郗建朋，魏鵬浩，彭 斌，李旭亮，馬少雄，田 慶

（1.中鐵一局集團建筑安裝工程有限公司，西安 710054；2.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學院，陜西 渭南 714099）

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市建筑物在不斷向高空發(fā)展的同時，地下空間開發(fā)利用也成為一個重要方向，如地下商場、地下停車場及地下車庫等[1]。因此，在進行大規(guī)模地下工程開挖時，將會涉及大量的深基坑質(zhì)量安全問題。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料顯示，目前我國深基坑工程事故的發(fā)生率達21.4%，有些地區(qū)甚至高達30%，因此深基坑安全施工逐漸得到重視[2]。胡園園等[3]針對深基坑安全監(jiān)管的現(xiàn)實需求，設計了一種融合BIM 與知識圖譜的深基坑施工安全風險識別框架，輔助實現(xiàn)基坑施工安全風險的智能識別；何燕等[4]考慮時間對事故發(fā)生概率的影響，找出工程施工安全薄弱點，并提出施工現(xiàn)場管理建議；劉毅等[5]基于TOPSIS 理論對各風險因素進行重要度排序，確定基坑施工過程中最為關(guān)鍵的風險因素；宋博[6]為明確地鐵車站深基坑施工安全等級，考慮評價指標的非線性關(guān)系和復雜動態(tài)性，基于數(shù)據(jù)包絡法（DEA）-反向傳播（BP）神經(jīng)網(wǎng)絡，提出一種地鐵車站深基坑施工安全評價方法。

通過對比分析，現(xiàn)有的研究多從理論視角出發(fā)，缺乏考慮工程施工的實際情況，不利于深基坑施工安全事故的有效預防與控制?；诖?，本研究在理論研究的基礎(chǔ)上，聚焦工程施工的實際現(xiàn)狀。為保障施工安全，預防坍塌事故，在深基坑支護及土方開挖的過程中要確保地下結(jié)構(gòu)、基坑周圍環(huán)境的安全得到充分保障，進而提高建筑整體質(zhì)量與安全。

1 工程概況

1.1 工程項目概況

擬建某廣場項目總建筑面積約為15 萬m2，其中，地下50 244.76 m2，地上100 577.02 m2。該項目的設計定位為商業(yè)服務項目。根據(jù)勘察報告，場地內(nèi)地面標高介于390.81～393.06 m 之間?；讟烁邽?77.10 m，現(xiàn)場地整平后標高為391.70 m，基坑開挖深度為14.60 m。

1.2 工程施工特點

本工程規(guī)劃地下3 層，開挖深度約14.6 m，屬深基坑作業(yè)?；A(chǔ)施工階段，安全風險較大，基坑周邊的防護和監(jiān)測尤為重要。同時，土方開挖階段可能會給周邊居民樓及學校帶來噪聲污染。

由于土方開挖場地及土方量較大，基坑受土方外運、治污減霾及分層錨索施工等因素的限制，土方開挖進度緩慢；施工坡道采用外坡道出土方式進行出土外運，基坑土方作業(yè)時間長，土方開挖過程中基坑變形監(jiān)測為施工重點控制項目；從安全、經(jīng)濟、工期和文明工地建設等方面綜合考慮，本工程支護形式采用土釘+支護樁+旋噴錨索相結(jié)合的支護體系進行基坑周邊支護。

1.3 基坑支護設計概況

根據(jù)基坑支護設計圖紙，基坑外坡道采用支護樁+旋噴錨索的支護形式，根據(jù)坡道的放坡比例，進行支護樁高程的控制。

1）土釘設計。基坑支護0.0～2.0 m 采用掛網(wǎng)素噴，坡比1∶0.3，面層均采用雙向φ6.5@200 鋼筋網(wǎng)片固定后噴射80 mm 厚等C20 混凝土。

2）支護樁設計。設計支護樁長20.6 m，有效樁長20.00 m。樁徑均為800 mm，樁中心距均為1 600 mm，共計368 根，混凝土強度等級為C30。

3）冠梁設計。冠梁設置與支護樁頂部，規(guī)格為800 mm×600 mm，延基坑四周通長交圈設計，與支護自成一體。

4）旋噴錨索設計。旋噴錨索設計分為2 種：①普通錨索。軸向拉力標準值為250 kN，預應力鎖定值為200 kN，孔徑150 mm，孔深24.0 m（自由段5.50 m，錨固段18.50 m），入射角20°。②軸向拉力標準值300 kN，預應力鎖定標準值240 kN，為1×7 標準型3s15.2 鋼絞線，孔徑400 mm，孔深18 m，自由端6 m，錨固段10 m，入射角20°。采用PO.42.5 普通硅酸鹽水泥漿進行注（噴）漿，水灰比0.5，漿體強度為M20。

