深基坑工程施工技術(shù)探析

黃明超

摘要：深基坑工程是施工技術(shù)、結(jié)構(gòu)工程、巖土工程以及多學(xué)科因素相互影響的系統(tǒng)工程，是建筑工程施工中最為復(fù)雜的技術(shù)領(lǐng)域之一，它不僅要保證施工過程中的穩(wěn)定，而且要嚴(yán)格確保周邊環(huán)境安全，在技術(shù)和安全上對整個建筑施工起著至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：深基坑工程；支護(hù)結(jié)構(gòu)；降排地下水；土方開挖

前言

近年，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步，人們對城市建設(shè)的要求大大提升。高層建筑、地下建筑的數(shù)量和規(guī)模不斷增加，建筑在向高空發(fā)展的同時，地下空間的發(fā)展也是一個重要方向。又由于城市密集的建筑物、復(fù)雜的地下設(shè)施，使得建筑基礎(chǔ)放坡開挖已不能適應(yīng)現(xiàn)代城市建設(shè)的要求，因此，深基坑工程引起了廣泛重視，并且伴隨著目前建筑發(fā)展趨勢，正向大深度、大廣度方向發(fā)展。本文主要從支護(hù)結(jié)構(gòu)、降排地下水、土方開挖三個關(guān)鍵方面闡述深基坑工程的施工技術(shù)要點(diǎn)。

一、深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)

當(dāng)施工現(xiàn)場不具備放坡條件，放坡無法保證施工安全，通過放坡及加設(shè)臨時支撐已經(jīng)不能滿足施工需要時，一般采用支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行臨時支擋，以保證基坑的土壁穩(wěn)定。支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型有排樁或地下連續(xù)墻、水泥土墻、逆作拱墻或采用上述形式的組合等。

（一）排樁或地下連續(xù)墻

通常由圍護(hù)墻、支撐（或土層錨桿）及防滲帷幕等組成。排樁可根據(jù)工程情況為懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)、拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)和錨桿式支護(hù)結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻可與內(nèi)支撐、逆作法、半逆作法結(jié)合使用，施工振動小、噪聲低，墻體剛度大，防滲性能好，對周圍地基擾動小，可以組成具有很大承載力的連續(xù)墻。

（二）水泥土樁墻

水泥土樁墻，依靠其本身自重和剛度保護(hù)坑壁，一般不設(shè)支撐，特殊情況下經(jīng)采取措施后亦可局部加設(shè)支撐。水泥土墻有深層攪拌水泥土樁墻、高壓旋噴樁墻等類型，通常呈格構(gòu)式布置。適用條件：基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級；水泥土樁施工范圍內(nèi)地基土承載力不宜大于150kPa；基坑深度不宜大于6m。

（三）逆作拱墻

當(dāng)基坑平面形狀適合時，可采用拱墻作為圍護(hù)墻。拱墻有圓形閉合拱墻、橢圓形閉合拱墻和組合拱墻。對于組合拱墻，可將局部拱墻視為兩鉸拱。適用條件：基坑側(cè)壁安全等級宜為三級；淤泥和淤泥質(zhì)土場地不宜采用；拱墻軸線的矢跨比不宜小于1/8；基坑深度不宜大于12m；地下水位高于基坑底面時，應(yīng)采取降水或截水措施。

二、深基坑降排地下水

深基坑降排地下水，常用的為各種井點(diǎn)排水技術(shù)。在基坑土方開挖之前，用真空（輕型）井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)或管井深入含水層內(nèi)，用不斷抽水方式使地下水位下降至坑底以下；同時，使土體產(chǎn)生固結(jié)，以方便土方開挖。

（一）真空（輕型）井點(diǎn)

真空（輕型）井點(diǎn)系在基坑的四周或一側(cè)埋設(shè)井點(diǎn)管深入含水層內(nèi)，井點(diǎn)管的上端通過連接彎道與集水總管連接，集水總管再與真空泵和離心水泵相連，啟動抽水設(shè)備，地下水便在真空泵吸力的作用下，經(jīng)濾水管進(jìn)入井點(diǎn)管和集水總管。排出空氣后，由離心水泵的排水管排出，使地下水位降到基坑底以下。本法具有機(jī)具簡單、使用靈活、裝拆方便、降水效果好、可防止流砂現(xiàn)象發(fā)生、提高邊坡穩(wěn)定、費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)；但需配置一套井點(diǎn)設(shè)備。適于滲透系數(shù)為0.1～20.0m/d的土以及土層中含有大量的細(xì)砂和粉砂的土或明溝排水易引起流砂、坍方等情況使用。真空（輕型）井點(diǎn)系統(tǒng)主要機(jī)具設(shè)備由井點(diǎn)管、連接管、集水總管及抽水設(shè)備等組成。井點(diǎn)管的布置應(yīng)根據(jù)基坑平面與大小、地質(zhì)和水文情況、工程性質(zhì)、降水深度等確定。

（二）噴射井點(diǎn)

噴射井點(diǎn)降水是在井點(diǎn)管內(nèi)部裝設(shè)特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機(jī)通過井點(diǎn)管中的內(nèi)管向噴射器輸入高壓水（噴水井點(diǎn)）或壓縮空氣（噴氣井點(diǎn)）形成水汽射流，將地下水經(jīng)井點(diǎn)外管與內(nèi)管之間的間隙抽出排走。本法設(shè)備較簡單，排水深度大，可達(dá)8～20m，比多層輕型井點(diǎn)降水設(shè)備少，基坑土方開挖量少，施工快，費(fèi)用低。適于基坑開挖較深、降水深度大于6m、土滲透系數(shù)為0.1～20.0m/d的填土、粉土、黏性土、砂土中使用。

