深基坑工程的关键问题分析及经验总结
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摘要：软土地区深基坑施工技术是我国近年来发展最快的领域之一，近年最大的进展是按工程实际的环境与工程本身的特点，调动一切有利因素，采用综合集成的优化组合支护体系，从安全出发最大程度地减少人力物力消耗的支护方法，但深基坑工程变化因素多，在目前的设计施工中尚难做到完全准确、合理、必须加强施工过程中的监测、信息分析反馈等，在支护结构与降水技术的时空效应等方面还有待进一步开发。
关键词：深基坑；基坑支护；关键技术
一、工程概况
某商城深基坑工程分为广场基坑和主楼基坑两大部分，其中广场基坑又分为一期广场中心部分和二期广场部分。一期因需进行开挖按柱施工，开挖深度16. 0m，局部达17. 9m，开挖面积约3000m2;二期广场基坑开挖深度12. 0m，开挖面积6200m2。主楼基坑开挖深度6. 7m―9. 3m，开挖面积约12000m2，局部承台(北边)开挖深13. lm。全部基坑安全等级均为一级圈。
二、工程地质和水文地质情况
根据地质勘察报告，拟建场区覆盖层为一厚度达51. 5―55. lm的第四系全新统冲洪积物，具有典型的二元结构。上部9. 0―15. 8m由粘土、粉质粘土、淤泥质土和粉土组成，以粘粒、粉粒成份为主;以下由粉砂、粉细砂、中粗砂夹砾石、卵石组成，厚度近40m，以粗颗粒成份为主，并具有随深度增加颗粒由细逐渐变粗的沉积分带现象。
场区内的含水层按性质可分为上层滞水和承压水。上层滞水赋存于杂填土中。其动态变化受制于大气降水的补给和地表水、生活用水的排放;承压水赋存于砂、砾、卵石层中。整个含水层由上而下颗粒逐渐变粗，富水性由弱变强。
根据水文观测井水位观测资料及孔压计观测资料，勘察期间承压含水层的水位在地面下5. 0―6. 0m，标高16. 0m左右，高出含水层顶面2. 0―3. 0m以上。
三、基坑支护结构施工
1桩墙施工
在基坑的北侧和东北侧，采用连锁灌注桩墙加两排预应力锚杆支护。所谓的连锁灌注桩墙就是先施工间隔一定距离的钻孔灌注桩，然后采用特制的“双反弧反循环钻机”以灌注桩桩身作导轨进行造孔作业，造孔过程中仍以泥浆维持孔壁稳定。造孔完成后，经过桩身刷洗、冲孔、检测、下钢筋笼、注浆等施工程序后，形成桩与桩之间的双反弧连接段，最终形成相互咬的板式拼装结构。
在主楼基坑的东、西两侧及东车道的局部，采用钻孔灌注桩加预应力锚杆支护。钻孔灌注桩选用泵吸式反循环钻机成孔、水下浇灌混凝土的方法进行施工，施工工艺成熟。
2、预应力锚杆施工
根据不同支护段的要求，锚杆长度有30m,28m,26m,20m等四种。锚杆水平间距有1. 42m,1.3m, 1. lm, 1.0m等四种。锚杆倾角有180, 150,100等三种。锚杆形式有钢绞线锚杆、钢筋锚杆、钢管锚杆等三种。
钢绞线锚杆的施工是先用钻机在粘性土层中成孔，然后放入低松弛预应力钢绞线锚杆，接着采用二次注浆，最后待浆液达到一定强度后施加预应力。
钢筋锚杆的施工与钢绞线锚杆的施工相同，差别是用φ28或φ25的钢筋代替钢绞线，以节省成本。
在接触到砂层后，无法成孔，因此采用钢管锚杆。其施工是将无缝钢管(有出浆孔)直接钻入土层中，然后在钢管中放入钢筋，接着采用二次注浆，最后待浆液达到一定强度后施加预应力。
3喷锚网的施工
在有放坡条件的地段采用喷锚网支护，可大幅度地节约工程成本。在基坑不同的支护段，喷锚网放坡坡度有1:0.5, 1:0.25等。根据基坑深度，布置3―9排土锚杆。锚杆长度6―12m，水平间距1. 1―l. 5m，倾角10―20度。
在每层每段开挖完毕后，迅速清理坡面，使坡面平整;然后挂钢筋网;最后喷射棍凝土，混凝土强度等级为C15，厚度80mm，一次喷射。喷射混凝土配合比为水泥:砂:石=1:2:1.5，喷射混凝土中添加适量速凝剂及减水剂。
在杂填土中，如果成孔困难，可采用注浆花管直接打入土中作为锚杆;在粘性土中，采用洛阳铲成孔，放入X22钢筋并注浆形成锚杆，锚杆水平安放角100左右，锚固体设计直径为120mm。所有锚杆采用梅花型布置。
4、土钉墙施工
由于广场基坑比主楼基坑先施工，因此在广场与主楼交界处采用临时性的土钉墙支护。
在1:1放坡后，清理坡面，铺放钢筋网，钢筋网采用冷拔钢丝;然后打入土钉，土钉采用lm长X16钢筋;最后喷射混凝土，混凝土强度等级为C15，厚度80mm，一次喷射。
5、粉喷桩侧向止水帷幕
广场基坑周边有连锁灌注桩墙形成的止水帷幕，因此在主楼基坑周边布置粉喷桩止水帷幕，使整个基坑周边形成封闭的侧向止水帷幕，以减小降水对周边环境的影响。
粉喷桩直径为500mm，设置深度为地面下lm至17m，双排桩设置，桩与桩之间搭接150mm。
