基坑支护与土方开挖

目录

一、工程概况及周边环境 (2)

二、环境地质条件 (2)

三、基坑支护 (3)

四、地下水控制 (3)

五、土方施工 (3)

六、钻孔咬合桩施工采用旋挖成孔工艺。 (4)

七、质量检验 (5)

八、支护结构及周边环境监测 (6)

一、工程概况及周边环境

拟建坪山新区第二外国语学校场地位于深圳市坪山新区，东纵路南侧，环坪路西侧，场地占地面积约20000平方米，拟建实验楼、教学楼、图书馆等建筑，设计室内地坪标高42.60m，均设置一层地下室，埋深约4.0~6.2m，框架结构。场地东侧为坪环路，道路绿化带距离用地红线约4.5m；场地西侧、南侧、北侧均为规划道路，目前均为空地。

拟建坪山新区第二外国语学校设计±0.00标高相当于绝对高程42.60m，设1层地下室，基坑底绝对标高为36.90m，结合周边环境，场地平整至-1.00m,基坑开挖深度3.40~5.0m，基坑总周长约740米，面积约19730平方米。基坑东侧管线较密集，有给水、燃气、污水等管线，部分管线距离基坑边较近，对于基坑支护设计及施工的要求较严，在基坑施工前应进一步查明管线情况，做好相应的管线保护或迁改方案。

二、环境地质条件

1、地形地貌

拟建场地位于深圳市坪山新区，东纵路南侧，环坪路西侧，场地交通条件便利。拟建场地地貌单元属冲积台地地貌，勘探期间场地钻孔地面标高介于41.02～45.44m之间，相对高差4.42m，场地现有土坡为最近碓填而成，场地原有建筑已经拆除。

2、地层岩性

据野外钻探揭露、现场原位测试、野外地质观察和室内土工试验结果分析，拟建场地揭露的岩土层按时代、成因和物质组成可划分为：第四系人工填土层（Qml）、第四系冲积层（Qal）、第四系残积层（Qel）和侏罗系砂岩（J）。现从上至下分述如下：（1）第四系人工填土（Qml）

人工填土：褐黄、灰黄、褐灰等色，湿，结构松散，主要成分为粘性土，含少量的碎石块及建筑垃圾，湿，松散状态。根据2010年地形图及现场判断，场地填土堆填时间不足5年，尚未完成自重固结，层厚0.50～6.80m，场区内均有分布。

（2）第四系冲积层（Q al）

中砂：灰白、褐灰色，砂成分为石英质，不均匀含少量粘性土，局部见少量卵石，饱和，松散～稍密状态。层厚0.70～6.20m，层顶埋深0.50～25.00m，层顶标高18.20～41.27m，分布于ZK4、ZK8、ZK9、ZK11、ZK13、ZK16～ZK18、ZK20～ZK22、ZK24～ZK27、ZK30、ZK32、ZK33、ZK35～ZK37、ZK41、ZK42、ZK46、ZK48、ZK52、ZK62号钻孔邻近地段。

（3）粘土：灰黄、褐黄色，成分较纯，局部含少量砂砾，可塑状态。层厚1.00～17.80m，层顶埋深0.50～25.00m，层顶标高18.79～42.93m，除ZK17、ZK30、ZK40、ZK43、ZK47～ZK49、ZK51、ZK53、ZK56～ZK58号钻孔外，场区内其余钻孔均见此层。

（4）含中砂粘土：褐黄、褐灰色，含约30%左右砂，砂成分为石英质，湿，可塑状态。层厚0.80～23.00m，层顶埋深1.00～26.00m，层顶标高17.79～40.63m，除ZK2、ZK5、ZK14、ZK16、ZK18、ZK21、ZK24、ZK26、ZK28、ZK32～ZK34、ZK36、ZK37、ZK45、ZK46、ZK50、ZK54～ZK55、ZK59～ZK61号钻孔外，场区内其余钻孔均见此层。含卵石粗砂：褐黄、灰白等色，砂成分为石英质，含约5%～10%卵石，卵石直径2～5cm，饱和，稍密～中密状态。层厚0.50～12.00m，层顶埋深5.00～28.50m，层顶标高13.69～37.73m，除ZK3、ZK6、ZK12、ZK23、ZK44、ZK62号钻孔外，场区内其余钻孔均见此层。

