建筑基坑支護工程施工安全的關鍵技術研究

劉超

【摘要】建筑基坑支護工程施工環(huán)境復雜，施工安全影響要素眾多，加強施工過程安全控制和技術管理，能最大限度發(fā)揮支護體系結構支撐作用，保證基坑施工安全性。本文在闡述建筑基坑支護施工特征的基礎上，就其施工作業(yè)中的常見問題展開分析，并指出建筑基坑支護施工的安全控制技術要點，期望能創(chuàng)造安全的基坑支護施工環(huán)境，協(xié)調(diào)各工藝、資源要素關系，提升基坑支護施工質(zhì)量，促進建筑工程的持續(xù)、穩(wěn)步發(fā)展。

【關鍵詞】建筑工程;基坑支護;安全技術;控制要點

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.08.066

引言：

基坑支護施工是建筑工程項目施工的重要內(nèi)容，其能為建筑基坑施工工作開展創(chuàng)造安全穩(wěn)定的環(huán)境，保證建筑基礎承載能力和建筑整體的穩(wěn)定性。結合項目施工實際可知，建筑基坑支護施工不僅具有施工專業(yè)性強，施工質(zhì)量要求高的特點，而且施工環(huán)境及較為復雜，這些地質(zhì)、水文等環(huán)境因素不僅影響了工程項目的建設質(zhì)量，而且對施工人員安全也造成較大影響。新時期，人們對于建筑基坑支護工程的施工質(zhì)量、施工安全提出了較高要求，有必要在項目施工技術質(zhì)量控制的基礎上，深化基坑支護工程安全技術研究，滿足深基坑支護施工實際需要。

1、基坑支護施工特征

作為建筑基坑施工的重要組成，基坑支護主要是在考慮地下結構施工特征及基坑周邊環(huán)境安全等因素的基礎上，通過專業(yè)的支護手段，對基坑側壁及周邊環(huán)境進行支擋、加固、保護的作業(yè)過程。其根本目的在于保證基坑施工安全性，為建筑工程后續(xù)施工創(chuàng)造良好環(huán)境。結合建筑施工實際可知，建筑工程基坑支護施工具有施工環(huán)境復雜、專業(yè)性較強、質(zhì)量要求較高的特點。

在項目施工中，工程建設區(qū)域的地質(zhì)基礎、土水文條件、地質(zhì)結構均有較大差異，這些環(huán)境層面的差異大大增加了基坑支護施工的復雜程度，并對支護技術的選擇和應用造成一定影響。故而出于施工安全性考慮，在基坑支護初期階段，需系統(tǒng)開展施工區(qū)域的環(huán)境勘測，準確掌握基坑施工技術地質(zhì)、水文、地貌、氣候等因素，為工程支護設計及后續(xù)施工奠定良好基礎。建筑基坑支護施工的專業(yè)性表現(xiàn)在兩個層面，一是當前建筑工程基坑支護施工的技術方法逐漸多樣，除樁體支護、土層錨桿支護外，土釘墻、地下連續(xù)墻等都是基坑支護中較為常用的技術方法，這些技術方法本身具有專業(yè)性要求高的特點。二是在具體的基坑支護施工中，施工人員需結合工程建設有利條件和限制因素，及時地調(diào)整施工技術和路線方案，并對基坑支護施工內(nèi)容進行優(yōu)化，這些施工內(nèi)容的變更專業(yè)性較強，對項目施工質(zhì)量和效益具有較大影響。此外，當前建筑施工規(guī)模不斷擴大，對于基坑承載力的要求不斷提升?；又ёo施工直接關系著坑底作業(yè)施工的安全性，且對于基坑整體的質(zhì)量具有較大影響。項目施工中，以較高的質(zhì)量要求控制基坑支護施工，能保證建筑基礎結構的承載能力，為建筑工程項目創(chuàng)造穩(wěn)定基礎，有助于建筑工程的質(zhì)量提升和持續(xù)發(fā)展。

2、建筑基坑支護作業(yè)安全問題

2.1 支護結構力學參數(shù)與實際情況不符

力學參數(shù)是建筑基坑支護結構設計中需要考慮的關鍵因素，直接關系著支護結構的穩(wěn)定性，對于項目施工的安全性具有較大影響，故而需結合復雜地質(zhì)情況，對土體壓力和支護結構力學參數(shù)進行合理計算。現(xiàn)階段，建筑基坑支護中存在支護結構力學參數(shù)與實際情況不符的問題;這是因為基坑支護結構力學參數(shù)的選擇較為困難，基坑開挖后，施工區(qū)域土層結構會發(fā)生較大變化，其土層含水率、粘聚力等因素也會隨之改變，且這種變化具有動態(tài)性的特征，這使得項目設計、施工人員很難準確掌握土層力學參數(shù)，針對支護結構物理參數(shù)的設計造成較大影響。譬如在基層支護結構設計中，若內(nèi)摩擦角存在5°左右的差值，則除主動土壓力外，原土體的內(nèi)在粘聚力也會隨著土層開挖而改變，這樣基坑支護初期設計的結構體系在力學性能層面就會與實際情況出現(xiàn)較大誤差，降低了支護體系應用的實際效果。

