深基坑支護(hù)與巖土勘察技術(shù)探討

王培龍

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心黑龍江總隊，哈爾濱150040）

1 深基坑支護(hù)與巖土勘察概述

1.1 深基坑支護(hù)

深基坑支護(hù)指的是為增強地下結(jié)構(gòu)施工與周邊環(huán)境安全性而利用支擋措施與加固措施保護(hù)深基坑側(cè)壁及周圍環(huán)境的施工方法[1]。在施工過程中，深基坑工程的穩(wěn)定性較差，易出現(xiàn)安全問題，加強深基坑支護(hù)有利于減少安全問題的發(fā)生，也有利于提高施工質(zhì)量，保障施工人員的人身安全。在深基坑支護(hù)施工中，常用支擋型支護(hù)與加固型支護(hù)這兩種支護(hù)方式。其中，支擋型支護(hù)包括排樁支護(hù)，比較適用于地質(zhì)條件好的深基坑；鉆孔灌注樁支護(hù)適用于地質(zhì)條件差的深基坑。施工人員也可以根據(jù)實際需求將不同的方式結(jié)合起來，優(yōu)化支護(hù)效果。

加固型支護(hù)包括水泥攪拌樁支護(hù)等方式，比較適用于軟土地基施工，成本相對較低。深基坑支護(hù)是建筑工程施工的重要環(huán)節(jié)，具有復(fù)雜性、技術(shù)性強等特點。首先，深基坑支護(hù)對施工人員有較高的要求，需提高施工人員的技術(shù)水平。同時，地下復(fù)雜的管線分布等因素會增加深基坑支護(hù)施工的難度。其次，深基坑支護(hù)的施工周期較長，會受到地質(zhì)、氣候等自然因素的影響，也會受到人為因素的影響，需加強風(fēng)險控制。

1.2 巖土勘察

巖土勘察指的是根據(jù)建設(shè)工程的具體要求分析和評價建設(shè)場地的地質(zhì)、環(huán)境特征以及巖土條件，并編制勘察文件[2]。巖土勘察的主要任務(wù)包括分析建筑區(qū)域的地形、地貌、水文以及氣象等自然條件；分析建筑區(qū)域的滑坡、岸邊沖刷、崩塌以及巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象及其對建筑穩(wěn)定性的危害；分析地基巖土層的構(gòu)造、成因、埋藏分布以及土質(zhì)類型等情況；分析建筑物地基土層的物理學(xué)性質(zhì)及其可能會出現(xiàn)的變化；分析地下水的類型、水質(zhì)、分布、埋深以及變化等情況；根據(jù)設(shè)計要求與施工要求評價地基的地質(zhì)條件并提出合理化建議；針對不利于建筑施工的巖土層制訂科學(xué)的處理方案。

2 深基坑支護(hù)與巖土勘察常見問題

2.1 深基坑支護(hù)中的問題

深基坑支護(hù)施工中存在的問題主要包括材料質(zhì)量問題、機械設(shè)備問題、開挖問題等。第一，部分施工單位為了獲取更高的經(jīng)濟效益會選擇價格低廉的劣質(zhì)材料，嚴(yán)重影響深基坑的支護(hù)效果。第二，機械設(shè)備會影響到深基坑支護(hù)的施工效率，施工單位需科學(xué)選擇機械設(shè)備與支護(hù)設(shè)備。部分施工單位設(shè)備維養(yǎng)工作不到位，導(dǎo)致設(shè)備在使用時出現(xiàn)問題，且部分施工人員的設(shè)備操作水平不高，降低了施工效率。第三，深基坑支護(hù)施工中存在坡度不合理等問題，導(dǎo)致支護(hù)效果不佳。第四，在施工時，施工技術(shù)水平較低等因素會影響支護(hù)質(zhì)量。

2.2 巖土勘察問題

巖土勘察工作是進(jìn)行深基坑施工的前提與基礎(chǔ)，進(jìn)行巖土勘察可以明確施工地質(zhì)條件，優(yōu)化深基坑支護(hù)方案。但是，巖土勘察工作中也存在一些問題。首先，巖土勘察人員的專業(yè)能力有待提升，沒有做好數(shù)據(jù)收集與處理工作，導(dǎo)致巖土勘察結(jié)果與實際條件有較大的誤差。其次，巖土勘察工作較為復(fù)雜，無論是地質(zhì)條件還是水文條件都具有較大的不確定性，若沒有做好現(xiàn)場勘察工作與后期數(shù)據(jù)處理工作，將無法準(zhǔn)確判斷地質(zhì)條件。此外，巖土勘察機制不完善，無法有效約束巖土勘察工作，也無法為巖土勘察提供科學(xué)指導(dǎo)，降低了巖土勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 深基坑支護(hù)的技術(shù)要點

