复杂环境下深基坑围护结构方案施工分析

复杂环境下的深基坑围护结构方案与施工分析摘要：根据周边紧邻原有建筑与地质条件复杂情况。为了确保周围建筑物的安全，选择合理、安全、经济的围护结构方案非常重要。本文就对该工程的具体情况，介绍了止水帷幕、基坑降水、基坑回灌、土钉墙施工等关键工序的技术措施，有效地控制了基坑周边环境的变形，取得了较好的效果。

关键词：深基坑；复杂环境；止水帷幕；施工

1、工程概况

某商业楼工程，长116．6m，宽84．2m，单体建筑面积67445．88m2，其中，地上8层，建筑面积47427．66m2，地下2层，建筑面积20018．22m2，是集办公、购物于一体的大型商业建筑。该工程为框架结构，柱距8．4m×8．4m，基础埋深10．75m，局部11．5m，属于典型的深基坑工程。

2、基坑工程的特点及难点

(1)地质条件复杂。本工程拟建场地地层由第四系河流相冲积成因的黏土、粉质黏土组成，下伏燕山期侵入的闪长岩各风化带，自上而下可分为5层，依次为：①杂填土，层厚0．30～1．20m；②黏土，层厚1．80～3．20m；③粉质黏土，层厚2．50～5．90m；

④强风化闪长岩，层厚3．00～8．00m；⑤中等风化闪长岩。

另外，本工程地下水属第四系孔隙潜水，勘探期间测得地下水静止水位埋深2．5～3．2m

(2)周围环境复杂。该基坑东北角为1栋原有5层建筑物，距离

拟建工程基坑开挖线约1．6m，东侧为1排原有1层建筑物，距离拟建工程基坑开挖线约8．2m，南侧为1栋原有1层建筑物，距离拟建工程基坑开挖线8．2～10．2m，西侧为3栋原有2～3层建筑物，距离拟建工程基坑开挖线约2．9～3．9m，东北角为1栋6层建筑物(砖混结构)，距离拟建工程开挖线约0．5～1．5m，地下水位埋深2．5～3．2m，具体情况如图1所示。

图1基坑周边环境及平面

(3)工期紧。本工程工期紧张，要求90d内完成基础与地下室主体结构施工．

地质条件及周边环境复杂、建筑面积大、工期紧以及地下水位高，这些特点增加了本基坑工程施工的难度，因此，如何合理选择一个安全、经济、高效的深基坑围护结构方案，是本工程的重点和难点。

3、围护结构方案比选

针对本工程的实际情况，结合大型深基坑工程常用的围护结构形式，在本着方案科学合理、技术先进可行、工艺简单适用、措施保障得力、组织管理严密、计划详细实用的原则下，为确保工程质量、进度、安全及投资节省率，在方案设计阶段，对可行的两种方案进行了比较，见表1。方案的选择重点考虑以下内容：①如何有效解决上覆黏土下覆岩石条件下的深基坑支护及截水问题；②几乎无放坡开挖条件下的基坑围护体系、周边建筑物及地下管线的保护问题。

表1两种围护结构方案比较

经过讨论和测算，方案2比方案1可节约造价不少于30％，工期可以缩短28d以上．根据以上比较，综合考虑工期、成本和施工难易程度等因素，本工程最终采用了方案2：复合土钉墙+止水帷幕的支护方式。

4、关键施工技术

4．1止水帷幕

本工程场区地下水位较高，且普遍存在杂填土、粉土及淤泥质黏土等软弱地层．在基坑降水过程中，由于地下水位降低引起地层沉降，进而会对邻近建筑物及周边市政管网等构筑物产生附加变形影响，因此，为减轻因基坑降水引起的附加沉降，本工程采取了在基坑外围设置止水帷幕，并在帷幕外进行地下水回灌的方案来确保基坑及周边环境的安全。

