建筑工程基坑圍護(hù)施工技術(shù)分析

劉海江

（山東宇通路橋集團(tuán)有限公司， 山東 廣饒 257300）

在建筑工程項(xiàng)目開展中基坑圍護(hù)技術(shù)是保證工程有序開展的關(guān)鍵， 基坑圍護(hù)工程施工給項(xiàng)目產(chǎn)生的影響很大， 只有不斷的提升技術(shù)的應(yīng)用效果， 減少不利因素給個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)造成的影響， 才能保證項(xiàng)目的可行性以及安全性。

1 基坑圍護(hù)施工技術(shù)發(fā)展情況

1) 基坑朝著垂直縱深發(fā)展。 當(dāng)前建筑領(lǐng)域的主要發(fā)展方向就是高層， 這與土地資源緊缺、 成本升高等方面存在直接的關(guān)系。 但是在這種建筑形式之下，基坑開挖深度不斷的增大， 尤其是很多建筑還都設(shè)有地下室， 使得基坑不斷向著垂直縱深的方向發(fā)展， 對技術(shù)、 工藝方面的要求不斷提高； 2) 基坑圍護(hù)的施工難度增大。 城市化進(jìn)程之下， 城市內(nèi)的土地成本價(jià)格不斷的攀升， 這是市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然結(jié)果。 但是在新型城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中， 尤其是一些特殊地質(zhì)條件，對現(xiàn)場施工產(chǎn)生很大的影響， 基坑圍護(hù)作業(yè)難度不斷的增大， 如果技術(shù)不到位或者管控不嚴(yán)格， 建筑安全性將無法保證； 3) 基坑的支護(hù)形式多種多樣。 當(dāng)前我國建筑工程技術(shù)處于高速發(fā)展之下， 基坑支護(hù)形式變得更加多樣化， 比如排樁、 地下連續(xù)墻、 水泥擋墻、 土釘墻等。 技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際情況確定合適的基坑支護(hù)形式， 以符合現(xiàn)場施工的要求， 如果選擇不定， 會給工程的順利實(shí)施帶來不利影響， 也會引發(fā)安全事故。

2 項(xiàng)目概述

2.1 工程概況

某工程項(xiàng)目在機(jī)場東南角， 建設(shè)面積達(dá)13450m。在本次工程基礎(chǔ)施工中， 應(yīng)用的預(yù)制混凝土方樁、 鉆孔灌注樁、 整體鋼筋混凝土閥形承臺形式。 根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求， 該項(xiàng)目為鋼筋混凝土勁性柱框架形式，輔樓、 報(bào)告廳設(shè)計(jì)為鋼結(jié)構(gòu)形式， 包含地下1 層、 地上9 層。 以設(shè)計(jì)方案的要求為基礎(chǔ)， 考慮到現(xiàn)場地質(zhì)條件， 場地自然地面標(biāo)高4.2m， 基底相對標(biāo)高 ～5.85m， 地下室基坑開挖深度為4.95m。

2.2 環(huán)境條件

本次建筑項(xiàng)目的周邊設(shè)有機(jī)場通道設(shè)施， 最近的位置僅有6.00m， 總體地質(zhì)條件復(fù)雜比較高， 基坑施工中， 會給周邊建筑物、 管線造成一定的影響。 地下室北側(cè)分布有一根D100 水管， 還有電纜線， 其距離大約在2.4m左右。 在項(xiàng)目的西側(cè)分布著機(jī)場道路，東、 南側(cè)有機(jī)場建筑群落。

2.3 地質(zhì)條件

該項(xiàng)目的地下靜置水位為地表以下0.3 ～0.8m之間， 給混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的侵蝕影響。 現(xiàn)場地質(zhì)條件為砂質(zhì)粉土， 透水性比較高， 其處于基坑開挖的深度范圍內(nèi)。 在開挖施工中， 容易發(fā)生流砂、 管涌等問題。 由此可見， 在現(xiàn)場采用放坡開挖的方式難以滿足要求， 應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場需要進(jìn)行基坑隔水、 坑內(nèi)降水等處理。

3 圍護(hù)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)工程的要求， 該項(xiàng)目的基坑開挖深度為4.95m， 特殊部位應(yīng)增加到6.45m， 達(dá)到施工質(zhì)量與安全之下， 應(yīng)結(jié)合基坑需要確定開挖深度， 對比如下兩套方案。