3.1 施工要點

首先，在進(jìn)行深基坑支護(hù)施工之前，需根據(jù)相關(guān)要求做好施工準(zhǔn)備。施工單位應(yīng)綜合分析深基坑支護(hù)施工區(qū)域的地質(zhì)條件，做好施工區(qū)域勘察工作。之后需要根據(jù)勘察報告分析深基坑施工方案的科學(xué)性與合理性，不斷優(yōu)化施工方案。其次，施工單位應(yīng)做好土方開挖工作。土方開挖的質(zhì)量在一定程度上決定著深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，施工單位需根據(jù)實際情況開挖土方，保障開挖質(zhì)量并及時將土體開挖出去，做好環(huán)保工作。

3.2 施工技術(shù)

3.2.1 土釘支護(hù)技術(shù)

土釘支護(hù)技術(shù)的邊坡加固作用較為突出，是常用的深基坑支護(hù)技術(shù)。在深基坑施工時，土體很容易受到彎矩作用的影響，繼而出現(xiàn)變形的情況，而利用土釘支護(hù)技術(shù)可以增強土體的強度、抗拉能力、穩(wěn)定性與韌性，有利于加固邊坡（其原理如圖1所示）。施工單位在應(yīng)用土釘支護(hù)技術(shù)時，應(yīng)先根據(jù)需求進(jìn)行土釘拉拔試驗，測量土釘?shù)膶嶋H拉拔力，之后再進(jìn)行注漿。在注漿前，施工人員需優(yōu)化漿液水灰比，并添加適量的外加劑，從而優(yōu)化漿液性能。在注漿時，施工人員需控制注漿的力度與體積，注漿后需進(jìn)行補漿，當(dāng)漿液初凝時停止補漿。

圖1 土釘支護(hù)原理

3.2.2 鋼板樁支護(hù)技術(shù)

由于鋼板樁支護(hù)技術(shù)具有靈活性強、強度高等特點，所以在深基坑支護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用。同時，鋼板樁的類型較多，常用的鋼板樁有U 形鋼板樁、H 形鋼板樁以及Z 形鋼板樁，施工人員需根據(jù)深基坑支護(hù)需求選擇合適的鋼板樁。為了進(jìn)一步提升深基坑支護(hù)效果，施工單位在應(yīng)用鋼板樁施工時可以結(jié)合外拉錨墊板或內(nèi)支撐型鋼。此外，在深基坑施工結(jié)束后，施工單位也可以重復(fù)利用鋼板。但是，鋼板樁支護(hù)會受到地下水的影響，因此，需通過有效措施加強防水。

3.2.3 土層錨桿支護(hù)技術(shù)

土層錨桿簡稱為土錨桿，指的是在深基坑未開挖的土層當(dāng)中鉆孔，當(dāng)孔深達(dá)到要求后在孔內(nèi)放置鋼管、鋼筋、鋼絞線以及鋼絲束等材料，并灌入化學(xué)漿液或泥漿，從而形成拉拔力強的錨桿。土層錨桿支護(hù)技術(shù)中，錨桿的端部與護(hù)壁樁是聯(lián)結(jié)在一起的，可以有效避免土壁坍塌或滑坡，同時應(yīng)用土層錨桿支護(hù)技術(shù)不需要在深基坑當(dāng)中設(shè)置支撐，可以為深基坑施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。

3.2.4 排樁支護(hù)技術(shù)

排樁支護(hù)主要是由支護(hù)樁、防滲帷幕以及支撐共同構(gòu)成的。常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)有很多，例如，內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨桿式支護(hù)結(jié)構(gòu)以及拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)等。一般情況下，會將排樁支護(hù)應(yīng)用在基坑側(cè)壁安全等級為一級、二級以及三級的深基坑支護(hù)施工中，也可以將排樁支護(hù)應(yīng)用在可采用止水帷幕的深基坑施工中。排樁支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵功能是排土，在進(jìn)行排樁支護(hù)施工時，施工人員需優(yōu)化使樁與樁的間距。

3.2.5 地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)

地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)指的是利用挖槽機械在地面開挖深槽，并在深槽當(dāng)中放置鋼筋籠，之后利用導(dǎo)管法灌筑水下混凝土，形成單元槽段，繼而形成連續(xù)的鋼筋混凝土墻壁，發(fā)揮地下連續(xù)墻的防滲、截水、擋水以及承重等作用。相比于其他深基坑支護(hù)技術(shù)，地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)的墻體剛度與整體性較好，且施工振動較小、施工效率較高，適用范圍較為廣泛。例如，地下室、地下停車場等工程施工時都會應(yīng)用地下連續(xù)墻支護(hù)施工技術(shù)。在施工時，地下連續(xù)墻支護(hù)施工的環(huán)節(jié)較多，如筑導(dǎo)墻、挖掘溝槽、制備鋼筋籠以及澆筑混凝土等，需把控好每一個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量。

