高水位下的深基坑支護方案分析

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【摘要】以某施工工程作為研究對象，該工程具有較大的基坑面積，且開發(fā)深度大，在處于高地下水位的季節(jié)進行施工時，應當采取有效的復合土釘墻支護方案和降、排水措施，進而能夠確?；舆吰碌姆€(wěn)定性。

【關鍵詞】高水位；深基坑；支護；方案

1引言

某工程包括4棟20層的高層建筑以及2層地下車庫，總面積為67000m2，住宅樓和地下車庫采用框剪結構設計和筏板基礎，由于擬建的建筑物基底部分位于強風化云母片石巖中，因此在本研究中開展深基坑支護設計時，除需要考慮局部開挖到標高外，還需要綜合分析超挖到強風化云母片巖中的基坑，深度達到10m左右，該工程由于埋深大，而且基坑的周長達500m，具有較高的地下水位，土層滲透系數相對較大，豐富的地下水量使得在施工過程中很容易存在抗?jié)B水、排水較難的問題，因此需要做好止排水工作，能夠確保在施工時邊坡穩(wěn)定性，有效控制土體發(fā)生位移，同時，止排水也是地下車庫施工的關鍵環(huán)節(jié)。目前，我國在深基坑支護技術上還比較薄弱，無論從施工、監(jiān)控以及計算方面還在不斷發(fā)展進步中都有待加強。

2工程概況

在本項目中所研究的工程原是農用耕地，具有一定的水溝，而且地形較為平坦，場地為濱海平原，地下水位標高為3~4.9m，地層從上到下分別為素填土、淤泥粉質土、細沙、中砂、粉質黏土、全風化云母片巖、強風化云母片巖等，具體各個土層物理力學指標如表1所示。該場地的地下水類型分別為上層滯水以及第四系孔隙潛水，其中，第四系孔隙潛水對于整個深基坑施工產生的干擾性是比較大的，上層滯水包括1層素填土潛水含量，然后是細砂和中沙這2個土層的含水量較大，由于受到大氣降水滲透以及周邊含水層的補給，以及蒸發(fā)地下徑流等多種方式排泄地下水位，隨季節(jié)而發(fā)生變化地下水位相對穩(wěn)定的埋深為1~3m，平均為2m，穩(wěn)定標高為2~4m，平均標高為2.8m，地下水綜合滲透系數長達4.5m/d【1】。

3深基坑圍護體系以及相應的降排水措施

3.1深基坑圍護體系

在工程開挖深度達到8~16m時，開挖范圍逐漸擴大，該工程是于7月份開始施工的，在6~9月時水位較高，由于土層含有較大的滲透系數，大量地下水也是施工過程中需要考慮的因素，由于施工周期較短，要求確保施工安全的前提下能夠縮短施工周期，采用更為合理的施工控制方案和有效的降排水措施是十分重要的。在本項目中我們結合實際施工情況，利用土地支護并結合方坡開挖的方式，綜合采取有效的降排水措施完成深基坑工程施工。首先從深基坑的支護方式上來看，由于在地下室施工過程中需要進行大量土方開挖，選擇放坡開挖是比較合適的方式，然而在開挖過程中要求有足夠的場地，由于受到場地因素的限制，為確保在施工時邊坡的穩(wěn)定性以及防止周邊基坑深層深土體出現(xiàn)位移，便于采用機械式開關，在本項目中主要使用復合土墻土釘墻施工支護和土地墻施工支護這2種方案，結合實際地質情況和周邊建筑功能，可以將工程的基坑分為9個斷面，其中4個斷面采用土釘墻支護施工的方式，而其他斷面采用復合土釘墻支護施工的方式。對于4個斷面采用土釘墻支護方式的邊坡來說，按照1∶0.5或者1∶1的比例進行放坡，可以將土釘成孔直徑設為130mm，入射角15°，水平間距為1.5m，可以采用18mm×20mm的鋼筋土釘端部能夠與2根直徑為16mm的鋼筋焊接在一起，在坡面懸掛8mm×200mm×200mm的鋼筋網，噴射厚度為80mm的細石混凝土作為護面，且坡頂外部向外翻2m左右【2】。針對5個斷面采用復合土釘墻支護的邊坡來說，下坡放坡率為1∶0.5，而上坡的方坡率為1∶1，土釘成孔直徑長達130mm，入射角115°，錨桿成孔直徑是150mm，入射角20°，錨桿與涂土釘的間距為1.5m，錨桿的腰梁可以使用2根槽鋼，坡面可以懸掛8mm×200mm×200mm的鋼筋網，噴射厚度為80mm的細石混凝土，坡頂外部可以向外翻2m，呈現(xiàn)一種內高外低的局面。為確保整個工程的施工安全，在實際施工時可以采用有效的監(jiān)測措施，能夠對基坑周邊土體水平位移、地表沉降以及地下水位變化情況進行實時的監(jiān)測，嚴格按照國家有關規(guī)定進行支護結構設計，可以使用專業(yè)計算機模擬軟件利用瑞典條分法，對工程邊坡穩(wěn)定性進行檢測，典型基坑計算剖面圖結構如圖1所示。為確保施工安全可以選擇最不利的基坑完成計算，該計算時還需要綜合考慮，當地面超載20kN/m2時，計算各個剖面抗傾覆穩(wěn)定性，要求其系數均大于1.3，而抗滑移穩(wěn)定性系數高于1.2，這種情況下可滿足實際施工要求。