（三）管井井點(diǎn)

管井井點(diǎn)由濾水井管、吸水管和抽水機(jī)械等組成。管井井點(diǎn)設(shè)備較為簡單，排水量大，降水較深，較輕型井點(diǎn)具有更大的降水效果，可代替多組輕型井點(diǎn)作用，水泵設(shè)在地面，易于維護(hù)。適于滲透系數(shù)較大，地下水豐富的土層、砂層或用明溝排水法易造成土粒大量流失，引起邊坡塌方及用輕型井點(diǎn)難以滿足要求的情況下使用，但管井屬于重力排水范疇，吸程高度受到一定限制，要求滲透系數(shù)較大（1.0～200.0m/d）。

（四）截水

截水即利用截水帷幕切斷基坑外的地下水流入基坑內(nèi)部。截水帷幕的厚度應(yīng)滿足基坑防滲要求，截水帷幕的滲透系數(shù)宜小于1.0×10-6cm/s。落底式豎向截水帷幕，應(yīng)插入不透水層。當(dāng)?shù)叵潞畬訚B透性較強(qiáng)、厚度較大時，可采用懸掛式豎向截水與坑內(nèi)井點(diǎn)降水相結(jié)合或采用懸掛式豎向截水與水平封底相結(jié)合的方案。截水帷幕目前常用注漿、旋噴法、深層攪拌水泥土樁擋墻等。

（五）井點(diǎn)回灌技術(shù)

基坑開挖，為保證挖掘部分地基土穩(wěn)定，常用井點(diǎn)排水等方法降低地下水位。在降水的同時，由于挖掘部位地下水位的降低，導(dǎo)致其周圍地下水位隨之下降，使土層中因失水而產(chǎn)生壓密，因而經(jīng)常會引起鄰近建（構(gòu)）筑物、管線的不均勻沉降或開裂。為了防止這一情況的發(fā)生，通常采用設(shè)置井點(diǎn)回灌的方法。井點(diǎn)回灌是在井點(diǎn)降水的同時，將抽出的地下水（或工業(yè)水），通過回灌井點(diǎn)持續(xù)地在灌入地基土層內(nèi)，使降水井點(diǎn)的影響半徑不超過回灌井點(diǎn)的范圍。這樣，回灌井點(diǎn)就以一道隔水帷幕，阻止回灌井點(diǎn)外側(cè)的建筑物下的地下水流失，是地下水位基本保持不變，土層壓力仍處于原始平衡狀態(tài)，從而可有效地防止降水井點(diǎn)對周圍建（構(gòu)）筑物、地下管線等的影響。

三、深基坑的土方開挖

在深基坑的土方開挖前，要制訂土方工程專項(xiàng)方案并通過專家論證；要對支護(hù)結(jié)構(gòu)、地下水位及周圍環(huán)境進(jìn)行必要的監(jiān)測和保護(hù)。

（一）深基坑工程的挖土方案，主要有放坡挖土、中心島式（也稱墩式）挖土、盆式挖土和逆作法挖土。前者無支護(hù)結(jié)構(gòu)，后三種皆有支護(hù)結(jié)構(gòu)。

（二）土方開挖順序、方法必須與設(shè)計(jì)工況一致，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。

（三）防止深基坑挖土后土體回彈變形過大。施工中減少基坑回彈變形的有效措施，是設(shè)法減少土體中有效應(yīng)力的變化，減少暴露時間，并防止地基土浸水。因此，在坑基開挖過程中和開挖后，均應(yīng)保證井點(diǎn)降水正常進(jìn)行，并在挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，盡快澆筑墊層和底板。必要時，可對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)下部土層進(jìn)行加固。

（四）防止邊坡失穩(wěn)。

（五）防止樁位移和傾斜。打樁完畢后基坑開挖，應(yīng)制定合理的施工順序和技術(shù)措施，防止樁的位移和傾斜。如果打樁后緊接著開挖基坑，由于開挖時的應(yīng)力釋放，再加上挖土高差形成一側(cè)卸荷的側(cè)向推力，土體易產(chǎn)生一定的水平位移，使先打設(shè)的樁易產(chǎn)生水平位移。軟土地區(qū)施工，這種事故已屢有發(fā)生，值得重視。為此，在群樁基礎(chǔ)樁打設(shè)后，宜停留一定時間，并用降水設(shè)備預(yù)抽地下水，待土中由于打樁積聚的應(yīng)力有所釋放，孔隙水壓力有所降低，被擾動的土體重新固結(jié)后，再開挖基坑土方。而且土方的開挖宜均勻、分層，盡量減少開挖時的土壓力差，以保證樁位正確和邊坡穩(wěn)定。

（六）配合深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工。挖土方式影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載，要盡可能使支護(hù)結(jié)構(gòu)均勻受力，減少變形。為此，要堅(jiān)持采用分層、分段、均衡、對稱的方式進(jìn)行挖土。

四、結(jié)束語

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，深基坑工程會越來越多，深度也會進(jìn)一步加深，施工條件也會越來越復(fù)雜，這也必然會對深基坑工程施工提出更高的要求。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕な巧罨庸こ坛晒Φ年P(guān)鍵，也是保證主體施工順利進(jìn)行的一項(xiàng)非常重要的措施，直接關(guān)系到建筑的安全性、耐久性，因此，加強(qiáng)對深基坑工程施工技術(shù)的認(rèn)識與研究意義重大。