方案1: 復(fù)合土釘墻+水泥土攪拌樁重力壩+SMW 工法+支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。 該支護(hù)方案在施工，技術(shù)人員綜合分析現(xiàn)場的東北角的位置上有建筑物分布， 并且還有2 條高壓電纜， 必須加強(qiáng)保護(hù)， 是基坑開挖工程中應(yīng)用擋土結(jié)構(gòu)， 通過使用SMW 工法聯(lián)合型鋼共同支撐； 在南側(cè)， 施工空間比較充足， 并且地下沒有任何管線需要方法， 所以選取應(yīng)用復(fù)合土釘墻水泥攪拌站的形式， 其經(jīng)濟(jì)性好， 并且可以解決基坑止水問題， 確保開挖環(huán)節(jié)內(nèi)部積水不會超出要求， 安全性。 該圍護(hù)形式的優(yōu)勢是一次開挖完成， 現(xiàn)場施工操作便捷， 周期也比較短， 但是需要支撐較多的部位， 施工成本較高。

方案2: 復(fù)合土釘墻+水泥土攪拌樁封閉止水擋土內(nèi)套打鉆孔灌注樁+鋼管斜拋支撐。 基坑北側(cè)采用的是雙排攪拌樁的形式， 在內(nèi)部設(shè)置有600 鉆孔灌注樁， 東側(cè)為鉆孔灌注樁加雙排攪拌樁的形式， 南側(cè)應(yīng)用雙排攪拌樁止水帷幕加打5 層土釘墻的方式擋土處理。 對于基坑開挖深度增加的部位， 則應(yīng)通過雙排攪拌樁實(shí)現(xiàn)封閉處理。 該支護(hù)形式的優(yōu)勢是支撐數(shù)量少、 跨度小， 基坑位移量很小， 與方案1 對比， 成本比較低。 但是在施工中， 需要經(jīng)過二期開挖施工， 所以項(xiàng)目建設(shè)的周期比較長。 技術(shù)人員經(jīng)過多個(gè)方面的對比分析， 了解項(xiàng)目的技術(shù)要求， 分析成本、 環(huán)境等要素， 最終確定采用方案2 進(jìn)行基坑圍護(hù)施工。

4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)總體施工部署

圍護(hù)結(jié)構(gòu)總體施工工序見圖1。

圖1 施工工序圖

5 施工技術(shù)措施

5.1 攪拌樁

施工單位分析現(xiàn)場的情況， 選擇應(yīng)用國產(chǎn)雙頭攪拌機(jī)開展施工， 攪拌樁按照700@500mm的標(biāo)準(zhǔn)制作，樁身搭接尺寸為200mm。 選取使用普通32.5 的硅酸鹽水泥材料， 水泥加入比例為13%， 水灰比為0.55。根據(jù)工程施工要求， 注漿施工的壓力控制為0.4 ～0.6MPa。 現(xiàn)場施工應(yīng)遵循如下要點(diǎn): ①加強(qiáng)樁體定位控制， 將偏差控制在合理的范圍內(nèi)， 即5cm以內(nèi)， 樁身垂直度偏差在1.5%以內(nèi)； ②注漿攪拌機(jī)鉆進(jìn)施工，注漿連續(xù)開展， 如果因?yàn)槟撤N原因造成的攪拌頭下沉到斷面以下1.0m的位置上， 應(yīng)緩慢注漿攪拌； ③在注漿施工中， 保持均勻、 慢速的要求， 且漿液量達(dá)到均勻性要求， 在施工后， 漿液使用完畢； ④為了防止發(fā)生離析的問題， 應(yīng)持續(xù)性攪拌處理； ⑤嚴(yán)格落實(shí)預(yù)攪下切速度， 確保水泥漿液的均勻性； ⑥為了提高樁體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與整體性， 應(yīng)在噴漿到出口后， 連續(xù)噴漿底座30s， 確保其整體結(jié)構(gòu)到達(dá)頂端； ⑦現(xiàn)場施工應(yīng)加強(qiáng)控制， 禁止存在位移、 振動(dòng)、 傾斜等問題， 如果有任何問題， 需及時(shí)停機(jī)檢查， 并重進(jìn)施工； ⑧相鄰樁體搭接， 所有部位應(yīng)連續(xù)施工， 樁體施工間隔控制在24h 以內(nèi)， 避免因?yàn)閿嚢鑿?qiáng)度過高而導(dǎo)致鉆孔無法繼續(xù)進(jìn)行。

5.2 灌注樁

本次工程項(xiàng)目的灌注樁尺寸為600mm， 總計(jì)有80根， 樁長設(shè)計(jì)為10m， 采用C30 混凝土制作。 在灌注樁的施工中， 通過使用正循環(huán)鉆進(jìn)的作業(yè)方式， 泥漿循環(huán)通過自然造漿的方法進(jìn)行護(hù)壁施工。 泥漿比重在1.20 以內(nèi)， 沉渣厚度不足100mm。