（5）第四系残积层（Qel）粉质粘土：褐红、褐黄色，由下伏基岩风化残积而成，原岩结构仍可辨，可塑～硬塑状态。层厚2.20～19.80m，层顶埋深7.70～33.00m，层顶标高8.75～34.32m，除ZK1～ZK4、ZK7、ZK9、ZK14、ZK16、ZK18、ZK20、ZK23、ZK26、ZK29、ZK31、ZK36、ZK41、ZK44、ZK46号钻孔外，场区内其余钻孔均见此层。

3、特殊性岩土

本场地的特殊性岩土主要为人工填土、残积土及风化岩。

人工填土：根据勘察结果显示，松散状的人工填土属不良的特殊性土层，不可直接作天然地基基础持力层使用；场地残积粉质粘土、全风化岩遇水易软化，强度显著降低。

4、水文地质条件

（1）地表水：拟建场地附近未见地表水体存在。

（2）地下水：拟建场地内地下水主要为赋存于第四系土层中的孔隙水和风化基岩中的裂隙水，为强透水层与弱透水层共存的湿润区；场地内人工填土局部透水性较强，赋存类型为上层滞水，第四系冲积粘土、含中砂粘土、第四系残积粉质粘土层及全风化砂岩层均为相对隔水层或弱透水层，其含水性及透水性较差，第四系冲积中砂、含卵石粗砂层属强透水强含水层。强风化砂岩中赋存有少量基岩裂隙水。场地地下水主要接受大气降水的垂直补给，地下水量、水位随季节变化明显，整体自北向南方向往低洼处排泄。勘察期间，各孔在终孔后24小时测得地下水稳定水位1.20～7.40m，标高34.36～40.43m。水位年变化幅度为1.0～

3.0m。

三、基坑支护

（1）设计方案必须确保支护结构的安全，保证基坑周围道路、建筑物及地下管线等的安全。

（2）支护方案在安全的前提下，经济合理，成熟简单，工期较短，满足国家建设工程的有关法规和规范要求。

（3）设计方案在现有的施工场地的施工必须具有可行性。

（4）本基坑支护方案以地下室外边线后退1.2m作为基坑开挖底边线。

（5）本基坑支护根据周边环境及地质条件综合考虑，基坑安全等级均定为二级。

（6）考虑安全性、经济性以及施工便利性，本基坑主要采用发明和放坡+单排排桩支护，支护桩采用咬合桩兼做止水。

四、地下水控制

1、根据勘察报告，结合周边环境情况，地下水主要为第四系孔隙水，赋存于填土、粘性土层中，其透水性弱，但受降水影响较大，周边管线距离较近，对位移控制要求严，需采取止水措施。基坑支护设计采用咬合桩兼作止水，以隔断基坑内外的地下水，防止基坑开挖时坑外地下水向坑内补给。

2、坑内土体中地下水的排除。从经济、土方开挖的便利性考虑，本基坑设计采用坑内集水井抽水和排水沟明排方式排出坑内地下水，沿基坑边每30m左右挖降水坑1个，在开挖的同时放入污水泵抽水。

3、基坑开挖时，坑顶设排水明沟对地面水进行外排，排水沟尺寸为500mm×500mm，汇集水排入市政管网前需经过三级沉淀池沉淀。基坑施工完毕，在坑底设排水明沟，尺寸为500mm×500mm，并在基坑底每隔30m设集水井。

4、调查是否存在地下管道渗漏水现象，以免地表水渗入素填土中，并杜绝生活用水随意排放，坑顶周围地面近一倍坑深范围内对地面未硬化部分建议做好防渗护面工作，以免增加不利因素。如发现周边水位急剧下降，应采取回灌措施，防止水位快速下降，并查明水位下降原因，采取相应措施。

五、土方施工

本基坑土方开挖应严格遵守分区、分层、分段、适时的原则。整个基坑可分为两大区域，即“周边区”（系支护工作区，按支护连线向坑内约8m范围）及“中心区”（相对自由开挖区），由“周边区”向“中心区”方向退挖，出土通道留在中心区并通过预留出土口，出土口最后开挖支护。出土方式可采用出土坡道结合长臂挖掘机。

（1）根据《深圳市基坑支护技术规范》（SJG05-2011）的相关规定，本基坑开挖时必须分层、分段挖土，先撑后挖。每层土方要根据基坑深度不同和挖土机械伸展深度能力分层分

