某工程基坑支护和止水帷幕设计及施工工艺
摘要：在深基坑开挖时 ,由于受到周围环境的制约 ,需要采用基坑支护结构以保证基坑边坡土体的稳定以及周围邻近建筑物的安全和地下结构的正常施工。在地下水位较高的情况下 ,挡土结构必须同时解决好挡土和挡水两方面的问题。本文以某高层住宅楼基坑支护的工程实例 ,介绍了在较厚的砂性地层中基坑支护与止水帷幕的设计方案与施工方法，针对施工过程中出现的问题及时进行了方案和施工工艺的调整，并对其实施效果进行了分析，证明该实施效果良好。
关键词：基坑支护；厚砂层；止水帷幕；边坡位移监测；沉降观测
Abstract: in the deep foundation pit excavation, due to the restriction of the surrounding environment, the need to foundation pit supporting structure to ensure the stability of the slope soil foundation pit and the surrounding the adjacent building security and underground structure normal construction. In the underground water level of higher, soil retaining structure must also solve the good soil retaining and retaining water two problems. In this paper a high-rise residential building in foundation pit engineering example, the paper introduces the in the thick of sand strata of foundation pit supporting and stop water heavy curtain design and construction method, in view of the problems in the construction process in the scheme and the construction technology of adjustment, and the implement effect are analyzed and the results show the implementation effect is good.
Keywords: foundation pit supporting; Sand layer thicknessr; Waterproof
curtain; Slope displacement monitoring; Settlement observation
1 工程概况
某建筑工程拟建#1～#10 高层住宅楼，地上 26 层，地下 2 层，基础埋深 8 m，筏板基础，板厚 1 m，地下车库和住宅楼不连通，车库埋深 6 m。按照业主要求的施工顺序，先进行#1、#2、#3、#6 主楼施工。
根据地质情况和水位情况，稳定水位埋深 1.5～2.3 m。由于整个场区周围均有相邻建筑，2～6 层住宅，如在开挖基坑前如只采取降水措施，将引起周围建筑地基的不同程度的下沉（周边建筑基础埋深浅，2m 左右，地质报告第③1 层细砂为松散到稍密状态，厚度 0.6～4.7 m），因此需采取有效措施减少降水的不良影响。
为了满足地下结构的施工要求以及保护周边环境，需进行基坑支护及地下水控制。基坑工程的设计施工与周边环境密切相关，周围环境情况如下（每栋主楼各自为 1 个基坑，支护结构平面布置见图 1）：
图 1 支护结构平面布置图
①本项目东面隔着1条6 m宽的马路是3栋6层宿舍楼，北侧距离约 10 m 处有 1 栋 6 层宿舍楼和 1 栋 2 层住宅楼；②#1 楼基坑北、西、南侧均有放坡条件，东侧距离围墙 6 m 有几栋 2 层的住宅楼；③#2 楼基坑北、西、南侧均有放坡条件，东侧距离 6 m 有 3 栋 6 层的住宅楼，无地下室，基础埋深 2 m 左右；④#3 楼基坑北、西、南侧均有放坡条件，东侧距离 11 m 有 1 栋 2层住宅楼；⑤#6 楼西、南、东侧均有放坡条件，北侧距离 10.25 m 有 1 栋 6 层住宅，无地下室，基础埋深2 m。
2 地质情况
土层地质情况见表 1。场地初始水位 1.7～3.6 m，稳定水位埋深 1.5～2.3 m，在新近沉积层和③层细砂的交接部位，属潜水型。
表 1 土层地质情况表
3 基坑支护和止水帷幕
3.1 桩锚支护形式