2 深基坑支護施工方案

2.1 土釘支護施工方案

2.1.1 施工準備

在工程每一道工序開工前，需進行技術(shù)交底，使所有人員掌握設計意圖和技術(shù)要求，以便合理地按工序、工藝要求科學地組織施工。根據(jù)施工圖紙及現(xiàn)場情況部好土釘孔位，按照規(guī)范程序進行技術(shù)交底，技術(shù)交底均有書面記錄及圖表和簽字，技術(shù)負責人向?qū)I(yè)工長交底要結(jié)合關(guān)健部位的質(zhì)量要求及注意事項等進行，要求細致、全面。釘墻施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 釘墻施工工藝流程

2.1.2 土釘施工步驟

1）施工程序。施工前，對原材料進行檢查，確保所采購的材料符合設計和規(guī)范要求，并附有產(chǎn)品合格證。基坑分層開挖深度不超過土釘所在位置以下50 cm，每次允許在距周邊6 m 的基坑中自由開挖，在坡面分層進行噴、錨網(wǎng)作業(yè)，多余的土方倒入自由開挖坑中。采用分層成孔、注漿、掛網(wǎng)噴射混凝土，易塌土層每1 排孔噴1 次混凝土。

2）土方及刷坡。土釘墻必須有平順的刷坡面，因此為保證坡面準確平順，必須加強測量工作，以坑底邊線及高程為基準，按設計坡率以3 m 一個斷面測求地面邊坡開口點，然后連成開口線，刷坡時根據(jù)開口線，先刷標準坡槽，再橫向刷坡，并隨時校驗，確保深基坑的邊坡準確平順。

3）成孔。根據(jù)設計要求和土層條件，對定出的孔位作好標記，鏟桿水平方向孔距誤差不應大于50 mm，垂直方向孔距誤差不應大于100 mm，孔底部的偏斜尺寸不應大于土釘長度的3%。土釘孔深不應小于設計長度，也不宜大于設計長度的1%。成孔結(jié)束后進行清孔檢查，整理鉆孔記錄，經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后方可進行下道工序。

4）土釘?shù)闹谱?、安放。鉆孔完畢后應立即安插土釘以防塌孔，組裝前鋼筋應平直、除油、除銹。鋼筋的接頭應采用焊接的搭接接頭，焊接長度不得小于500 mm或30 d。沿桿體軸線方向每隔2.0 m 應沿桿體120°設置3 個對中支架，保證土釘居中。

5）土釘注漿。注漿前應將孔內(nèi)殘留或松動的雜土清除干凈，檢查注漿管有無破裂和堵塞，接口處要牢固，同時要用水引路、潤濕輸漿管道。注漿材料宜選用水泥漿，水灰比宜為0.38～0.45，一次拌合的水泥漿應隨拌隨用，在初凝前用完。注漿時注漿管應插至距孔底250～500 mm 處，孔口部位宜設置止?jié){塞及排氣管。當孔口溢出漿液時，可停止注漿。

2.1.3 成品防護

土釘作業(yè)后進行土方開挖，挖土設備不得碰撞土釘，以免土釘應力損失。注漿后自然養(yǎng)護不少于7 d，待強度達到設計等級的75%以上時方可進行下層土方開挖，漿體硬化前，不能承受外力或由外力引起的土釘位移。噴射混凝土終凝2 h 后，應進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7 d。養(yǎng)護視當?shù)丨h(huán)境采用噴水、覆蓋澆水或噴涂養(yǎng)護劑等方法。

2.2 護坡樁施工方案

護坡樁施工按照樁位測放、機械鉆進成孔、清除孔底沉渣、鋼筋籠制作與吊安、混凝土灌注及破除樁頭的工序開展。

1）樁位測放。根據(jù)城市坐標系統(tǒng)用全站儀引測場地控制坐標點及高程控制點，施放的各樁位點用長300 mm 的Φ20 鋼釬貫入成孔，孔內(nèi)灌入石灰、插入Φ8 鋼筋作為標志。