4．1．1高压摆喷止水帷幕设计

根据工程现场情况，在基坑北侧边坡、东侧边坡、南侧边坡及西侧局部边坡设置高喷止水帷幕进行基坑挡水，考虑到地质情况和帷幕设计深度，高压喷射采用摆喷(固结体为扇状)。

(1)高喷止水帷幕结构采用30°摆喷，使高喷帷幕之间形成“焊接”式连接，高喷帷幕采用孔距1．2m．由于基坑北侧为该市1条排洪污水沟，土方试开挖时发现污水沟漏水，因此，在基坑开挖降水时，高压摆喷形成的止水帷幕，能有效延长北侧的排洪沟污水地下径流途径，并形成有效的防护体系，如图2所示。

图2高压摆喷止水帷幕简图

(2)高喷止水帷幕的主要参数选择。浆压：32～35mpa；浆量：90l／min；水泥浆：密度大于1．40g／cm2；气压：0．7～0．8mpa；提速：15～20cm／mim；摆速：15～20cm／min；摆角：30°；水泥用量：0．1～o．2t／m3。

(3)根据场地水文地质条件、地层结构、季节对地下水位影响等因素，高喷止水帷幕设计深度为17．0m，帷幕上标高为一2．0m，帷幕高度15．0m

4．1．2高喷止水帷幕施工

高喷止水帷幕施工流程如图3所示

图3高压摆喷止水帷幕施工流程

为防止井孔被泥阻塞，造孔完成后应立即用尼龙袋封堵。下管前需先进行地面水气试喷，各项工艺参数符合设计要求后方可下管。下管前为防止水气喷嘴堵塞，可用胶布包扎，喷嘴可边送浆边下管，待下管深度到达要求后方可喷射施工。下管过程中若遇特殊情况，如水压过高、喷嘴堵塞等，应立即停止下管，将喷管提出地面，处理完毕后再工作。制浆过程中应随时测量浆液比重，若浆液比重偏低，应随即加大水泥量，工作结束后，要统计该孔的材料用量，并核实是否符合技术要求。喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，回灌间隔时间不大于30min，直至浆液面不下沉为止。同时，应及时将各管路冲洗干净，不得留有残渣，以防堵塞，特别是输浆系统要冲洗干净，直至管路中出现清水为止，再移动高

喷台车进行下个孔的喷射。布包扎，喷嘴可边送浆边下管，待下管深度到达要求后方可喷射施工．下管过程中若遇特殊情况，如水压过高、喷嘴堵塞等，应立即停止下管，将喷管提出地面，处理完毕后再工作。喷射结束后，随即在喷射孑l内进行静压充填灌浆，回灌间隔时间不大于30min，直至浆液面不下沉为止。同时，应及时将各管路冲洗干净，不得留有残渣，以防堵塞，特别是输浆系统要冲洗干净，直至管路中出现清水为止，再移动高喷台车进行下个孔的喷射。

4．2基坑降水

本工程基坑开挖深度约11m，根据地质勘查报告，基坑开挖可不考虑承压水突涌的影响，因此，本工程采用管井进行基坑的预降水。根据理论计算，本工程共设计24眼降水井，其中，沿基坑周边布置21眼，基坑内布置3眼。基坑内降水井设置在大跨度开间的房心处，避开柱基、墙基。

开挖后，根据基坑内出水情况，在基坑底四周设盲沟，盲沟宽50cm，深30cm，盲沟内用石子回填10～20mm厚，以利于排除地下残留水、降雨及施工积水。盲沟与集水井相连，集水井明水通过软管连接至汇水总管，中间井排水利用φ45mm软管引至最近的汇水总管。通过汇水总管引水至沉淀池，地下水经沉淀后排人出水口。

本工程基坑开挖采用管井降水方案，降水效果十分显著，基坑中的3眼降水井挖到设计标高后井中水位已经不影响施工，全部撤掉；清槽过程中发现基坑中存在岩层裂隙水，根据方案要求在跨中