深基坑围护设计及施工技术

深基坑围护设计及施工技术

[摘要] 介绍青岛流亭国际机场航站楼工程深基坑围护设计及施工技术。通过精心调查现场实际情况进行边坡留置、支护设计及帷幕设计，结合合理的施工措施，在保证质量的前提下，提高了施工的效益，取得了良好的效果。

[关键词] 深基坑；支护设计；止水帷幕；位移；监测

1 工程概况

青岛流亭机场航站楼扩建工程位于原航站楼南侧，西临胶州湾，南靠白砂河。工程建筑面64000平方米，占地面积32180平方米。建成以后对迎接2008年奥运会起着极其重要的作用。航站楼按建筑平面布局分为A、B、C、D四个区域，整个平面呈弧形状，最大环向405.27m，其中B、C区各设置地下室，开挖深度为9.0m，局部11.2m。

2 工程地质条件

航站楼工程地处胶州湾边，场区地质复杂，属青岛海滩冲积地区，地下水丰富，稳定水位埋深为2.2m—3.3m。根据现场地质勘察报告，各土层由上而下为：①杂填土，②粉质粘土，③含砾中粗砂，④含粘性土砂砾石，⑤强风化凝灰质火山角砾，⑥中风化凝灰质火山角砾。

由于勘察报告未提供含水层渗透系数，经现场抽水试验确定，3、4层的渗透系数K=12.7m/d，透水性能良好。

3 止水帷幕的设计

根据勘察资料，基坑位于深厚透水层中，地下水比较丰富且地下水位高，解决地下水是本次施工的关键。为了保证基坑在开挖后获得干燥的作业空间，必须对地下水进行控制才能保证基础工程的正常施工。对于地下水采取的工程措施有两种：其一是降低地下水位，其二是阻隔堵截地下水进入基坑。控制方法主要有井点降水和止水帷幕两种方案。

若采取降低地下水方案：场区含水层厚度大、地下水位高、渗透性强，抽水工作量非常大；基坑周围机场跑道、停机坪等对地面沉降控制严格，不允许大范围大量抽水。故本基坑不能采用降水方案。

根据基坑条件宜采用止水帷幕才能确保基坑工程正常施工。目前形成止水帷

幕的做法主要有：一种将竖向止水帷幕下至深处的不透水层；另一种在坑底处设置水平止水帷幕与竖向止水帷幕组成一个立体隔水帷幕。经计算采用水平帷幕工程造价远大于竖向帷幕，本次基坑止水帷幕宜采用竖向帷幕。

采用竖向帷幕的方法主要有：深层搅拌法、压力灌浆法、高压喷射注浆法等。

深层搅拌法成本低，但只适用于软粘土地基，本地区主要为砂砾石层，承载力高，采用深层搅拌桩止水无法施工。压力灌浆法适用地层较广，施工方便，但注浆可控性差，形成完整的帷幕较难。经过对场区工程水文地质条件、基坑围护型式、场地条件、施工条件、工程造价、工期等综合分析，最终决定采用高压喷射注浆法止水方案较安全、可靠。

根据地质勘察报告，第4层含粘性土砂砾石层标准贯入试验击数大于30击，承载力高。按青岛地区在同类地层施工经验并结合有关规范，决定采用三重管高压旋喷止水帷幕，间距按1.5m布设，旋喷桩有效直径约1.6m，为了降低工程造价，按摆喷设计施工，摆喷角度35°—55°可满足施工要求。

4 自然放坡设计

B区基坑周围无建筑物，采用自然放坡较经济合理。根据勘察报告与地区经验，本基坑开挖深度范围内地层条件主要为含砾中粗砂，砂土颗粒之间不考虑内聚力，只考虑内摩擦角，只要坡面不滑动，边坡就能保持稳定。经对放坡开挖基坑部分进行设计计算求得β≤36.5°。

4.1 边坡稳定性分析

边坡已做帷幕止水，砂土中水压力不考虑，计算采用水土合算。经计算滑弧与坡顶交点距坡面和坡顶交点的距离为0.012m，滑弧与坡面交点位于坡脚之上。

根据计算结果，自然放坡按照36.5°可保证边坡安全。考虑到现场实际情况基坑施工边坡按36.5°—45°自然放坡。为保证基坑安全，在两倍坑深的水平范围内不设置施工主干道。

5 支护设计

基坑北侧距离坑边5m有机场输油管道及油料车道通过，经整体稳定性、抗隆起、抗管涌验算，为了确保安全采用桩锚支护体系。支护桩采用长螺旋钻孔压灌超流态混凝土桩施工工艺。桩间距1.2m，桩径0.8m，桩后采用0.6m钢筋混凝土桩相切，可起到支护与止水帷幕双重作用桩顶设置连续圈梁，增加护坡桩的稳定性。

6 施工技术措施

对于航站楼深基坑的施工，由于工期紧体量大，给深基坑的围护施工和土方开挖带来了极大的难度，为了确保围护结构的稳定和施工的顺利进行，在整个施工过程中采取以下主要措施：

考虑到基坑在施工期间将面临雨季，边坡受到降雨、渗水、冲刷等作用，将导致边坡土体抗剪强度降低，造成边坡局部滑塌或产生不利于边坡稳定的影响。因此，还必须采取适当的构造对边坡坡面加以防护。

根据基坑开挖情况，可选择两种不同方法防护。①塑料薄膜覆盖法：在已开挖的边坡上敷设塑料薄膜，在坡顶及坡角处采用编制袋装土或砖砌体压边，并在坡角处设置排水沟。②挂网砂浆抹面法：垂直边坡插入直径10-12mm长400mm-600mm的钢筋，1000mm×1000mm间距，坡面铺20号钢丝网，网格为200mm ×200mm。在敷设面上抹水泥砂浆20mm-25mm厚。

支护桩必须严格按设计要求和施工方案施工。①基坑开挖后，坑壁出现渗水甚至涌水情况或位移过大，必须及时采取补救措施。坑底出现大量涌水分析并查明涌水方向，在源头采取井点降水措施，涌水现象不严重，可采取明排水措施。

②坑壁出现渗水或涌水现象，出现渗水可把水引向坑边，若出现涌水，在涌水处将1.5米长木桩打入，小洞用水泥袋塞堵，外加挂镀锌网片，表面用速凝剂的砂浆抺面。

止水帷幕能否达到预期的目的，只能在基坑开挖施工中直观检测，帷幕施工严格按照设计的孔距、孔深、垂直度、搭接长度规定，并在现场准备灌浆措施备用。坡面渗漏时，视水量大小用插管导流或井点降水，坑底涌水时，采用速凝灌浆加井埋管减压。

由于航站楼深基坑面积大，整个基坑开挖的土方量大，切工期紧迫，为此施工中有必要对整个大基坑进行分块施工。其方式是由基坑中心向东西两端延伸。因为采取了合理的土方开挖方案，可以使支护施工和土方开挖穿插进行。在开挖过程中能够留土的部位，均将土挖深3.0m后再进行放坡留土。

7 基坑位移监测

在深基坑开挖的施工过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力转变，应力状态的改变引起土体的变形。变形包括基坑内土体的隆起，基坑支护结构以及周围土体的沉降和侧向位移。如果位移的量值超过