咸阳湖景区

咸阳湖地下停车场工程基坑支护施工风

险分析及控制

摘要：咸阳湖地下停车场工程场地狭长，开挖受限，采用无放坡垂直开挖施

工，基坑支护大部分处于富水砂层，施工难度大，安全要求高。根据已有工程实

例及现场实际，分析可能存在的基坑变形及失稳、截水帷幕渗漏水、基坑降水效

果不佳3种主要风险源，并针对性地提出了深化设计、土方开挖与基坑支护过程

控制、合理安排降水等控制措施。通过对基坑的变形监测，验证了控制措施的有

效性，为类似富水砂层基坑无放坡开挖施工提供参考。

关键字：富水砂层；无放坡开挖；深基坑；施工风险

公共地下停车场往往存在开挖深、地层条件复杂、地下水丰富、周边建筑物

及地下管网复杂等情况，为确保施工过程质量与安全，必须强化基坑开挖阶段的

风险管理。本文以咸阳湖地下停车场开挖工程为依托，分析富水砂层地质条件下，

深基坑无放坡开挖施工过程中的风险因素，提出有针对性的控制措施，最后通过

现场变形监测结果分析验证风险控制措施的有效性，以供类似工程参考。

1.工程概况及主要技术难点

1.2工程概况

咸阳湖地下停车场工程位于陕西省咸阳市渭城区统一广场东侧，紧邻渭河，

为地下2层特大型车库，基坑开挖深度约11.57m。

1.2周边环境条件

工程西临统一广场地下商城，北临渭阳东路（拓宽改造实施中），南侧临河

堤路（主城区截留干管扩容工程实施中），东侧下穿古渡廊桥。

1.3地层特征及地下水

近地表分布：杂填土层，厚度约3.0m；黄土状土层：呈硬塑~可塑状态，厚

度约1.0m；湿~饱和中砂层，厚度3.40m；粉质黏土层，呈可塑状，层底埋深

14.40m。

测得地下水位埋深位于自然地面下9.5~10.3m，标高377.24-378.36m美食店 ，地下

水位季节性变化幅度2.0m。

2.工程设计及主要技术难点

2.1工程设计概况

考虑到工程地质、水文条件、周边环境及基坑开挖深度等因素，基坑周边开

挖放坡受到一定限制，杂填土层具备部分放坡条件，采用上部土钉墙，中下部富

水砂层采用20-22m预应力锚索+600mm混凝土排桩组合支护结构；设计利用冠梁

和腰梁来增强灌注桩的整体稳定性，限制整体坍塌；灌注桩与冠梁、腰梁以及锚

杆共同作用形成支护整体，提高支护结构刚度，维护基坑稳定

[1]

。降水系统考虑

到基底覆盖层厚度较厚，采用悬挂式高压旋喷止水帷幕+管井井点降水。

2.2主要技术难点

（1）地下水丰富。工程紧邻咸阳湖（渭河河道上橡胶坝拦截蓄水而成），

基坑底高程位于自然地面以下约11.57m，地下水位埋深位于自然地面下9.5m，

季节性变化幅度为2.0m，工程呈“一”字形分布，需分段流水施工，基坑开挖及

后续施工需不间断降水，并合理安排抽排速率，在保证施工干地条件前提下，避

免抽排造成周边建筑物不均匀沉陷；此外，需做好截排水措施，确保桩的密实度

和搭接长度符合要求、桩体质量合格；严禁在支护结构上随意开口，制定详细的

止水方案。

（2）地层条件差。基坑近地表分布为杂填土及饱和中砂层，基槽部位为软

塑-可塑状态的淤泥质土，中间分布较厚的富水砂层。杂填土稳定性差，对钻孔

灌注桩护壁产生不利影响；饱和中砂层渗透性好，代利波指出

[2]

富水砂层地质结构复杂，随机性较大，易产生溜坍，不利于基坑支护；而淤泥质土，对基坑降水

及土方开挖特别不利，过厚的淤泥质土覆盖层也影响深基坑支护及降水方案的选

型，加之环保要求严格，饱水的淤泥质土需翻晒处理后出场，对施工进度影响也

较大。

（3）临近建筑物、构筑物多。工程西临统一广场地下商城，北临渭阳路及

高层住宅，东侧下穿廊桥。基坑周边复杂，场地狭窄，不具备放坡开挖条件，宜

采取无放坡明挖施工。

（4）文明施工和环保要求高。工程位于闹市区，南北分别为4A级咸阳湖景

区和老城区商业中心，车辆和行人多，文明施工要求高。

3.施工风险分析及控制措施

3.1风险源分析

熊熙

[3]