#1、#2、#3 楼东侧，支护结构为Ф800 排桩加 1层预应力锚杆，桩间距 1.6 m，1 桩 1 锚（图 2）。为了避免地下水位降低对 3 栋 6 层住宅楼的影响，整个基坑外侧不进行降水，而是在两支护桩之间设置喷射注浆桩形成止水帷幕，切断东侧基坑内外的水力联系，使基坑内水位的降低对基坑外侧的水位影响甚小，可以有效的保护 3 栋 6 层住宅楼的安全。
图 2#1，#2 和#3 楼东侧支护剖面图
3.2 土钉墙支护形式
场地北侧的 6 层和 2 层建筑物处，采用 1∶0.5 的放坡，土钉墙支护形式，土钉长度以不碰到帷幕为止。6 层楼处第二道土钉为预应力土钉，长 15 m，[20槽钢压面连接，如图 3 所示。
2 层楼处均为土钉，如图 4 所示。
图 3#3 和#6楼北侧有 6 层楼处的支护剖面图
图 4 #6 楼北侧 2 层楼处的支护剖面图
3.3 止水帷幕设计
由于基底下存在基本连续分布的隔水层，且埋深较浅，因此采用落底式帷幕，帷幕进入隔水层深度 1.5m，放坡或土钉墙处止水帷幕形式见图 5，与轴线夹角 15°，摆动角度 25°～30°，三重管水压力不小于36 MPa，每米水泥含量不少于 350 kg，护坡桩间采用图 6 所示扇形摆喷，摆角 143°，水泥用量不少于每米 350 kg。
图 5摆喷止水帷幕
图 6 护坡桩间扇形摆喷帷幕
4 支护桩施工工艺
4.1 护坡桩施工中地面出现塌陷情况
#3 楼东侧的护坡桩施工工艺最初采用长螺旋成孔管内泵压混凝土后插钢筋笼工艺，桩径 800 mm，桩间距 1.6 m，桩长 16.5 m，采用跳打顺序，在施工过程中发现：①螺旋钻具下钻过程中向上返土很少；②钢筋笼插入后混凝土液面下沉严重；③护坡桩施工结束后地面下沉范围直径达 6～7 m；④距离钻孔 7 m 处的地面开裂达到 3 cm，围墙有竖向裂缝。
4.2 原因分析
根据事后勘察单位出具的补充资料表明，“③1层细砂为中等液化的砂”，厚 2～4.7 m，灵敏度很高，螺旋钻杆扰动和后插钢筋笼的振动易引起地面下沉。
4.3 施工工艺和设计调整
为保证周边建筑的安全和施工安全，对施工工艺和止水帷幕设计做了如下调整：①采用泥浆护壁正循环工艺（对土扰动较小）替换长螺旋钻孔后插钢筋笼施工工艺；②在#2 楼护坡桩外面先打一排旋喷桩，固化可液化的砂土，从而保护市政道路和 6 层楼周围地面；③#2 楼护坡桩间的止水由扇形摆喷改成大蝴蝶结摆喷，摆角 45°，见图 7；④已施工完的 3 号楼桩间摆喷改为旋喷，以保证止水效果。
图 7 护坡桩间摆喷止水帷幕
4.4 调整后成桩和止水帷幕的效果
采用泥浆护壁正循环工艺后没有再出现地面下沉现象，因此对周边没有造成影响。
#3 楼原为长螺旋成桩，桩间改为旋喷止水帷幕，效果非常好，无漏水现象。
#2 楼为正循环工艺成桩，桩后距离 1.7 m 设置了一排旋喷桩固化松散砂土，桩间采用大蝴蝶结摆喷止水，止水效果非常好，无漏水现象。
#1 楼为正循环成桩，由于距离红线围墙太近，桩间扇形摆喷以及桩后旋喷无法实施，因此桩间采用大蝴蝶结摆喷，由于土方一次挖深 5 m，使得桩间的钢筋网和喷射混凝土护面无法及时进行加固，导致在接近基坑底面处，帷幕的中心水泥柱体在较大土压力作用下，形成竖向裂缝，发生个别渗水现象，采用导管引流的办法进行了处理，没有影响结构基础
施工。
5 支护结构位移监测
支护结构的位移监测如表 2 所示。
表 2 各楼支护结构位移一览表
6 周边建筑物沉降观测
距离#3 和#6 楼北侧 10.25 m 的 6 层楼，在基坑开挖和支护期间发生的最大沉降为 2.14 mm。
距离#2 楼东侧 6 m 的 6 层楼，在基坑开挖和支护期间发生的最大沉降为 2.68 mm。
基坑支护的设计和施工保证了周围建筑物安全使用。
7 结 论
（1）在地下水位以下的较厚松散砂层中，采用长螺旋施工工艺成桩时极易造成施工地面下沉和塌陷，并且极易发生机械设备的安全事故和对周围环境的不利影响。因此在这种土层中应采用对土层扰动相对较小的施工工艺如泥浆护壁正循环工艺，保证泥浆质量，完全可以避免以上现象发生。
（2）护坡桩桩间的止水帷幕，应尽量采用圆形旋喷止水或扇形摆喷止水。桩间采用蝴
蝶结摆喷止水时，由于中心水泥柱体本身的强度不足以抵抗深度较大时的土压力，往往造成中心水泥柱体竖向裂缝，导致局部渗水。
（3）本工程针对施工过程中出现的问题及时进行了方案和施工工艺的调整，结果是成功的，实测边坡位移与计算基本吻合，基坑开挖引起周边建筑物的沉降很小，均在规范允许范围之内，业主非常满意。
参考文献：
[1] DB11/4 — 2007 建 筑 基 坑 支 护 技 术 规 程 [S]. 2007.
[2] JGJ 120—99 建筑基坑支护技术规程[S]. 1999.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
