論巖土工程施工中深基坑開挖支護技術(shù)的運用

蔣 譚 魏憲平 吳 丹

（北京巖土工程勘察院有限公司 北京海淀 100083）

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，巖土工程施工需求量也逐漸增加。深基坑施工是一類綜合性工程，包括開挖和支護兩部分，且通常開挖深度大于等于5m，或開挖深度在5m以下但施工條件極為復(fù)雜。因此，深基坑的施工需要各行業(yè)相互配合，對于深基坑施工技術(shù)運用的進一步探討也格外重要。

1 深基坑開挖支護技術(shù)概述

1.1 技術(shù)內(nèi)涵

深基坑的開挖和支護工作是巖土工程施工中必備且重要的一項施工步驟。根據(jù)施工現(xiàn)場實際土層地質(zhì)環(huán)境及水文條件的不同，可以根據(jù)實際需求選擇相應(yīng)的開挖及支護方法。深基坑支護技術(shù)是一項臨時性工程，是用來保障基坑周邊及地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)固程度的專業(yè)性操作，主要是通過對基坑周邊環(huán)境和側(cè)壁進行加固、支撐、圍擋、保護等操作，來營造施工現(xiàn)場安全、穩(wěn)定的施工環(huán)境，在現(xiàn)場正式施工完成之后，支護單元即可移除。

1.2 特點分析

由于深基坑施工的復(fù)雜性和特殊性，在對深基坑的開挖和支護技術(shù)進行選擇之前，首先需要明確深基坑的施工特點。

1.2.1 施工難度加大

由于我國國土范圍跨越較廣，涵蓋的地域環(huán)境、社會形態(tài)以及經(jīng)濟發(fā)展情況差異較大，特別是地形、地質(zhì)情況的復(fù)雜性使各地施工特點迥異，不能簡單地執(zhí)行統(tǒng)一標準。且由于深基坑開挖施工作業(yè)選址以及施工過程較為特殊，進一步增加了深基坑施工作業(yè)的難度。

此外，隨著目前我國國內(nèi)城市化進程的加快，以及城市人口密度的急劇提升，高層建筑已經(jīng)成為最主要的建筑形式。而在高層建筑基礎(chǔ)的巖土工程施工中，為了保證其穩(wěn)定性，就需要增加深基坑的高度，且對應(yīng)的深度開挖技術(shù)及支護技術(shù)都需配套，為深基坑的施工工作提出了更高的要求。

1.2.2 影響因子更廣

由于深基坑施工質(zhì)量的重要性，在對深基坑進行施工前的方案設(shè)計時，深基坑周圍環(huán)境的地形地勢、地貌地質(zhì)、水文條件、巖土特性、地震情況、含水層位置、蓄水能力、排水能力、當?shù)氐某鞘幸?guī)劃以及政治經(jīng)濟發(fā)展水平等因素，都需要納入到考慮范圍中。并且在實際施工過程中，應(yīng)該注意地下潛在的城市埋深管線，特別是已經(jīng)廢棄的老舊管線，以及地下含水層的存在位置和動態(tài)情況，在施工前進行仔細的現(xiàn)場勘察工作，排查各類影響因素，防止影響因素在施工進行過程中影響基礎(chǔ)的土質(zhì)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1.2.3 潛在危險升高

深基坑的支護施工作為一種臨時性工程，常常不能引起管理層面足夠的重視。隨著目前相關(guān)施工工程量的爆發(fā)式增長，對于施工工時不斷壓縮。在實際施工以及后續(xù)管理過程中，對于支護結(jié)構(gòu)的質(zhì)量穩(wěn)定性以及安全性的監(jiān)管力度不足，常常會發(fā)生各類嚴重的安全事故。

2 深基坑開挖技術(shù)運用

2.1 前期施工準備

在正式施工前需要對施工現(xiàn)場進行詳盡、準確的現(xiàn)場勘察及工程測量工作，詳細記錄現(xiàn)場數(shù)據(jù)及參數(shù)，并且根據(jù)規(guī)范確定中心樁、水準基點以及基礎(chǔ)邊線的位置，在對這些標點都進行確定及核驗過后才能進行開挖工作。