2.2 土地取樣不完全

土體取樣是基坑支護施工初期工作的重要內(nèi)容，科學設計土體取樣方案，并按照相關標準要求進行規(guī)范取樣，能實現(xiàn)土地物理學參數(shù)的準確把控，從源頭上提升基坑支護體系的應用效果。但是在實際取樣分析中，基坑土特產(chǎn)取樣的鉆孔數(shù)量較少，且鉆孔區(qū)域較為集中，這使得所選擇的土樣不具有代表性，難以反映土層物理學參數(shù)的實際情況。最終影響了基坑支護體系的設計質(zhì)量和應用效果，降低了基坑支護體系的適應性和可行性。

2.3 對基坑開挖空間效應考慮不足

建筑工程基坑開挖存在一定的空間效益，具體表現(xiàn)為基坑開挖會破壞施工區(qū)域原有的土層結構，并對基坑周邊區(qū)域造成擾動，尤其是在土層結構內(nèi)應力發(fā)生改變后，基坑邊坡失穩(wěn)的狀況較為常見。在基坑邊坡失穩(wěn)問題中，傳統(tǒng)施工模式采用平面應變的處理方法，這種處理方式忽視了對基坑開挖空間效益的考慮。即在基坑開挖施工中，雖然平面應變處理方式能滿足細長條基坑失穩(wěn)問題的防控需要，但是在一些長方形或接近長方形的基坑中，這種平面應變方式難以滿足基坑失穩(wěn)問題防控需要。新時期，為保證基坑施工安全性，在基坑開挖及支護階段，還應在平面應變處理的基礎上，系統(tǒng)考慮基坑開挖的空間效應，然后系統(tǒng)化地進行支護體系的優(yōu)化調(diào)整，解決基坑失穩(wěn)問題。

2.4 基坑支護監(jiān)測不到位

考慮到建筑基坑施工環(huán)境的復雜性，在基坑施工階段，就必須系統(tǒng)開展基坑開挖、支護施工的全面監(jiān)測，減少環(huán)境因素對項目施工質(zhì)量的影響。目前建筑工程基坑開挖、支護施工已經(jīng)開展了一定的施工監(jiān)測工作，但這些施工監(jiān)測工作的作用發(fā)揮相對有限。部分基坑項目施工中設計的監(jiān)測點位相對有限，且對于現(xiàn)代自動化、信息化監(jiān)測設備的應用較少，這使得基坑支護檢測的結果不全面、不及時，甚至受監(jiān)測點位設置不當?shù)纫蛩氐挠绊?，部分監(jiān)測結果的精準度不夠，難以對基坑支護工作形成有效指導。基坑支護監(jiān)測對于預測預警工作的落實不到位，這主要是受到了監(jiān)測預警值設置不夠科學、監(jiān)測信息整合分析不及時等因素的影響。新時期，有必要在相關規(guī)范的指導下，結合項目實際情況，科學地設計基坑支護監(jiān)測預警值，實現(xiàn)基坑支護的全面檢測和預警管理。

3、建筑基坑支護工程支護技術類型

3.1 樁體支護

作為建筑工程支護中較為常用的支護方式，樁體支護包含了排樁圍護、鋼板樁支護、護坡樁支護等多種具體的支護技術形態(tài)。

排樁圍護多使用鋼筋混凝土排樁技術，該技術不僅重視樁體結構的系統(tǒng)設計，而且對于樁體位置的布置提出較高要求;通過嚴格控制各樁疏密距離，有效確保了基坑支護結構的穩(wěn)定性與安全性。鋼板樁支護技術具有支護、擋水的雙重作用。在建筑基坑支護施工中，使用鋼板樁支護技術，先應進行項目施工區(qū)域土層地質(zhì)情況的有效分析，嚴格挑選鋼板規(guī)格、型號，然后結合項目的設計標準進行鋼材料切割，這樣能有效滿足項目基坑支護需要。值得注意的是，在鋼板樁支護中，需在鋼板上設置鎖扣，這樣能得到連續(xù)、穩(wěn)固、整體的鋼板墻，滿足基坑支護實際需要。護坡樁支護多按照定位、沖孔、制作鋼筋籠、澆筑混凝土的順序進行樁體施工。在護坡樁測放定位階段，要求按照實際需要控制中心樁誤差，避免樁體位置發(fā)生較大偏移;同時采用沖擊式鉆機設備成孔中，還需重視鉆頭與樁中心位置的誤差控制，要求兩者的誤差保持在5cm以內(nèi);此外應在保證鋼筋質(zhì)量的同時，規(guī)范制作、焊接鋼筋籠，確保鋼筋籠整體性;完成鋼筋籠吊放后，還需規(guī)范開展注漿施工工作，該環(huán)節(jié)應重視漿液性能、注漿速度、注漿壓力、振搗等要素的控制，提升整體成樁質(zhì)量，進而達到良好的防護效果。