5.2.1 施工要點(diǎn)

1) 鉆機(jī)成孔環(huán)節(jié)， 保持設(shè)備的水平、 穩(wěn)固， 并且鉆機(jī)垂線與孔中心線是重合的； 2) 根據(jù)需要選擇符合工程需要的鉆頭， 并且在鉆頭上安裝保護(hù)圈， 確保鉆進(jìn)時(shí)的穩(wěn)定性與牢固性； 3) 施工人員加強(qiáng)對鉆頭的檢查， 如果存在彎曲、 變形等問題， 應(yīng)及時(shí)更換； 4) 開孔、 轉(zhuǎn)換層在施工中， 應(yīng)采取輕壓慢轉(zhuǎn)的方法； 鉆入時(shí)存在障礙物， 應(yīng)及時(shí)采取措施處理， 不會存在盲目鉆進(jìn)的情況； 鉆桿保持穩(wěn)定性， 不能存在晃動(dòng)等情況； 5) 鉆孔部位存在偏斜的情況下， 應(yīng)及時(shí)糾正孔位， 不會發(fā)生偏斜嚴(yán)重的情況； 6) 配制符合現(xiàn)場需要的泥漿材料， 有效的預(yù)防發(fā)生縮頸、 塌孔等問題； 7) 增加鉆頭直徑檢測的頻率， 一旦存在磨損嚴(yán)重的情況， 應(yīng)及時(shí)修復(fù)處理， 避免因?yàn)橹睆讲缓细穸绊戙@孔質(zhì)量； 8) 清孔采取兩次進(jìn)行， 底部沉渣厚度不超過100mm， 以免給工程施工產(chǎn)生任何影響； 9) 原材料供應(yīng)齊全， 材料驗(yàn)收報(bào)告真實(shí)、 準(zhǔn)確、各項(xiàng)指標(biāo)符合要求； 10) 原材料進(jìn)入到現(xiàn)場后， 應(yīng)符合工程的要求， 對于存疑的材料， 需要通過第三方機(jī)構(gòu)檢測確認(rèn)； 11) 成孔、 清渣、 灌注、 鋼筋籠制作等都要加強(qiáng)檢測， 符合工程的要求， 并且做好各項(xiàng)記錄工作； 12) 做好質(zhì)量檢查與驗(yàn)收管理， 整理相關(guān)的資料， 并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范開展施工， 加強(qiáng)樁孔試驗(yàn)檢測；13) 混凝土初灌量在導(dǎo)管一次性埋入1.3m以上； 14) 灌注作業(yè)保持連續(xù)進(jìn)行， 并落實(shí)內(nèi)部的混凝土高度灌注處理， 如果灌注混凝土表面合格， 應(yīng)及時(shí)拆除導(dǎo)管。

5.2.2 工序搭接時(shí)間控制

因?yàn)楸敬喂こ添?xiàng)目中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的東北兩側(cè)攪拌樁內(nèi)部需要套達(dá)鉆孔灌注樁， 所以在施工環(huán)節(jié)需要做好兩側(cè)的控制， 對提升工程質(zhì)量水平有益。 如果搭接時(shí)間相對較短， 因?yàn)閿嚢铇娥B(yǎng)護(hù)施工不到位， 極易造成強(qiáng)度不合格， 對護(hù)壁效果產(chǎn)生不利的影響； 如果搭接時(shí)間比較長， 出現(xiàn)水泥攪拌樁強(qiáng)度過高的情況， 鉆孔灌注樁的成孔作業(yè)難度較高， 施工速度會比較低。 結(jié)合圍護(hù)工程的設(shè)計(jì)方案， 考慮到現(xiàn)場的具體情況， 水泥攪拌樁經(jīng)過施工的5 ～7d， 進(jìn)行鉆孔灌注樁的作業(yè)施工， 應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制， 垂直度合格， 完全滿足鉆孔灌注樁標(biāo)準(zhǔn)要求， 達(dá)到相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.3 土釘墻

在本次工程的實(shí)施中， 攪拌樁灌注結(jié)束后養(yǎng)護(hù)28d 的時(shí)間， 對現(xiàn)場進(jìn)行分層搭設(shè)土釘施工。 土釘?shù)闹谱鞑牧蠟棣?8x3.5 的鋼管， 并在端部設(shè)置倒刺。 在基坑施工的高度上， 布置有5 排土釘結(jié)構(gòu)， 水平間距1.0m， 采取梅花形的布置方式。 將全部鋼管壓入到內(nèi)部后， 應(yīng)立即開始注入漿液施工。 水泥漿液的水灰比為0.55 以內(nèi)， 并加入2%的水玻璃。 嚴(yán)格控制注漿施工壓力， 保持在0.3MPa以內(nèi)， 具體施工要點(diǎn)如下。