測量作業(yè)中最常用的方法是全站儀測量法，來確定現(xiàn)場的技術(shù)中心、縱向邊線和橫向邊線，通過網(wǎng)線以及具體的開挖坡度進行每一個樁點位置的確定。

需要對施工現(xiàn)場進行地面平整及清理工作。對于施工現(xiàn)場地面上的垃圾以及障礙物進行統(tǒng)一清理，并進行施工場地的簡單平整。

此外，要進行施工降水工作。施工降水工作主要是指對于施工現(xiàn)場周邊，特別是基坑預(yù)開挖處防水以及排水處理。在總體施工現(xiàn)場周圍設(shè)置截水裝置，防止水的進入影響地下土層結(jié)構(gòu)。基坑的四周要預(yù)設(shè)地面排水溝，并設(shè)立一定的防水措施，阻斷周圍環(huán)境向基坑開挖處的匯流，或?qū)娱_挖面造成沖刷。排水溝的轉(zhuǎn)角位置需要設(shè)置地埋式沉沙池，將預(yù)開挖處的地下水以及降雨后產(chǎn)生的積水進行統(tǒng)一收集以及沉淀之后，用水泵排出。當排水工作達到地下水位低于基坑底部水平線50.0cm及以下，正式施工即可進行。

2.2 施工過程要點

深基坑通常所需開挖的土方量較大，一般按照“先挖后撐、分層分區(qū)、對稱卸載”等原則，按照預(yù)先制定的統(tǒng)一施工計劃來實施，以機械施工為主，人工施工為輔。開挖作業(yè)的進行中，需要嚴格按照操作規(guī)程及規(guī)范，并遵循設(shè)計方案的任務(wù)要求確定單詞開挖土方的層次和深度，實時監(jiān)測支撐梁的強度變化，做到開挖、土方外運、支護工作的同步進行。

常用的深基坑開挖方式可以分為分層開挖、分段開挖和中心島式開挖三大類，具體有放坡開挖、擋土開挖、逆筑法開挖、沉井（箱）開挖等方式，并且配有不同的支護操作。具體技術(shù)選擇需要根據(jù)各個工程的施工基坑深度、地質(zhì)特性、土層結(jié)構(gòu)、地下水位置、場地環(huán)境和工程經(jīng)濟預(yù)算等因素來綜合選擇。

圖1 常用深基坑開挖方式分類

基坑開挖作業(yè)對于施工地基土層的變化非常敏感?；A(chǔ)土層結(jié)構(gòu)及土質(zhì)情況發(fā)生變化，則開挖工作必須進行適時調(diào)整。因此在一些土層地質(zhì)情況不穩(wěn)定的地區(qū)進行開挖工程時，需要盡量縮短開挖工時，并且盡量避免雨、雪等極端天氣，防止徑流對邊坡產(chǎn)生沖刷，或?qū)Φ鼗Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。坡面應(yīng)在施工過程中隨挖隨固定，制定合理的邊坡質(zhì)量檢測驗收工作，保障每一步施工工作的穩(wěn)步進行。

3 常用深基坑支護技術(shù)運用

3.1 鋼板樁支護

鋼板樁支護技術(shù)是深基坑支護方法中最常用的一種。適用于深度小于等于8.0m的基坑。主要采用的鋼板單元是由熱軋鋼所制成的，在深基坑內(nèi)壁進行組裝式安裝，構(gòu)成獨立的鋼板墻，可以起到有效的擋土和隔水的作用。

但是鋼板樁支護技術(shù)也有其局限性。在鋼板的組裝過程中，由于需要對每一個單元進行敲擊擊打固定，會產(chǎn)生大量的噪聲，因此在一些施工現(xiàn)場中會受到限制。也不適合于更大深度的深基坑施工。

3.2 土層錨桿支護

土層錨桿施工主要借助鉆機和澆筑來完成。先通過錨桿鉆機對土層進行鉆孔，到達設(shè)計深度后在鉆孔內(nèi)放置鋼絞線，向內(nèi)灌注水泥漿至設(shè)計位置。再通過土塊壘錨桿技術(shù)來進一步加固基坑土體，防止基坑內(nèi)土層結(jié)構(gòu)的坍塌或變化，達到加固基坑邊壁的效果。此外，在鉆孔作業(yè)中如鉆頭遇到阻礙情況，則必須立刻作停機處理，將問題排查完畢后再繼續(xù)施工。

