿)，1道預應力錨桿。錨桿傾角10～15°。錨桿成孔直徑150mm，孔內注入M10水泥砂漿，注漿壓力0．25～0．5MPa．各層錨桿長度及位置如表2所示。
　　表2各層錨桿長度及位置
　　序號 深度/m 水平間距/m 錨桿長度/m 錨桿材料 備注
　　1 -2.0 2.0 11.8 125 三級螺紋鋼
　　2 -3.5 2.0 14.0 1φ＇15.2 自由段5m，鎖定90kN
　　3 -5.5 1.5 8.8 125 三級螺紋鋼
　　4 -7.5 1.5 5.8 125 三級螺紋鋼
　　5 -9.5 1.5 5.8 125 基礎埋深在11.5m時設
　　預應力錨桿錨頭由混凝土冠梁(250mm×l50mm)、鋼墊板(150mm×150mm×10mm)和施加90kN預應力的單孔錨具構成．非預應力錨桿錨頭是由錨桿桿體彎勾與加強鋼筋構成，錨頭做法如圖4所示。
　　
　　圖4錨頭大樣
　　鋼筋網采用φ6．5@250×250雙向布置，現場綁扎成型，鋼筋網距邊坡土面3cm．邊坡頂部鋼筋網外翻2m作為頂部防滲層．噴射混凝土強度等級為C20，厚80mm。M1O水泥砂漿配比為：水泥：砂=1：0．3；C20噴射混凝土配比為：水泥：砂：石子=1：2：2。
　　3．4．2復合土釘墻施工
　　土方開挖必須緊密配合邊坡支護施工，采用分層、分段開挖支護的施工方法，兩者協同工作，支護完成后，方可進行下層土的開挖，嚴禁超挖。支護時應嚴格控制預應力錨桿的張拉時間，嚴禁提前張拉。
　　4、變形觀測及應急措施
　　由于本工程周圍環境對基坑變形的要求較高，基坑安全等級為一級，因此，從降水施工開始就必須對周邊f臨近建筑物的沉降進行觀測，并及時將有關沉降觀測資料反饋給基坑工程施工及設計人員，做好預警措施，以確保周圍建筑物的安全。
　　4．1觀測點布置
　　根據本工程的基坑長度，側向位移觀測點布置在邊坡坡頂混凝土上：沿基坑周邊每15m布置1個觀測點，共布置觀測點28個；沉降觀測點布置在建筑物的4個對角上，僅對東北角的5層磚混住宅和西側的(2層、3層)磚混建筑物進行觀測；水準點(控制點)是各觀測點的基準點，一定要選在相對固定的穩定的位置，本工程水準點設置在城市道路路沿石邊緣處，共布置6個觀測點，該商業樓的沉降觀測同樣使用本水準點。
　　4．2基坑變形監測控制值
　　本工程的基坑安全等級為一級，根據表3中的基坑變形監控值進行控制。
　　表3基坑變形監控值Ⅲ
　　基坑級別 墻體最大位移 地面最大沉降
　　 監控值 設計值 監控值 設計值
　　一級基坑 5 8 3 5
　　二級基坑 8 0 6 10
　　4．3應急措施
　　為確保施工安全和土方開挖的順利進行，應隨時做好出現各種情況的應急措施。
　　(1)土方開挖期間，設專人定期檢查基坑變形情況，發現問題以便及時處理。
　　(2)雨期施工時應配備足夠的排水設備，并安排專人負責排水，防止雨水浸泡土方引起塌方現象。
　　(3)分段、分層開挖土方，隨開挖隨支護，防止塌方現象出現。
　　(4)現場要有注漿設備和導管，發現巖層裂隙水時應隨時堵漏或導水。
　　4．4觀測結果評價
　　從基坑降水、土方開挖至土方回填完成，基坑邊坡最大位移觀測值達到2．5cm(北側正門處，疑為車輛頻繁經過造成)，在基礎、地下室施工過程中未出現塌方現象，建筑物最大沉降觀測值不足8mm。這些變形值均遠遠低于基坑變形的監控值，因此，本工程采用的基坑圍護結構方案，是安全可靠的，有效保障了周圍建筑物的安全性，為后續工程的順利施工奠定了基礎。
　　5、結束語
　　施工檢測結果顯示，該基坑工程從降水、開挖到基坑回填完成，各項指標均符合設計和規范要求，保證了工程安全和工期。通過對該深基坑工程的施工方案及施工技術進行分析，可以得出以下施工經驗，為今后類似工程提供借鑒。
　　(1)合理選擇止水帷幕結構。本工程的實踐證明，對于工期緊、施工場地狹小、基坑面積大、開挖較深的整體式地下室，選擇合理的圍護擋水結構是保證基坑施工安全的第一步。本工程采用高壓噴射擺噴止水帷幕，并結合帷幕外側回灌，較好地保證了周圍建筑物、管線的安全以及基坑工程各個后續工作的順利進行。
　　(2)合理選擇邊坡支護形式．深基坑邊坡支護及降水工作直接影響到工程的安全、成本及工期。本工程考慮到周圍環境的復雜性，采用的復合土釘墻施工方法，經實踐證明確實是安全、經濟、高效的。