3.2 土層錨桿支護

土層錨桿支護在建筑工程基坑支護中的應用較多，該支護技術充分考慮了施工區(qū)域的地質(zhì)、水文環(huán)境特征，然后以此為基礎進行錨桿支護結構設計和物理學參數(shù)計算，保證了支護結構的科學性、合理性。土層錨桿支護施工中，先需要進行施工期區(qū)域的勘察，并結合項目建設標準進行錨桿檢查，這樣能為項目后期的支護施工創(chuàng)造良好條件。在土層錨桿具體的支護施工階段，施工人員先需規(guī)范開展準備工作，在完后項目測量放線后，按照成孔、拉桿安裝、灌注、張拉鎖定的順序進行施工，保證土層錨桿支護的規(guī)范性。出于提升提成錨桿支護施工質(zhì)量考慮，要求加強具體施工階段的細節(jié)管理。如在錨桿成孔階段，若采用水壓沖擊成孔方式，則其成孔水壓應保持在0.15～0.30MPa;同時對孔內(nèi)錨桿進行注漿加固時，要求通過Φ30mm鋼管或膠皮管實施注漿，控制注漿管與孔底的距離保持在50～100mm;此外為保證土層錨桿支護結構受力狀況良好，要求當砂漿達到設計強度70～80%時實施張拉操作，土層錨桿張拉通過液壓千斤頂進行，這樣有效地保證了支護結構的整體性，滿足了基坑安全施工需要。

3.3 地下連續(xù)墻支護

地下連續(xù)墻支護不僅具有支護能力強、防水效果突出的特點，而且整體的振動較小，剛度較大。具體施工階段，應科學選擇混凝土澆筑原料，進行混凝土的配置管理，以此來保證混凝土的流動性、和易性和坍落度。在連續(xù)墻混凝土澆筑階段，要求按照連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑的方式進行施工，在具體施工中應重視澆筑砼的振動管理，通常振搗棒插入深度控制在50cm以上，且振搗棒插入點間距應保持在其作用間距的1.5倍以內(nèi)，嚴禁振搗施工對模板及連續(xù)墻中的鋼筋造成擾動。在連續(xù)墻養(yǎng)護中，應做好保溫、保濕管理工作，消除連續(xù)墻裂縫，在保證連續(xù)墻整體性的基礎上，提升連續(xù)墻的支撐和防滲效果。

4、建筑基坑支護工程安全技術要點

4.1 加強基坑支護設計

基坑支護施工直接關系著基坑作業(yè)的質(zhì)量與安全，要求源頭上提升基坑支護的效果，保證基坑支護施工安全性，就必須在規(guī)范開展施工區(qū)域地質(zhì)、水文勘察的基礎上，加強對基坑支護體系的設計。在基坑設計階段，先應注重設計中關鍵問題的有效分析，在土體取樣及參數(shù)選擇階段，要求施工單位選擇具有豐富經(jīng)驗的工作人員進行取樣，在考慮深基坑土體結構復雜性的基礎上實施多點取樣，確保所選擇的土壤樣品具有代表性。在完成土體取樣后，結合實際情況分析土層的力學參數(shù)，并科學設計具有較強承載能力的支護體系。開展基坑支護設計工作，還需要深層次分析支護結構使用階段的影響因素，并規(guī)范開展相關計算工作，如在土層壓力計算中，應通過影響因素分析和計算，消除單純分析主動、被動、靜止條件等極限狀態(tài)所帶來的片面性，而在支護結構力學參數(shù)計算中，需考慮建筑基坑工程的漸變因素，提升支護體系設計質(zhì)量。此外實施基坑支護設計還需要考慮基坑支護的空間效應，如基坑開挖過程中還在空間層面發(fā)生位移，這種位移變化會使得項目支撐體系失穩(wěn)，對此應通過空間因素分析考慮這種漸變因素，在弱化漸變因素影響的基礎上，提升支護設計的綜合效益。在基坑支護設計具體內(nèi)容層面，注重基坑項目的概念設計，該設計環(huán)節(jié)中，應結合基坑挖深、場地地質(zhì)條件等因素，確定深基坑支護的技術等級。項目設計人員需以地質(zhì)勘察結果作為主要依據(jù)，進行設計參數(shù)的選擇和計算?；又ёo計算包含樁體嵌固長度、錨索支護長度、土釘支護長度與設計拉力等要素多元要素的具體計算，實際計算工作需通過現(xiàn)代信息技術軟件完成，保證計算結果真實準確。開展施工圖設計，要求在精準設計通用及常用大樣圖的基礎上，繪制特殊部位大樣圖，明確具體施工工序，保證基坑支護規(guī)范性，提升基坑支護施工的安全性。