1) 注漿工作結(jié)束后， 及時(shí)噴射第一層混凝土面結(jié)構(gòu)， 厚度設(shè)定為3cm， 并綁扎鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)； 檢測合格后， 開始噴射第二層， 厚度設(shè)定為7cm。 注漿施工結(jié)束后， 應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)， 以不少于36h 為標(biāo)準(zhǔn)， 直到達(dá)到開挖深度的標(biāo)準(zhǔn)。 混凝土使用C20 材料制作， 水灰比為0.45， 制作厚度為100mm。 鋼筋網(wǎng)的連接穩(wěn)定性合格， 通過綁扎方式連接， 上下層采用點(diǎn)焊方式。

2) 土釘、 噴射混凝土應(yīng)連續(xù)進(jìn)行， 且在12h 內(nèi)完成。 土釘與鋼筋、 網(wǎng)片、 墊塊等穩(wěn)定的連接， 且綁扎搭接的長度控制在30mm以內(nèi)， 加強(qiáng)筋搭接作業(yè)的長度控制在10d 以上， 達(dá)到穩(wěn)定連接的效果。

5.4 輕型井點(diǎn)降水

技術(shù)人員通過對現(xiàn)場開挖情況的分析， 通過深入分析討論， 最終在沿著基坑周邊布置3 套輕型井點(diǎn)的方式， 在基坑中間部位上布置有1 套輕型井點(diǎn)。 根據(jù)降水的需要設(shè)置井點(diǎn)數(shù)量、 距離等參數(shù)， 同時(shí)在10d降水之后， 內(nèi)部水深完全達(dá)到施工的要求， 不會影響工程質(zhì)量。

5.5 土方開挖

在本次工程項(xiàng)目中， 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)， 土方分為二期開挖施工， 按照南、 北兩側(cè)的順序進(jìn)行。 首先進(jìn)行南側(cè)開挖施工， 然后進(jìn)行北側(cè)開挖。 工況一: 南側(cè)采取分層開挖的施工方式， 并分層進(jìn)行土釘墻的施工。 在施工結(jié)束后， 進(jìn)行土方開挖施工， 可以采取大型挖掘機(jī)同時(shí)開挖的方式。 坑底通過使用中型挖掘機(jī)聯(lián)合人工方式進(jìn)行。 工況二: 南側(cè)基坑結(jié)構(gòu)的性能較好， 進(jìn)行北區(qū)西側(cè)開挖施工。 與南側(cè)開挖方式基本相同。 工況三: 在開挖工作中， 底板施工結(jié)束后， 開始進(jìn)行東北角的開挖施工， 采取逐層、 分層開挖的方法。 即放坡、 抽槽的方法確定工作面， 并設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)， 在安裝工作結(jié)束后， 進(jìn)行該部位上土體開挖到坑底， 并澆筑墊層結(jié)構(gòu)。 上述工作結(jié)束后， 檢查合格才能進(jìn)行下一道支撐結(jié)構(gòu)的開挖施工， 并把時(shí)剩余土體逐一開挖出來， 現(xiàn)場施工空間足夠， 后續(xù)工序可以順利開展。

5.6 鋼支撐的安裝與拆除

5.6.1 鋼支撐的安裝

本次工程因?yàn)榛游鞅苯欠植贾^多的建筑物，并且開挖深度比較大， 所以這一部位的開挖施工對圍護(hù)變形要求較高。 綜合這些方面分析， 在西北角應(yīng)用D609X16 鋼管斜支撐施工。 在斜支撐中間部位安裝到鋼立柱上， 采取焊接形式連接， 焊接高度超過8mm。鋼立柱與主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的主筋焊接結(jié)束后， 插入到灌注樁的內(nèi)部， 并通過澆筑方式達(dá)到標(biāo)高尺寸。 在施工中， 通過支撐方式預(yù)埋鋼板， 且養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到80%后才能拆除支撐。

5.6.2 鋼支撐的拆除

底板施工結(jié)束后， 應(yīng)及時(shí)進(jìn)行傳力帶澆筑施工，在強(qiáng)度合格后才能拆除鋼支撐結(jié)構(gòu)。

5.7 現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測

因?yàn)楸敬喂こ痰幕訃o(hù)作業(yè)復(fù)雜性較高， 施工工藝難度大， 為了提高施工安全性， 現(xiàn)場作業(yè)順利的設(shè)施， 確保基坑結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)度性能要求， 變形、 位移、 受力等全面控制， 全面性管理和控制， 并采集和監(jiān)測相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。 現(xiàn)場設(shè)置必要的信息化設(shè)施，對現(xiàn)場施工進(jìn)行全面監(jiān)控， 提高施工質(zhì)量與安全。