3.3 土釘墻支護

土釘墻施工技術(shù)中的擋土結(jié)構(gòu)是由土體、土釘群和噴射混凝土組成的，在基坑邊壁土層上設(shè)置密集的土釘，來作為混凝土的依附載體，從而共同形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。由于其施工方法簡便性和施工原材料成本低廉，此技術(shù)具有工程成本低、施工簡單、操作方便、對地層環(huán)境的適應(yīng)性較好等優(yōu)勢，因此得到了更廣泛的應(yīng)用，特別是地質(zhì)情況較好、土層較為干燥、黏土含量較低的地區(qū)。

圖2 土釘墻支護技術(shù)施工流程

但是在土釘墻技術(shù)的實際施工過程中，一定要注意周邊環(huán)境的水含量，做好周圍的防水、隔水工作，防止土釘?shù)姆€(wěn)定性受到影響。鉆機的實際操作也應(yīng)嚴格按照規(guī)范進行，實時監(jiān)測鉆機的各項運轉(zhuǎn)參數(shù)以及運轉(zhuǎn)情況是否在正常范圍內(nèi)，實時調(diào)整鉆孔位置誤差。在注漿時，要注意注漿儀器的運行參數(shù)，并做好補漿工作，防止鉆孔內(nèi)殘留氣泡影響成樁效果。并且，每段的支護工作完成后都應(yīng)及時校驗邊坡的牢固情況，如有異常則及時采取補救措施。

3.4 深層攪拌樁支護

深層攪拌樁主要利用的加固材料是水泥。將水泥與基坑中的軟土及其他物質(zhì)進行混合后，借助機械設(shè)備強制攪拌，運轉(zhuǎn)一定時間后形成混合物。待其凝固硬化后，其強度即可達到支護結(jié)構(gòu)要求。此方法所產(chǎn)生的支護結(jié)構(gòu)較其他方法來說強度和穩(wěn)定性更高，并且具有更強的防水和隔水能力。實際施工中一般采用格柵方式進行排布。

3.5 排樁支護

排樁支護適用于開挖深度6.0～10.0m左右的深基坑施工中，主要是將用鋼筋混凝土制得的樁體進行結(jié)構(gòu)排列，組裝成適應(yīng)基坑邊壁形狀的排式加固結(jié)構(gòu)。當受周圍環(huán)境限制不能采用深層攪拌樁支護技術(shù)時，一般可考慮利用排樁支護技術(shù)。排樁支護最大的特點在于其剛性強度遠遠高于其他幾種技術(shù)方式，但也要注意做好基坑底層的滲水防護工作。其難點在于，組裝過程中如何在不同的排樁之間形成較強的鏈接結(jié)構(gòu)，從而形成較大的支護強度。

3.6 地下連續(xù)墻支護

地下連續(xù)墻技術(shù)也是實際深基坑施工中常用的一種支護方法，最大優(yōu)勢是其剛度、強度、防水、隔水性都較好，適用于周圍環(huán)境土層含水量較多，黏土、砂土土含量較高的地區(qū)的深基坑施工。這些土壤環(huán)境通常需要較深的基坑的開挖以及支護，此時運用地下連續(xù)墻技術(shù)可以提供相應(yīng)的安全施工環(huán)境保障。

4 結(jié)語

作為建筑工程的重要基礎(chǔ)，深基坑施工具有其難點和復(fù)雜性，在施工技術(shù)上提出了更高的要求。因此，行業(yè)相關(guān)工程人員需要在施工過程中不斷總結(jié)施工經(jīng)驗，對各類開挖和支護技術(shù)進行不斷的優(yōu)化，在實際施工中充分發(fā)揮各類技術(shù)的優(yōu)勢和長處，切實保障深基坑的施工質(zhì)量和效率，從而推動整個巖土工程建設(shè)行業(yè)的進一步發(fā)展。