4.2 基坑降水、排水管理

水環(huán)境對基坑支護施工效果具有較大影響，科學實施基坑防水、排水手工，能有效保證基坑支護施工的安全性?，F(xiàn)階段，基坑降水施工方式較多，施工專業(yè)性較強。以井點江水為例，施工人員需要沿著基坑周邊鉆孔，并通過設置抽水管方式抽取地下水，地下水位較低時，井點降水方式的適用性較強，其能在減少基坑突涌問題的基礎上，實現(xiàn)基坑土壤的固結處理，這有效保證了基坑土層結構的穩(wěn)定性，為基坑支護工作開展創(chuàng)造了良好環(huán)境，提升了基坑支護的安全性。明溝降水也是基坑降水的常用方式，其需要基坑內(nèi)外設置排水溝，然后按照間隔20～30m的要求在基坑四周設置集水井，這大大減少了基坑本身的變形問題，降低了基坑支護結構的設計及應用的技術難度，促進了基坑支護工作的高效開展，提升了整體支護的安全性。

4.3 實施基坑支護施工過程全要素控制

基坑支護施工受前期開挖、支護設計施工、基坑環(huán)境等諸多因素的影響，這些因素直接關系著基坑支護的穩(wěn)定性和安全性。故而應從基坑項目施工的全過程出發(fā)，進行各施工要素的細化管理，以此來保證基坑支護的安全性。在基坑開挖施工之初，要求系統(tǒng)分析施工圖紙，對施工環(huán)境、地質(zhì)條件等因素進行細致勘察，實際勘察中，除掌握基坑施工區(qū)域土層地質(zhì)條件外，還需要了解施工區(qū)域地下水賦存情況，為基坑開挖和支護提供有效指導。施工人員應按照由上到下的原則進行連續(xù)開挖施工，同時嚴格控制開挖參數(shù)，嚴禁出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。其三，基坑邊堆放建筑材料容易對基坑的支護結構造成影響，對此嚴禁在基坑邊堆放大量的土方和建筑材料，即便需要堆放相關材料，也需要保證堆料與基坑邊緣保持在2m以上，堆料的高度不超過1.5m。其四，施工人員應結合基坑地質(zhì)水文條件，進行支護體系的設計應用，另外完成基坑支護后，應在基坑周邊需要設置安全防護欄和相應的安全標志，保證基坑支護設施有效，為基坑后續(xù)內(nèi)容施工創(chuàng)造良好環(huán)境。

4.4 加強基坑支護監(jiān)測

要進一步提升基坑支護施工的安全效益，在實際施工中，還應積極開展基坑監(jiān)測工作。通?；訖z測按照《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》GB50497-2009執(zhí)行。在實際檢測中，除開展基坑支護結構監(jiān)測外，還需要監(jiān)測基坑周邊的環(huán)境。其中在基坑支護結構監(jiān)測中，除設計樁頂水平位移及沉降監(jiān)測點外，還應對支護結構的深層水平位移情況進行測量?；又ёo結構支撐軸力監(jiān)測中，應結合支護結構的施工情況，重視鋼筋計、軸力計的配置和使用?；又苓叚h(huán)境監(jiān)測中，重點監(jiān)測地表垂直位移和管線沉降，同時對建筑物沉降、傾斜情況進行監(jiān)測，實際監(jiān)測中設置必要的檢測報警值，這樣才能實現(xiàn)基坑支護施工的全面檢測，保證基坑支護結構的有效性、安全性。值得注意的是，在實施基坑支護監(jiān)測的同時，應積極開展監(jiān)測成果的分析和處理。如在地表沉降監(jiān)測結果分析中，應系統(tǒng)掌握各測點的沉降或隆起變化，為支護體系的設計應用奠定良好基礎。

結語：

基坑支護施工質(zhì)量對于建筑基坑后續(xù)施工作業(yè)具有較大影響，并且直接關系著建筑整體的施工質(zhì)量。新時期，施工人員只有深刻認識到基坑支護施工的特征和問題，結合實際情況深化支護施工安全技術應用，才能有效提升基坑支護施工質(zhì)量，保證基坑支護安全性，進而創(chuàng)造安全、穩(wěn)定基礎，促進建筑工程有序發(fā)展。

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