2）機械鉆進成孔。護坡樁成孔采用旋挖鉆機工藝。在基坑內(nèi)的4 個抽水井旁側(cè)開挖6 m×4 m×1.5 m 的泥漿池，按照1∶3.3 比例進行開挖和放坡，土方開挖不得高堆于泥漿池四周，泥漿池開挖后立即進行安全防護。

3）清除孔底沉渣。旋挖鉆機成孔達到設計孔底標高以上1.0 m 時，停止成孔，靜置30 min，待孔內(nèi)砂礫沉淀后再清理沉渣到預定深度。

4）鋼筋籠制作與吊安?；觾?nèi)設置2 個鋼筋籠加工場地，面積為45 m×30 m，用豆石敷面硬化。鋼筋籠通長制作，主筋采用單面搭接焊，采用炮車單體運輸，或用吊車四點吊、卸，采用20 t 汽車吊三點水平起吊，龍門架垂直吊裝。

5）混凝土灌注。灌注的混凝土為商品混凝土，強度等級為C30，塌落度18～22 cm。灌注采用水下導管灌注法，導管直徑225 mm，導管采用絲扣連接，每節(jié)長度2.5 m，導管頂部料斗容量大于等于1.0 m3。

6）破除樁頭?；炷两K凝后，人工破除設計樁頂標高以上混凝土，并用松散砂石料保護樁頭。

2.3 冠梁施工方案

鑿除樁頂劣質(zhì)混凝土至設計樁頂標高，然后將混凝土支撐底標高以上土體全部挖除，再進行混凝土冠梁的制作，工藝流程如圖2 所示。

圖2 混凝土支撐施工工藝流程圖

1）測量放樣。根據(jù)設計坐標計算鋼筋混凝土冠梁中線交點坐標，計算成果經(jīng)復核無誤后進行測放，并報監(jiān)理進行復核。在鋼筋混凝土冠梁混凝土澆注前，將其頂面標高放樣于模板面上，以控制鋼筋混凝土冠梁頂面標高。待鋼筋混凝土冠梁模板拆除后，檢查鋼筋混凝土冠梁的中心線和平整度、垂直度是否符合設計及規(guī)范要求。

2）鋼筋混凝土冠梁鋼筋綁扎。鋼筋綁扎前應清點數(shù)量、類型、型號和直徑，清理干凈冠梁空間的雜物并對其位置進行測放后方可進行綁扎。鋼筋的交叉點必須綁扎牢固，不得出現(xiàn)變形和松脫現(xiàn)象；鋼筋接頭采用機械連接方式，接頭面積百分率不得超過50%。

3）模板支立。冠梁模板采用竹膠模板，模板支立前應清理干凈并涂刷隔離劑，每次混凝土澆筑之前確保模板清潔光滑。模板安裝必須正確控制軸線位置及截面尺寸。當拼縫大于等于10 mm 時要用老粉批嵌或用白鐵皮封釘。為保證模板接縫寬度符合要求，應加強對模板的使用、維修、管理，模板支撐安裝必須平整、牢固、接縫嚴密不漏漿。

4）混凝土澆筑。冠梁混凝土采用C30 混凝土，使用汽車輸送泵分段分批澆筑，接頭處新老混凝土接合面按施工縫要求鑿毛處理，并將澆筑完預留鋼筋上的殘留混凝土及時清理干凈，且其接頭位置留在冠梁上。

5）拆模、養(yǎng)護。在澆筑完畢后的12 h 以內(nèi)對混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護?；炷翉姸冗_到1.2 N/mm2前不得在其上踩踏或安裝模板及支架?；炷吝_到規(guī)定強度后，方可進行模板拆除，拆除模板時，需按程序進行，禁止用大錘敲擊。

2.4 錨索、腰梁施工方案

錨索、腰梁按照錨索定位、機械就位、錨索施工、腰梁施工與安放的順序進行施工。

1）錨索定位。采用水準儀分別在坑壁-3.50、-7.20、-10.7 m 標高確定多個點，用0.5 m 長Φ14 鋼筋標定，并用線繩連接各點作為同層錨索標線。從任意2 樁中間確定錨孔位置后，再按1.60 m 間距延標線確定其他錨孔位置并用30 mm 長Φ6.0 鋼筋定位。

2）機械就位。平整鉆機就位場地，鉆機距坡面1.0 m，調(diào)整鉆機鉆桿與坡面水平線垂直，用羅盤調(diào)整鉆桿傾角達到12°和15°。

3）錨索施工。根據(jù)場地地層特點，土層中錨索孔采用螺旋鉆成孔，卵石層中因套管回轉(zhuǎn)鉆進成孔較困難、速度慢，錨索孔采用旋噴錨索或螺旋錨桿沖擊成孔、注漿方法。