段对称挖土，每一层土方不得超过1.5m，每段不得超过20m；遇勘察中未查明的土层时，分层厚度应根据具体情况确定，并及时通知监理和和设计单位进行处理。

（2）工艺流程：放线→挖土、挖基坑周边地面截（排）水沟→修边坡→分层分段挖土、运土→基坑支护（降水、排水）→维护坡面→挖土至坑底面设计标高并验槽→挖基底周边排水沟、基底找平。

（3）正向开挖，侧向装土：正铲向前进方向挖土，汽车位于正铲的侧向装车，用于开挖工作面较大，深度不大的边坡、基坑（槽）、沟渠和路堑等为最常用的开挖方法。

（4）正向开挖，后方装土：正铲向前进方向挖土，汽车停在正铲的后面，用于开挖工作面较小，且较深的基坑、基槽、管沟和路堑等。

（5）多层接力开挖法：用两台或多台挖土机设在不同作业高度上同时挖土，边挖土，边将土传递到上层，由地表挖土机连挖土带装土；上部可用大型反铲，中、下层用大型或小型反铲，进行挖土和装土，均衡连续作业。一般两层挖土可挖深10m，三层可挖深15m左右。适于开挖土质较好、深10m以上的大型基坑、沟槽和渠道。

（6）沟角开挖法：反铲位于沟前端的边角上，随着沟槽的掘进，机身沿着沟边往后作“之”字形移动。适于开挖土质较硬，宽度较小的沟槽（坑）。

（7）大型土方机械开挖应从上而下分层分段依次进行，严禁在高度超过3m或在不稳定土体之下无坡脚或负坡脚作业。深基坑每挖1m左右即应检查通直修边，随时修正偏差。在挖方边坡上如发现有危岩、孤岩、古滑波等土体或导致岩（土）体向挖方一侧滑移的软弱夹层、裂隙时，应及时清除和采取相应措施，以防止岩（土）体崩塌与下滑。

（8）在滑坡地段挖方时，应详细了解地质资料，从挖土的方向和手段制定方案，防止滑坡发生。

（9）在软土地区设桩密集的场地内开挖深基坑时，邻近四周不得有振动作用。挖土宜分层均匀进行，并应注意基坑土体的稳定，加强土体变形监测，防止由于挖土过快或边坡过徒使基坑中卸载过速、土体失稳等原因而引起的桩身上浮、倾斜、位移、断裂等事故。

（10）基坑开挖必须严格保证支护结构各构件的养护时间，保证其达到足够的强度后方可开挖下一层土方。每层开挖底面位于下方300mm，严禁超挖。土方开挖后须及时支护，不许长时间暴露。在支撑达到正常使用要求后方可开挖下层土。

（11）基坑开挖过程中，挖斗严禁碰撞支护结构。

（12）土方开挖完成后应立即对基坑底进行封闭，防止水浸和暴露，并应及时进行地下结构施工。

（13）开挖接近设计高程时，根据主体设计院要求预留土方不开挖，严禁超挖。

（14）当存在超过基坑底以下的超深开挖时，一定要先通知设计人员进行复核，必要时提出专门的支护方案。

（15）土方开挖过程中，密切注意对周边环境的保护，切实减小围护结构的变形位移及混凝土结构的不均匀沉降。

（16）基坑开挖土方的弃土应远离基坑侧壁，不得在基坑顶周围堆积。

（17）施工期间应注意水土保待，首先应防止在土方外运过程中对城市道路的污染，文明施工；其次是将土方运到指定弃土场，防止乱放弃土形成新的水土流失区域。

六、钻孔咬合桩施工采用旋挖成孔工艺。

支护桩、冠梁

基坑支护桩采用咬合桩，桩径均为800mm，桩顶设冠梁。咬合桩排列方式为A型桩（C25钢筋混凝土桩）和B型桩（C20素混凝土桩）间隔布置，桩间距800mm，咬合200mm，冠梁采用C30砼浇灌。

咬合桩应按先施工B型桩（素混凝土桩），后施工A型桩（钢筋混凝土桩）的顺序，

桩施工时，A型桩必须切割B型桩，可采用延缓B型桩初凝时间，以避免钻机磨动和下切对B型桩产生损坏。缓凝时间由平均单桩成桩时间来确定，与桩长、桩径、地质条件、钻机性能等有关。正式施工前应至少做一组试桩(2根素混凝土桩、1根钢筋混凝土桩)，以确定平均单桩成桩时间值。素混凝土桩超缓凝混凝土缓凝时间不小于60h。

