浅谈地下室基坑支护及土方开挖施工技术

浅谈地下室基坑支护及土方开挖施工技术

熊友亮

四川省泸县建筑安装工程总公司东莞分公司广东东莞523129

摘要：地下室是建筑体系中不容或缺的组成部分，其中积极做好地下室基坑支护以及土方施工技术意义重大，本文主要采取了案例分析的方式，对地下室基坑支护以及土方施工技术展开研究，以此节约施工成本，提高施工质量与效率。

关键词：地下室；基坑围护；土方施工技术

1、工程简介

本工程属于住宅小区，主要是由高层住宅与多层住宅所组成，其工程桩主要采取Ф500PHC管桩，其地下室是相互连通的，且呈现出不规则的矩形，另外该项工程的基坑维护周长为800—1000m，地下室的底板标高为5m，底板厚度为450—500mm，其中该项工程地下室基坑维护平面布置图见图1.

图1地下室基坑维护平面布置图

2、该项工程维护方案

从整体角度分析，该项工程的施工场地比较大，且工作面良好，根据建设方所提供的地质勘探报告可以清楚的了解到，在基坑内土层的起伏比较大，并且具有一定的复杂性，呈现出不规则矩形，且在施工的时候正巧是多雨季节，所以导致施工难度有所提升。经过项目部与公司技术部门的相互讨论协商，将维护方案主要设定在以下几种：第一是采取土钉墙支护方案，这种方案的主要优势便是材料用量较少、造价比较低；对场地土层的适应性强；并且施工设备轻便、操作方法简单，在施工速度上比较快。但是从另外一个角度分析，其需占用地下空间，在有丰富水源的土层下不能单独使用，必须与其它支护方法相结合使用，安全系数比较低；第二是采取深层水泥搅拌桩重力式挡土墙，这种施工方案同样具有优缺点，优点是施工操作简便?成桩工期较短，基坑开挖时一般不需要支撑拉锚，坑外不需要井点降水，隔水防渗性能好，基坑内外可以有水位差。挖土的时候比较方便，但是缺点则是成桩后需要7~10天以上的养护期，不能立即开挖土方；贯穿地面或地下硬土或障碍物有困难，有时可用冲水或注水下沉解决，难以解决则需进行地下清除障碍物，且挖土的时候因为黏土比较多，所以难度有所提高，且工程造价比较高；第三是采取大放坡开挖，这种方案施工速度比较快，且造价最便宜，但是从另外一个角度分析，因为这种施工方案开挖对土层要求高，挖土方量比较大，占用施工场地较宽，对现场施工有所影响，很多情况下会导致工期延误，特别是在雨水比较频繁的季节，容易发生渗水，从而出现边坡塌方的现象。经过对以上三个方案的对比分析，最终选用放坡+土钉墙支护。且在方案选择的时候需要对地质条件等因素加以分析与研究，并制定完善的护坡方式，见图2

图2--1

图2—3

图2基坑维护剖面图

其中在对图2—1的分析中可以了解到，杂填土的厚度是在1.8mm左右，并且下层有黏土硬壳土以及淤泥质黏土，很多情况下因为受到地下水位的影响，其淤泥质粘土具有一定的流动性，所以在进行开挖的时候要分为两层，还要做好喷浆护坡工作。在对图2—2进行分析的时候，其杂填土厚度是在3mm左右，且下层的淤泥质黏土厚度比较厚，所以容易发生边坡塌方的现象，为从根本上改变这一现象，不仅要采取土钉墙护坡的方案，更为重要的是需要在边坡间加打松木桩，这样可以起到加固边坡的作用与价值。在对图2—3分析的时候，其土质性状良好，当然为从根本上节约其资金，在护坡的时候不设置锚杆。