3.2.6 鉆孔灌注樁支護(hù)技術(shù)

鉆孔灌注樁施工指的是在施工現(xiàn)場利用機械設(shè)備進(jìn)行鉆孔，通過鋼管擠土以及人力挖掘等手段在深基坑當(dāng)中形成樁孔，并在樁孔當(dāng)中放置鋼筋籠進(jìn)行混凝土灌注，從而形成支護(hù)。工程實踐中，鉆孔灌注樁施工的振動與噪聲較小，可以減小施工對建筑工程周圍環(huán)境的影響，且鉆孔以及混凝土澆筑等環(huán)節(jié)可以增強支護(hù)體系的強度、剛度與穩(wěn)定性。但是，鉆孔灌注樁施工可能會造成水土流失，需利用旋噴樁、水泥攪拌樁等方式做好擋水工作。常用的鉆孔灌注樁施工方法有泥漿護(hù)壁施工法以及全套管施工法兩種。在應(yīng)用泥漿護(hù)壁施工法時，需平整場地、制備泥漿、埋設(shè)護(hù)筒、構(gòu)建工作平臺、安裝鉆機、鉆孔、清孔、放置鋼筋籠、灌注水下混凝土，最后再將護(hù)筒拔出來。在應(yīng)用全套管施工法時，施工人員應(yīng)平整場地、構(gòu)建工作平臺、安裝鉆機、鉆孔、放置鋼筋籠與導(dǎo)管、澆筑混凝土，最后將套管拉出來。

4 巖土勘察技術(shù)分析

4.1 準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行巖土勘察之前，需做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。首先，需選擇一支專業(yè)的巖土勘察隊伍，完善勘察設(shè)施。其次，為了避免返工，需明確巖土勘察的前提條件與保障，減少資源浪費。此外，需科學(xué)劃分巖土勘察的階段與內(nèi)容，優(yōu)化初步勘察、選擇場地勘察以及詳細(xì)勘察等各個環(huán)節(jié)。

4.2 明確鉆孔間距

巖土勘察人員需根據(jù)相關(guān)規(guī)定明確鉆孔的間距。一般情況下，安全等級越高的建筑，鉆孔間距就越小。巖土勘察人員需要將高層建筑的勘察間距控制在15～35 m。在實際勘察中，勘察人員需根據(jù)自身經(jīng)驗分析地表構(gòu)造，若基礎(chǔ)埋深較深的話需要合理縮小鉆孔間距。若地表構(gòu)造簡單且基礎(chǔ)埋深較淺，可以適當(dāng)擴大鉆孔間距。明確鉆孔間距后，需要科學(xué)選擇布孔位置。巖土勘察人員需綜合分析地貌特點與建筑物的條件，在地貌交接位置多設(shè)置一些勘察點。

4.3 明確鉆孔深度

探測孔需具備承受應(yīng)力層的能力。在鉆孔時，巖土勘察人員需確保探測孔的深度符合要求，若利用樁基或筏基就需要使探測孔的深度大于壓縮層的下限[3]。在鉆孔時，樁基長短、基礎(chǔ)埋藏深度以及壓縮層深度等因素都會影響到探測孔的深度。因此，若無特別要求，設(shè)計人員在設(shè)計基礎(chǔ)埋深時需要將建筑物高度的估算值當(dāng)作已知量。同時，在應(yīng)用樁基時，需預(yù)計樁基長度，測量建筑荷載。設(shè)計人員也需要根據(jù)勘察規(guī)范、地基規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)估算壓縮層的深度。在明確孔深時，巖土勘察人員不僅需要考慮相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計圖紙，也需要考慮實際情況。

4.4 做好勘探、取樣工作

勘探取樣可以為后續(xù)的實驗奠定基礎(chǔ)。一般情況下，巖土勘察人員可以利用勘探、取樣等方式分析地質(zhì)條件，常用的方法有物探法、鉆探法以及坑探法。

4.5 進(jìn)行原位測試與實驗室試驗

在進(jìn)行巖土分析與評價時需進(jìn)行原位測試與實驗室試驗，通過原位測試明確宏觀結(jié)構(gòu)的巖石性質(zhì)與土壤性質(zhì)，利用實驗室試驗控制應(yīng)力與應(yīng)變等測試條件，但是成本相對較高。

5 結(jié)語

綜上所述，巖土勘察是進(jìn)行深基坑支護(hù)施工的前提與基礎(chǔ)，施工單位應(yīng)明確施工中的問題，并靈活應(yīng)用土釘支護(hù)技術(shù)、排樁支護(hù)技術(shù)、鋼板樁支護(hù)技術(shù)等深基坑支護(hù)技術(shù)并做好巖土勘察的準(zhǔn)備工作與鉆孔工作，為工程后續(xù)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。