认为深大基坑开挖过程中的基坑事故风险因素进行了总结，认为深基

坑施工风险主要有：（1）由于结构尺寸等大雪节气 限制，施工空间较小，土方开挖与基

坑支护、降水协调难度增加；（2）深基坑支护深化设计直接影响工程成本、施

工进度及现场安全控制，需结合现场实际。（3）富水砂层支护工程难度增加，

易出现溜坡、坍塌，支护结构轻浮失稳等易造成基坑变形坍塌；（4）基坑止水

帷幕成效差，基坑出现渗流及水土流失，基坑施工无干地条件，支护结构被掏空，

支锚体系松动破坏，造成基坑坍塌；（5）基坑降水造成土体局部沉降，对周边

建构筑物及地下管线造成破坏。

结合本工程勘察结果及已有工程实例，对富水砂层无放坡开挖施工风险进行

分析，主要风险源有：

（1）基坑变形及失稳

工程临近渭河，地下水较丰富，上覆土层包括杂填土、饱和砂层等中等透水

层，如果处理地下水不当、支护措施不完善可能出现基坑坍塌等风险。

基坑土方开挖改变了土体原有的应力场和渗流场，引起土体变形和位移，从而引起基坑坑壁杂填土及砂层溜坡坍塌。设计预应力锚索需先成孔后装锚索，而

富水砂层地质无法成孔，已开挖工作面长期暴露，砂层含水率变化也会造成坑壁

局部坍塌，造成基坑失稳。

（2）截水帷幕渗漏水

本工程采用高压旋喷桩与混凝土灌注桩共同形成止水帷幕，其桩间咬合接缝

是薄弱环节，易出现裂缝、孔洞，导致地下水携沙渗漏，进而逐步掏空坑壁砂层，

造成基坑侧壁土体塌落，冲击支护锚索，影响基坑支护安全。

（3）基坑降水效果不满足

富水砂层地质对降水设备反滤、降水速度要求更严，本工程设计为悬挂式止

水帷幕，黄鑫磊，何晔，占光辉

[4]

指出，悬挂式止水帷幕减压降水对基坑外部的

承压水位影响非常大，宜造成较为明显的地面沉降，因而应对降水进行优化设计，

按需降水。此外，降水设备反滤措施不到位，会造成降水点附近坑壁及坑底地下

水携沙渗流，造成坑壁及坑底局部空洞。基坑降水速度过快也会造成坑壁砂层应

力突变而塌落。

3.2风险控制措施

针对基坑变形及失稳、截水帷幕渗漏水、基坑降水效果3个富水砂层深基坑

无放坡施工主要风险源，采取针对性控制如下：①结合现场深化设计；②抓好土

方开挖及基坑支护过程控制；③加强基坑安全监测。

（1）深化设计

工程原设计方案为预应力锚索，先成孔后注浆。因预应力锚索施工的位置在

富水砂层地质，砂层易塌孔。唐伟

[8]

在西安地铁三号线过渭河阶地砂层地质施工

中，针对普通预应力锚杆宜塌孔无法成孔现象，采用旋喷锚索钻、注、锚一体化

工艺，有效解决了这一难题。孙克、李美梅

[5]

通过对比试验得出：旋喷锚索可形

成远大于普通预应力锚索的水泥土结合体，且可以形成扩大头锚固体，同等锚索

长度下，旋喷锚索的锚头位移量明显小于普通预应力锚索；单位长度旋喷锚索相

较于普通预应力锚索抗拉拔力更高。本工程选用1.0水灰比高压旋喷锚索代替原

设计预应力锚索（注浆水灰比0.5-0.55），锚索随钻杆在成孔过程中完成安装，

锚索长度由原设计20-22m变更为15m，经锚索抗拉拔试验检测，均满足要求。

（2）过程控制

1）土方开挖严格遵循“超前支护，分层分段，逐层施作，限时封闭，严禁

超挖”的原则，保证施工安全。

杨梦娇

[6]