6、超前花管注浆
采取中深井降水后，承压水可降到开挖面以下，但粘土夹砂层中的滞水及地表渗水对开挖出的夹砂层的影响很大，如西侧X22与Y5轴交界处曾出现流砂问题，因此在开挖到砂层后，在渗水处垂直打入超前注浆花管，然后堆土包，用黄泥封堵，最后让水缓慢渗干但不致带走粉砂。
7、地下人防的处理
在车道的施工过程中，遇到五个大型人防洞室。这五个大型人防洞室是上世纪六十年代的防空洞，目前已废弃，里面灌满了水，洞室与其它人防设施相连，有充足的水源。在基坑开挖后，这五个大型人防洞室位于边坡的半中腰，对边坡的安全影响极大。
对这五个大型人防洞室的处理，首先挖出人防洞室的顶板，然后采用控制爆破在顶板上炸一大洞，最后用反铲将土袋、粘土、碎石填入人防洞室中，直至完全填实。
四、基坑工程的测试与监测分析
1、支护结构的监测与测试
基坑监测从2006年12月(基坑开始抽排积水)开始进场布设测点，至2008年1月结构施工至10. 00时为止，历时13个月。基坑监测分为三个部分:第一部分为广场接柱部分的临时基坑，该部分的监测主要是在喷锚网的顶部以及各层放坡平台上布设水平位移观测点进行观测;第二部分为广场基坑监测;第三部分为主楼基坑监测。其中第二部分和第三部分监测分三级安全监测体系。第一级为离开坡顶l0m以内，主要监测支护体系的变形情况，以了解基坑支护体系是否安全和稳定;第二级为距基坑边l0m―30m的范围，主要监测支护体系
的变形以及深井降水对周边环境的影响;第三级为距基坑边30m―300m的范围，主要监测深井降水对周边环境的长期影响。
整个基坑共布置水平位移观测点321个，沉降观测点754个，测斜孔23个，水位观测孔9个，建筑物倾斜观测点19处，裂缝观测点15处;涵盖了基坑支护体系和距基坑边约300m以内的商场、写字楼、居民住宅、立交桥、道路路面、地下管线及箱涵等所有建(构)筑物。
监测结果表明:
(1)、桩顶水平位移较大的部位位于广场基坑北边和东边连锁灌注桩墙部分，其位移最大值为68mm，略高于《深基坑工程技术规定》中对一级基坑的要求。从其变化过程来看，主要有三个时段变化比较大，一是基坑内部土方开挖时，其位移有一个突变过程;二是暴雨过后其位移值也突然增大;三是在进行锚杆施工时的机械钻孔对连锁灌注桩墙的撞击以及预应力张拉时其顶部位移的突然增大。
(2)、基坑周边土体和建筑物沉降较大的部分为广场基坑北面的临时门面房以及大厦与基坑之间的通道上的地面沉降点。根据水平位移监测结果以及现场情况分析，引起以上两处沉降较大的原因有两个方面:一是支护结构位移较大引起该处的土体沉降;二是基坑东北角的连锁墙交界处，从基坑开挖到结构施工至结束，一直在向坑内流水，
且水量较大。这部分地下水(上层滞水)的流失，也必然导致该处土体的下沉。
(3)、基坑西侧X22与Y5轴交界处曾出现流砂现象，其引起的后果是该处边坡在治理期间快速沉降和向坑内位移，12小时内的位移量达到17mm。但在流砂治理完毕后，其边坡也逐渐趋于稳定。
(4)、基坑边坡堆放较重材料和设备以及边坡土体被扰动时，对边坡影响较大。如临时
接柱基坑南坡，由于主楼桩基施工，在机械设备以及施工用水等多方面的作用下，一段时间内有较大位移，但在该处桩基施工完成后，该处边坡也随之稳定。
(5)、基坑外围(30―300m范围)，包括基坑北面的高架桥、超市、生活区、箱涵的沉降，一般在3―10mm之间，说明深井降水对周边
环境影响控制较好。
2、降水对周边环境影响评价
根据理论计算结果，地面最大沉降可达100mm，实测结果仅为45mm，产生差异的原因如下:
(1)、含水层土层由上至下压缩性逐步降低，实际资料表明位于一级阶地上的含水层土层具有轻微的超固结特性，理论计算时压缩模量取值往往偏小;
(2)、上部隔水层中的硬壳层同样具有轻微的超固结特性，理论计算时压缩模量取值往往偏小;
(3)经验系数M的取值具有较大的不确定性，这也使预估与实际相比产生较大的偏差。
本工程的降水时间长达近一年半，抽水总量达516800m2，而产生的最大沉降仅45mm，,表明深井降水对周边环境的影响较小，取得了成功，产生了良好的经济效益和社会效益，我们的经验主要有以下几点:
①认真做好降水方案设计，对可能发生的问题做好预测及前瞻性工作。设计时要做到理论与实际相结合;
②降水系统施工与验收非常重要，对含砂量、涌水量等指标严格控制，是保证降水效果与控制环境影响取得成功的必要条件;
③建立严格的运行控制和信息反馈系统，根据情况的变化随时调整方案，达到花钱最少、质量最好、对周边环境影响最小的目的。
综上所述，整个监测过程表明，基坑在施工过程中处于受控和安全状态，支护和降水对环境的影响较小。
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