6 施工注意事項(xiàng)

6.1 基坑支護(hù)的綜合處理的原則

基坑圍護(hù)綜合處理中， 按照如下標(biāo)準(zhǔn)開展: 盡量保持原有建筑結(jié)構(gòu)的支撐柱形式， 并充分利用， 可以有效的降低項(xiàng)目建設(shè)成本， 縮短施工的施工。 在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工中， 各個(gè)部分都要達(dá)到安全、 穩(wěn)固性標(biāo)準(zhǔn)。 為了預(yù)防出現(xiàn)基坑周邊土體位移等情況， 應(yīng)設(shè)置預(yù)警報(bào)警體系， 并發(fā)布應(yīng)急預(yù)案。 如果降水中存在滲漏的問題， 應(yīng)技術(shù)填充處理， 避免周邊建筑物、 道路等出現(xiàn)下沉的問題。

6.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中施工參數(shù)的選擇

基坑開挖施工前， 結(jié)合現(xiàn)場的情況， 了解項(xiàng)目施工質(zhì)量與安全的要求， 明確施工技術(shù)方案與標(biāo)準(zhǔn)； 合理存放現(xiàn)場施工材料， 不會給基坑結(jié)構(gòu)造成失穩(wěn)的問題； 基坑結(jié)構(gòu)通過分段、 分層方式開挖施工， 并落實(shí)基坑支護(hù)措施； 基坑開挖的各個(gè)層， 都必須嚴(yán)格控制， 并且保持施工的對稱性， 有效的規(guī)避存在的安全問題； 基坑降水應(yīng)達(dá)到安全性標(biāo)準(zhǔn)， 還要落實(shí)堵水處理措施， 在現(xiàn)場布置滲漏排水系統(tǒng)， 確保內(nèi)外壓力處于平衡性的狀態(tài)； 開挖作業(yè)前， 選擇合適的施工設(shè)備， 并落實(shí)設(shè)備性能檢查與分析工作， 對基坑施工順利進(jìn)行產(chǎn)生積極的作用。

6.3 建筑基坑的開挖

因?yàn)楹芏嗷邮┕ざ际窃诘鼗粱蛘哕泿r的條件下進(jìn)行的， 地下空間會存在較多的土壤， 所以開挖施工中， 結(jié)合基坑開挖的方法合理選擇， 并做好現(xiàn)場控制。 如果現(xiàn)場開挖需要運(yùn)輸土體材料， 應(yīng)盡量控制開挖土量， 預(yù)防土體堆放量過大而影響邊坡的穩(wěn)定性。此外， 基坑開挖施工環(huán)節(jié)， 確?；Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性， 并實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制， 加強(qiáng)施工工期控制， 防止存在延誤工期等情況， 為效益提升奠定基礎(chǔ)。

6.4 合理選擇地下水處理方法

基坑圍護(hù)施工中， 地下水的處理極為重要。 其一， 止水措施。 在基坑周邊設(shè)置止水帷幕的措施， 現(xiàn)場地下水全部進(jìn)行封堵處理， 最為主要的處理措施是灌漿與地下連續(xù)墻的方式。 其二， 排水處理措施。 根據(jù)現(xiàn)場情況， 設(shè)置合理的井點(diǎn)降水或者基坑排水等方式， 及時(shí)將地下水排空， 以免影響工程施工質(zhì)量。 該方法的操作簡單， 成本較低， 所以施工中應(yīng)用比較廣泛。 井點(diǎn)降水法應(yīng)用到差異性較大的基坑結(jié)構(gòu)形式，達(dá)到流砂控制并且邊坡穩(wěn)定的效果。 井點(diǎn)降水的具體措施是電滲法、 射流法等。

7 結(jié)語

在建筑工程施工中基坑圍護(hù)技術(shù)作為非常重要的組成， 在項(xiàng)目開展環(huán)節(jié)要想切實(shí)提升基坑圍護(hù)施工質(zhì)量， 保證項(xiàng)目安全順利開展， 需要明確基坑圍護(hù)工程的特點(diǎn)。 同時(shí)在具體操作中要求技術(shù)人員總結(jié)專業(yè)知識， 按照工藝規(guī)范施工， 并且做好施工現(xiàn)場的質(zhì)量與安全控制， 這樣才能讓基坑圍護(hù)工程項(xiàng)目有序開展。