认为深基坑土方作业不可出现超挖现象，且要先做好支撑再开挖。

需分层进行开挖，合理安排每天的挖土量，控制深基坑支护施工进度；针对杂填

土及富水砂层开挖面易溜坍现象，代利波指出应超前支护，土方开挖宜短进尺

[2]

，

应缩短开挖工作面长度及开挖高度，随挖随喷，采用喷射混凝土初喷临时固定开

挖面，并及时安排护教师教学反思 面坡施工，加快土方开挖与护面坡施工的周转速度，避免开

挖面失稳。施工时，要确保灌注桩28d桩身强度参数超过设计要求，才能进行深

基坑土方施工。

2）基坑支护过程控制主要包括土钉墙、混凝土灌注桩、高压旋喷桩及旋喷

锚索等节点。

①王兆高

[7]

认为土钉墙施工时应上截下排，排水系统的合理选择及设置可有

效加强基坑的排水能力，在土钉墙灌浆过程中，应严格控制注浆用量及速度。对

于混凝土灌注桩，孔连梅

[8]

认为应建立起有效的泥浆护壁，本工程开钻施工前，

通过试验确定浆液的配比，并现场取样验证，化学造浆用量为水的8%左右，PH

值以8～10为宜。在易塌地层水位高时，浆液性能指标：相对密度1.1，粘度

（Pa.s）28，胶体率（%）≥95，失水量（ml/30min）≤20，含砂率（%）≤4。

以上参数指标需根据现场实际情况及时调整，确保成桩质量。灌注桩导管法浇筑

混凝土时，应经常测量孔深、准确掌握砼面的上升高度，适时提升、逐级拆卸导

管，保持导管的合理埋深（一般埋深控制在2～6m），严防导管因埋入过深，部

分混凝土初凝而使导管提不起来，或者因为导管埋入太浅脱空而造成断桩事故。

②旋喷锚索施工时，为保证旋喷锚索能够形成足够尺寸水泥土固结体，以满

足锚索承载力要求，应保证水泥浆水灰比，控制旋喷速度及提升速度，根据实际

施工情况及初步设计参数，确定最终施工参数。

本工程通过现场试桩试验，确定相关施工参数：喷射压力25

M

Pa，旋转速度

20r/min，提升速度25cm/min，所形成的高压旋喷注浆试验直径能够满足设计

400mm要求；施工过程中，还应做好钻杆更换及施工中止再继续时的桩间搭接，

防止固结体脱节。

旋喷锚索的张拉施工应在锚索锚固体强度达到设计强度等级的75%以上时进

行，考虑对相邻锚杆的影响，采用隔一拉一的张拉顺序，在预应力锚索张拉锁定

后48h内没有出现明显的应力松驰现象，即可进行封锚。

③对于高压旋喷桩截水帷幕工序，刘永锋

[9]

结合某地铁车站，证明钻孔灌注

桩加高压旋喷桩止水帷幕措施针对一级基坑变形及截水的有效性。针对具体工程，

仍应在施工前根据地勘报告，做好基坑内不同地质分块内的高压旋喷桩试桩试验，

从而得到更贴近现场的高压旋喷桩流量、转速、提速等施工参数；保证高压旋喷

桩与混凝土灌注桩满足咬合宽度要求；施工过程中应严格控制参数，并做好钻杆

拆卸及成桩中止过程的桩间搭接措施；已成形截水帷幕出现渗漏水，应立即停止

开挖，直至渗漏水处理完毕再行开挖。根据渗水量的大小，可采用防水砂浆修补

或者采用短钢管或胶管进行引流，周围砂浆封堵，再用化学砂浆修补背面，最后

堵住引流管。

（3）基坑降水效果是富水砂层基坑施工的重中之重。应做好降水井成孔、

清孔工作，成孔过程中，若出现孔壁坍塌应及时回填井孔，严禁井管强行插入坍

塌孔底，降水井反滤效果也会影响基坑降水及支护安全成效，应做好降水管节间

的密封，管间接头上采用土工布包封，竖向用4条约30mm宽竹条及铅丝固定；

井管安放后，降水井周边的回填反滤措施也极为重要，滤料应采用3-5mm磨圆豆角的做法 度

较好的硬质砾石，防止抽水带出细沙颗粒；为防止井口坍塌，井口以下4.0m采

用黏土封口。

陆子毅

[10]