桩顶冠梁施工前，桩顶应凿至新鲜混凝土面，出露钢筋应平直，浇筑桩顶冠梁前，应将支护桩桩顶浮浆、浮土清理干净。应保证支护桩与冠梁连接牢固不得造成连接处产生薄弱面。

冠梁混凝土钢筋保护层厚度50mm。

A型(配筋)单桩施工工艺流程如下

平整场地→测放桩位→施工混凝土导墙→套管钻机就位对中→吊装安放第一节套管→测控垂直度→压入第一节套管→校对垂直度→抓斗取土,跟管钻进→测量孔深→清除虚土,检查孔底→A桩吊放钢筋笼→放入混凝土灌注导管→灌注混凝土逐次拔套→测定混凝土面→

桩机移位。

（1）钻机就位

精确测定桩中心位置,作为钻机定位的控制点。

（2）取土成孔

在桩机就位后,吊装第1节管在桩机钳口中,找正桩管垂直度后,磨桩下压桩管,压入深度约为1.5～2.5m。用抓斗从套管内取土,一边抓土、一边继续下压套管,始终保持套管底口超前于开挖面的深度不小于2.5m。第1节套管全部压入土中后(地面以上要留1.2～1.5m,以便于接管),检测垂直度,如不合格则进行纠偏调整,合格则安装第2节套管,继续下压取土,直至达到设计孔底高程。

(3)钢筋笼制作与吊放

钢筋笼制作要符合《钢筋焊接及验收规程》要求,钢筋制作加工要符合图纸尺寸要求,笼体完整牢固。为使钢筋笼有足够的刚度,以保证在运输和吊放过程中不产生变形,每隔2m用Φ20mm钢筋设置一道加强箍。

(4)混凝土灌注

A、B桩混凝土质量要求如表1所示。水下混凝土灌注采用导管法,导管为Φ250mm的法兰式钢管,埋入混凝土的深度宜保持在2～6m之间,最小埋入深度不得小于1m。严禁将导管提出混凝土面或埋入过深,一次拔出高度不得超过4m。

混凝土灌注中应防止钢筋笼上浮,当混凝土进入钢筋笼底端1～2m后,可适当提升导管。导管提升要平稳,避免出料冲击过大或钩带钢筋笼。

对于B桩,每车混凝土均取1组试件,监测其缓凝时间及坍落度情况,直至该桩两侧的A桩全部完成为止。发现问题立即采取应急措施。

（1）拔管成桩

边灌注混凝土边拔管,始终保持套管底低于混凝土面不小于2m。

（2）排桩施工工艺

施工原则是先施工B桩,后施工A桩,其施工流程为B1→B2→A1→B3→A2→B4→A3……,如图2所示。往往一台钻机施工无法满足工程进度,需要多台钻机分段施工,这就存在与先施工段的接头问题。处理方法为在施工段与段的端头设置1个砂桩(成孔后用砂灌满),待后施工段到此接头时挖出砂子,灌上混凝土即可。

桩位允许偏差为50mm，桩的垂直度允许偏差为0.3%，桩底沉渣厚度不应大于100mm。

桩内配筋采用均匀性配筋，钢筋笼制作和就位要严格控制，主筋间距允许偏差10mm，钢筋笼直径允许偏差10mm，箍筋间距允许偏差为±20mm，钢筋长度为±50mm，孔底沉渣小于10cm，桩顶高出设计标高300~400mm，钢筋保护层厚度80mm。

七、质量检验

1、进场原材料（各类钢材、水泥、砂、石、商品砼等）应符合有关标准的要求，并进行常规检验，严禁不合格产品。

2、除进行常规检测外，还应进行以下检测：

1）支护桩低应变动测法检测桩身完整性，检测数量分别按A型桩、B型桩总桩数的20%，且不得少于5根；

2）当根据低应变动测法判定的桩身完整性类别有Ⅲ类、Ⅳ类时，应采用钻芯法补充检测，检测数量不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根；

3）对支护桩、冠梁、腰梁现场浇筑的混凝土，应进行混凝土试块的抗压强度试验，每100m3混凝土的取样数量应不少于3组。

4）用于检查支撑混凝土强度的试件，应在混凝土的浇筑地点随机抽取；取样与试件留置应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》的要求。