3.2有效的降排水措施

在實際工程施工過程中，除采用復合土釘墻支護體系，還需要有效地進行地下水控制措施。為確保土體開挖和地下室施工過程中能夠長期處于干燥狀態(tài)，需要盡可能地降低地下水位，并且設置止水帷幕，進而確?；拥撞康牡叵滤幱?.5~1m。在本施工過程中可以采用有效的降水、排水、止水措施進行施工，在開挖前需要對基坑頂部周邊設置49口降水井進行有效的降水處理，同時，可以也在基坑底部設置6個積水坑，可實現(xiàn)重力順滲流排水，利用管釘支護方式與放坡開挖方式進行融合開展，進一步實現(xiàn)基坑壁部封堵以及預埋管泄水引流的工程施工。在降排水時需要結合實際工程情況進行實時調整，在施工方案設計過程中，可以在基坡坡頂水平2.2cm左右的坡內設置1排水泥攪拌樁，樁之間咬合10cm作為止水帷幕，之后考慮到降水效果而且止水帷幕成本較高，最終沒有采用該方案。通過實踐證明，采用深井降水的方式可滿足實際施工需求。

4施工的要點以及有效的安全控制措施

由于該工程具有較大的基坑開挖面積，而且深度較深，不同地質情況存在一定差異，在整體施工時還需要合理進行工序安排，并且采取有效的安全處理措施，由于基坑挖土時土釘支護是按照步驟有序完成的，因此，在整個施工過程中復合土釘墻和支護系統(tǒng)需要與挖土作業(yè)彼此結合，合理安排進行有序施工。在開發(fā)過程中還需要逐層進行開發(fā)，每次開挖深度應當低于3m，并且嚴格禁止超挖問題或者沒有加固上一層直接開展下一層的開挖，這些都是嚴令禁止的。挖出支護剖面之后需要及時進行護面操作，防止剖面在外部環(huán)境中暴露太多時間，需要有效控制降水速度，防止出現(xiàn)流沙的問題。在基坑開挖過程中需要實時監(jiān)測，防止出現(xiàn)水平位移超過預設的位移值，一旦超過限制范圍時需要及時對邊坡位移進行有效處理。隨著基坑挖土逐步實施需要做好土釘墻的支護操作，確保土地支護施工與挖土交叉開展分層施工，基坑開挖前需要擦去預降水，基坑周邊深井施工之后陸續(xù)進行降水處理，當水位表明基坑周邊水位降低到粉砂層時再開展土釘支護以及基坑周邊開挖工作，基坑土方在開發(fā)過程中還需要結合土釘支護完成分層、分段施工，要求每層開挖低于1.5m深度，分段開挖時長度控制在30m以內【3】。在機械開挖之后，需要及時做好剖面混凝土噴射處理，縮短外部暴露時間。在地下水位以下進行開挖時需要處理明溝集水井排水，控制降水速度，實現(xiàn)均勻降水，如果出現(xiàn)局部流沙時需要采取局部回填處理措施。

5結語

總而言之，由于深基坑施工工程周期較短，而且工程量大，具有較高的地下水位，整個施工過程比較困難，因此需要采取有效的基坑支護措施，并且采取有效的降排水措施，能夠確保在施工過程中基坑高邊坡穩(wěn)定性，提升施工的安全，確保施工周期，獲得良好的施工效果。

【參考文獻】

【1】陳壽亮.高水位條件下深基坑內鉆孔灌注樁施工技術[J].低碳世界,2017(13):121-122.

【2】曹慧,許利東,王曉曙,等.復雜環(huán)境及富水地質條件下的大型深基坑支護方案研究[J].建筑施工,2019(5):744-746.

【3】孫連節(jié).土建基礎施工中深基坑支護的應用與技術方案研究[J].建材與裝飾,2018(1):32.

作者：張達 單位：山西省工業(yè)設備安裝集團有限公司