认为降水运行的开始阶段作为降水工程的重中之重，应及早投入运

行，以保证地下水在开挖时能够及时被控制在开挖面以下。在基坑开挖开始前，

应将基坑内的地下水控制在基坑开挖面1.00m以下。保持水位平衡，控制降水速

度，不得降水过深，以免造成基坑支护背侧土体压力突变，引起地面沉降。本工程在施工过程中结合基坑安全检测结果，严格控制降水速度，并在基坑底部布设

明排水渠。此外，降水应双泵双电源，避免因停电停泵造成地下水位上升淹没基

坑。

（3）现场监测分析

基坑支护的成型质量极大影响深基坑施工安全，加强施工过程中的监测，有

助于快速反馈施工信息，及时发现问题并有针对性地改进施工工艺和施工参数，

一旦出现了超预警的现象，需及时按照应急预案对超预警变形的部位采取相应措

施加固。

李瑞星，鲍敏生

[11]

阐述了深基坑变形检测的主要方法，并对深基坑在开挖支

护及主体结构施工阶段的变形规律进行了总结，本工程基坑支护开挖及主体结构

施工过程中，按要求进行基坑变形监测，结合现场实测中建筑物的变形及沉降结

果，分析检验富水砂层地质无放坡开挖施工的合理性，验证风险控制措施的有效

性。

咸阳湖地下停车场项目在基坑支护冠梁上布置了26个水平位移监测点和26

个沉降监测点，对深基坑支护、降水及开挖的全过程施工质量进行全方位控制，

监测从施工开始直至结构变形趋于稳定后才停止监测，将监测累计结果总结整理。

水平位移值最大为18mm，小于警戒值25mm；竖向沉降变形量最大为12mm，小于

警戒值25mm。另外，通过现场观测，现场并无明显渗漏水、无基坑变形坍塌等风

险出现。可见，本文所提出的风险控制措施是有效的，可以保证咸阳湖地下停车

场的安全施工。

4.结语

本文通过参考类似工程，并结合咸阳湖地下停车场项目工程实际得出：

（1）咸阳湖地下停车场工程富水砂层无放坡开挖施工风险主要为基坑变形

及失稳、截水帷幕结构渗漏水、降水效果不佳等3个主要风险源。

（2）根据分析得到的施工风险源，项目针对性地提出了深化基坑支护设计、

做好基坑支护、土方开挖及降水工作协调、做好支护旋喷锚索施工、加强截水帷幕接缝质量控制及渗漏水处理措施、合理控制降水节点、选择降水速度等控制措

施。项目自实施以来，无基坑变形失稳、无明显渗漏，施工场消防知识手抄报 地始终保持干地条

件。

（3）通过对基坑监测数据进行分析，可知基坑支护水平位移及沉降变形均

未超出设计预警值，基坑及周边建筑物及地下管线未出现裂缝及破坏现象，验证

了本文提出的风险控制措施是有效的，这些措施为类似富水砂层深基坑无放坡开

挖施工提供参考。

参考文献：

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【2】代利波.富水砂层段现场防溜坍技术分析[J].智能施工，2019,08:149-

150.

【3】熊熙.基坑事故风险因素分析及处理措施研究[J].黄冈职业技术学院学

报，2019,21（4）:148-150.

【4】黄鑫磊，何晔，占光辉.深基坑减压降水设计优化与止水帷幕隔水效应

分析[J].上海国土资源，2014,35:25-27,61.

【5】孙克，李美梅.孙克,李美梅.关于高压旋喷锚索与普通锚索的对比试验

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【6】杨梦娇.试析深基坑加深支护设计方案选择和施工[J].智能城市,202

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市,2019,5(24):158-159.

【8】孔莲梅.深基坑支护施工技术在建筑工程中的应用研究[J].智能城

市,2019,5(16):159-160.

【9】刘永锋.钻孔灌注桩加旋喷桩止水帷幕在基坑计算机试题 围护应用探讨[J].科技

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【10】陆子毅.对深基坑支护与降水方法的研究[J].科技创新与应

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【11】李瑞星,鲍敏生.深基坑变形监测及变形机理与规律分析[J].智能城

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