4）腰梁施工與安放。腰梁采用250 mm×20 mm 鋼板帶，安裝時應保證鋼板帶與護坡樁緊密結(jié)合。采用吊裝設備對達到安裝要求的施工段進行腰梁安置，定位前必須使用水準儀進行測量定位。安裝到位，并對每段梁進行3 個點施加20%預張拉力后，方可去除吊裝設備，然后及時進行其余錨具的安裝和預張拉。

3 深基坑土方開挖施工方案

結(jié)合本項目基坑支護及降水施工藍圖，確定下口開挖邊線及上口開挖邊線，下口開挖邊線為支護樁的內(nèi)皮邊線，上口開挖邊線為垂直2 m 距離按照1∶0.3 的坡比進行放坡的水平距離。

3.1 施工工藝

考慮工期緊、任務重，根據(jù)現(xiàn)場場坪高程391.7 m（標高-0.2 m）下挖2 m 后進行圍護樁施工，從上向下按照逐層開挖，嚴禁超挖的原則進行土方開挖?；娱_挖深度約14.6 m，每層開挖深度不得大于圍護樁的腰梁位置3.5 m。按照測放開挖邊線、測放場外坡道、首層土方開挖（2 m）、圍護樁冠梁施工、第2 層土方開挖（1.5 m）、第一道腰梁及旋噴錨索施工、第3 層土方開挖（3.5 m）、第二道腰梁及旋噴錨索施工、第4 層土方開挖（3.5 m）、第三道腰梁及旋噴錨索、第5 層土方（4.1 m）及檢查驗收的順序進行施工。

3.2 施工方法

1）標高控制。根據(jù)提供的水準點結(jié)合施工圖紙的要求，在施工場地內(nèi)較穩(wěn)定的地方，設立2 個水準基點，用二等水準儀閉合與水準點聯(lián)測，得出水準點的高程，作為本測區(qū)的水準基準點，根據(jù)2 個水準點，測設每層挖土標高。場區(qū)的高程控制網(wǎng)布設成閉合環(huán)線，對重點平面控制點及高程控制點使用砌磚及混凝土加固保護，并交好底，提醒車輛及行人注意。

2）開挖放線。依據(jù)提供的基坑開挖圖坐標，結(jié)合樁錨支護體系方案，定出基坑上口開挖邊線及下口開挖邊線，用白灰線進行測放。

3）基坑排水。根據(jù)地質(zhì)報告可知，場地地下水在13～15 m 位置，基坑開挖必須考慮基坑降水，在基坑四周及基坑底部設置降水井，同時在基坑頂部修筑300 mm 寬的排水溝，坡比2%，排水溝匯入集水坑中，由集水坑排入現(xiàn)場排水網(wǎng)，溝內(nèi)壁用20 mm 厚1∶3 水泥砂漿抹面硬化。

4）基坑防護與開挖。由于基坑較深，土方開挖首先將基坑四周場地清理整平，嚴格遵循從上向下逐層開挖，嚴禁進行土方超挖作業(yè)。土方開挖應避開雨季，開挖過程中做好坑內(nèi)滯水及大氣降水的疏導工作，確保坑內(nèi)不積水，開挖結(jié)束后應立即施工，使基坑暴露的時間盡可能短。土方開挖后應盡快進行樁基施工及地下工程施工。

3.3 土方開挖操作要求及檢查要求

1）基坑的基土土質(zhì)必須符合設計要求，并嚴禁擾動。

2）開挖時注意保護測量控制定位樁、軸線樁、水準基樁，防止被挖土和運土機械設備碰撞、行使破壞。

3）基坑（槽）挖到設計標高并釬探后，及時通知質(zhì)檢站、建設單位、監(jiān)理、設計和勘察單位會同有關(guān)部門驗槽，在監(jiān)理簽署驗收文件并發(fā)布下一道工序開工令后，立即進行施工。

4 結(jié)束語

綜上所述，在建筑基礎(chǔ)工程中，深基坑屬于工程施工的重點和難點，其不但影響工程質(zhì)量與工期，還會影響周圍環(huán)境與施工安全。對此，施工人員應嚴格遵循設計規(guī)定、事先充分做好應急處理預案、狠抓事故隱患防范排查工作、高效應用施工安全技術(shù)和完善安全管理制度等方式，使深基坑施工安全得到切實保障。