本工程喷锚网围护采用理论计算结合AutoCAD绘图工具进行，即通过理论计算结合经验的方法得到设计所需的各种土层物理力学参数、开挖标高、土压力系数、极限抗拔力等。同时，将挖土剖面图及锚杆初步置图以1：1输入AutoCAD，计算出土体的最危险滑移面、锚杆自由端长度、锚杆锚固端中点距地面高度等参数，确保整个围护结构的计算方便、快捷。为确保安全，围护设计计算完成后，采用PKPMCAD工程软件对围护进行复核验算，并取两者中安全系数较高的方案。此外，本工程土方开挖深度5m，整个喷锚网围护开挖深度考虑为7m，斜坡倾角60°。根据工程类比法。为方便施工，考虑在基坑高度范围内共布置3排土钉，

土钉水平间距1.5m，；土钉拟采用钢管土钉：孔径110mm，Φ48δ3.0mm钢管，土钉注浆采用纯水泥浆，土钉成孔倾角为10°。据此，对整个喷锚支护结构进行验算。经验算，满足安全要求，此土钉可形成类似重力式挡土墙的结构，按重力式挡土墙理论计算，且该重力式挡土墙的抗滑移、抗倾覆稳定性满足要求。

3、基坑构造的主要方案

严格意义上分析，在选择围护方案之后要多角度的进行分析与研究，尤其是要对边坡稳定加以探究，积极排除降水所带来的影响，并且还要在基坑维护方案中针对性的选择相应的构造要求。

第一是要做好防地表面水构造措施

在基坑顶部，采取临时措施拦截地表水，以防下渗或直接流入基坑内。对地表裂缝，及时采用水泥砂浆封堵，以防地表水下渗。同时检查基坑顶部所有污水、给水管线，看是否断裂，有水下渗入基坑边坡，如污水雨水管线有断裂，应将污水、雨水管线的水源切断或污水、雨水管线改线。

第二是做好防基坑内地下水构造措施

在基坑底部，合理设置集水井，用污水泵抽水，并做好坑底排水设施，使基坑底部尽量保持干爽，以防基坑底部土体泡水软化。总之，在暴雨季节，应合理组织地表水排放，并安排足够的排水设备对汇集的地表水进行抽排。同时在基坑四周，应对地表水进行疏导，避免大量的地表水集中涌入基坑内。这样能够从本质上避免基坑土体因为长时间浸泡所造成的影响。

4、进行土方开挖施工

根据调查与分析，在本次工程之中，土方开挖的工作面比较大，为提高土方开挖的有效性，则需要积极做好机械施工工作，在上文中指出本次施工正好赶在雨季，所以需要加快施工进度，并且多角度的分析与研究，可以采取4-6台挖掘机，其中土方开挖的控制要点涉及以下几点：

第一是需要严格按照实际的施工方案与计划进行分块开挖与分层开挖，其中在挖到第一层的时候，需要打上松木桩，然后采取混凝土护坡施工的方式；第二是需要控制土方开挖长度，每段设定在20m左右；第三是在开挖到第二层的时候需要控制土钉养护期，然后预留一定的区域进行人工修土；第四是要保证块与块之间放坡大于1：1.5，这样可以从本质上避免土体移动对工程桩造成影响；第五是需要针对电梯井的区域采取沉井法开挖土方；第六是避免在基坑周边进行填土以及堆放其它材料；第七是需要将基坑周边进行卸土。

5、做好围护监测

基坑围护时设立监测系统，监测方法包括测斜、水位监测和位移观测。①共设置8个测斜测点。测斜孔深度≥20m；②设置水位监测孔4个，孔深≥6m；③建立工程测量网络，由专人负责，对土体位移和水位的变动进行各施工过程中监测，监测预警值（深土体水平位移为50mm或位移进率连续3d超过3cm，水位变动500mm），并对周围的裂纹及基坑涌土现象进行观测。设立的变形报警限位为50mm。

结语

在当前建筑事业的不断发展下，需要对地下室施工加以重视，其中在本次案例中所采取的支护设计并没有依据传统的方式进行设计，而是根据复杂地层的实际情况选择了多种支护方式，然后根据实际的发展情况选择合适的综合支护方案，除此之外，还对基坑边坡发生土方坍塌的方式加以研究，且经过多方面实践证明得知，在复杂的周边支护设计过程中，需要通过认真对比的方式选择多种支护方案，这样可以从本质上加快施工进度，并且能够进一步降低工程造价。