八、支护结构及周边环境监测

1、为保证基坑自身稳定与安全，以及周边建筑、道路及市政管线的安全，必须对本基坑进行监测。

2、本基坑东侧按一级进行监测布点，南侧、北侧、西侧按三级进行监测布点。监测的主要项目有：地表沉降监测、冠梁顶水平位移及沉降监测、支撑立柱沉降监测、支撑轴力监测、支护桩深层水平位移监测、地下水位监测及地下管线监测等。

3、基坑监测应从基坑支护结构施工开始，直至基坑回填至地面标高为止。

4、基坑开挖施工前，应设置好变形监测点并进行原始数据采集，确保监测点的稳定不受破坏。

5、在基坑开挖、开挖后桩基施工及内支撑拆除期间，监测频率1天一次；基坑开挖间歇或开挖及桩基施工结束后且变形趋于稳定时，监测频率7天一次。当遇台风雨季、监测项目变化速率较大或监测数据接近预警值时，应适当加密观测。当出现事故征兆时应进行连续监测并速报有关单位。

九、施工应急预案

1、支护结构位移

若基坑侧壁向内产生较大位移，主要应加固坑底部位，具体措施有：

1）回填好土、砂石或砂袋等，回填反压土高度至能保证基坑变形完全稳定为止。

2）对坑底进行加固，如采用注浆、高压喷射注浆等提高被动区抗力。

3）坡顶卸载：坡顶一定范围内的土体挖除，减少坡顶荷载。

4）对基坑挖土合理分段，每段土方挖到底后及时浇注垫层。

2、支护结构渗水

1）对渗水量较小，不影响施工也不影响周边环境的情况下，可采用坑底设排水沟的方法。

2）对渗水量较大，采用注浆补漏方式处理。

3、支护结构漏水

1）如果漏水位置离地面不深处，可将支护结构背开挖至漏水位置下0.5～1.0m，在支护结构背后用密实砼进行封堵。

2）如漏水位置埋深较大，则可在支护结构后采用压密注浆方法，注将封堵。注浆浆液中应掺入适量水玻璃，使其能尽早凝结，也可采用高压喷射注浆方法。采用压密注浆时，为防止施工对支护结构产生的压力生成支护结构较大的侧向位移，在施工前应对坑内局部反压回填土，待注浆达到止水效果后再重新开挖。

4、流沙、管涌

1）如果流砂是在上部桩间的缝隙中出现的，则可嵌补防水细石混凝土。施工中应先在

出现流砂的部位插入引流管，而后将该段墙幅间土清除，再将两面墙幅对应面凿毛，然后在外面支模，浇注防水细石混凝土。

2）管涌十分严重时可在支护墙前打设一排木桩，在木桩和支护墙间进行注浆。

5、基坑周边地面出现裂缝

基坑周边出现裂缝原因一般是由于基坑开挖后，周边土体发生位移或沉降而导致的裂缝。应急措施：迅速用水泥浆灌缝，同时用薄膜等防雨物质将裂缝修补处覆盖，避免雨水流入。

6、暴雨季节截、排水措施

在基坑顶部，采取临时措施拦截地表水，以防下渗或直接流入基坑内。对地表裂缝，及时采用水泥砂浆封堵，以防地表水下渗。及时采用水泥砂浆封堵，以防地表水下渗。

基坑底部，用污水泵抽水，并做好坑底排水设施，使基坑底部尽量保持干爽，以防基坑底部土体泡水软化。总之，在暴雨季节，应合理组织地表水排放，并安排足够的排水设备对汇集的地表水进行抽排。同时在基坑四周，应对地表水进行疏导，避免大量的地表水集中涌入基坑内。

7、其它情况

1）施工单位在施工中，如果发现与原设计考虑的环境条件或地层情况不相符，应及时通知设计人员进行复核，必要时进行加固处理保证基坑安全。

2）在基坑开挖过程中，各项监测数据需及时通知设计单位，当支护结构变形值或结构应力接近预警值，必须立即停止施工，待提出有效的处理方案后方可继续施工。

3）基坑周边荷载及动车情况应严格控制，不允许基坑边超载超过设计允许值，如果一定要增加超载，必须通知设计单位对边坡进行加固处理。

4）如果随着基坑开挖及坑内降水，基坑周边沉降增加，应增设水位观测井及回灌井（水位观测井亦可兼作回灌井），对周边地下水进行监测及控制，减小对基坑周边环境的影响。