巖土工程深基坑支護(hù)技術(shù)研究

張揚(yáng)

（中化商務(wù)有限公司，北京 100045）

0.引言

巖土工程中的深基坑支護(hù)技術(shù)在建筑工程中已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用，不僅保障了建筑工程施工質(zhì)量，也提升了施工安全。隨著我國城市化進(jìn)程推進(jìn)速度的不斷加快，巖土工程的數(shù)量與規(guī)模也在不斷提升，使得人們對于施工水平提出了更高的要求，深基坑支護(hù)在工程施工中具有重要的作用，需要高度重視。由于深基坑支護(hù)施工的復(fù)雜性，需要對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行全面分析，把握技術(shù)的要點(diǎn)，將技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮，確保施工質(zhì)量。

1.巖土工程深基坑支護(hù)技術(shù)概述

1.1 定義

深基坑支護(hù)技術(shù)的作用是為了確保深基坑地下結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境的安全性，在周圍采取支檔、加固和保護(hù)等措施，以保障施工質(zhì)量，對于工程的穩(wěn)定性具有重要意義，此類支護(hù)主要針對深基坑關(guān)鍵位置的支護(hù)和工程周圍環(huán)境的整體性支護(hù)。在進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的過程中，需要根據(jù)該區(qū)域的地層條件、水文條件、周邊環(huán)境及支護(hù)要求對深基坑進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，因此，支護(hù)施工技術(shù)是工程施工的安全防護(hù)措施，該技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠降低深基坑施工過程中安全事故的發(fā)生概率。

1.2 特點(diǎn)

深基坑支護(hù)技術(shù)具有明顯的區(qū)域性，其合理選擇與地質(zhì)結(jié)構(gòu)、工程規(guī)模等因素具有密切關(guān)系。一般來說，工程中深基坑的特點(diǎn)主要有空間大、施工難度較高等方面，施工階段需要對相關(guān)問題進(jìn)行認(rèn)真思考。即便是同等規(guī)模和類型的深基坑，在進(jìn)行深坑支護(hù)施工技術(shù)選擇的過程中，還要對施工現(xiàn)場的氣候條件、水溫環(huán)境、施工周期、材料使用與設(shè)備等各種與施工相關(guān)的因素進(jìn)行分析，從而使得工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵位置、材料與設(shè)計(jì)方案得到明確。

2.巖土工程深基坑支護(hù)技術(shù)要求

為確保深基坑的穩(wěn)定性，必須嚴(yán)格遵守深基坑支護(hù)技術(shù)要求，支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形必須控制在一定范圍內(nèi)。深層結(jié)構(gòu)存在2種極限狀態(tài)，分別是荷載極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。荷載極限狀態(tài)為防御體系受到環(huán)境不適或傾斜滑移影響時，會發(fā)生大幅失穩(wěn)的狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)主要為開挖基礎(chǔ)的過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)因變形引發(fā)的周圍地層大范圍變形而非整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或產(chǎn)生較為嚴(yán)重影響的邊緣狀態(tài)。

根據(jù)上述分析，在對深基坑參考儲備系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，一方面，保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，另一方面，也要為相對載體極限的安全提供保障，同時，建筑領(lǐng)域?qū)τ谥苓吔ㄖ恼Ｊ褂脩?yīng)重視對位移的科學(xué)控制。

3.巖土工程深基坑支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

3.1 施工工藝

3.1.1 鋼板樁

在深基坑邊坡支護(hù)的過程中，通常會使用鋼板樁支護(hù)技術(shù)，其通常應(yīng)用于大面積深基坑關(guān)鍵位置和單面基坑墻體的支護(hù)。這一技術(shù)常用熱軋型鋼板作為支護(hù)材料，在對其進(jìn)行處理的過程中，需要將其制成鋼板墻，在相互連接的前提下，形成鋼板樁墻，將充分發(fā)揮其擋土和防水的作。

盡管鋼板樁具有操作簡便的優(yōu)勢，在巖土工程中廣泛應(yīng)用，但在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)的過程中依舊存在些許問題，通常是因?qū)χ車鼗斐捎绊?，從而引發(fā)振動、變形等問題。鋼板具有較強(qiáng)的柔韌性，因此，在施工過程中必須做好支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，否則更容易發(fā)生變形。在使用該技術(shù)的過程中，需要對應(yīng)用范圍進(jìn)行明確，避免被用于具有較大建筑密度的區(qū)域，在完工后也應(yīng)對鋼板樁拔出后對周圍環(huán)境的影響進(jìn)行分析。

3.1.2 排樁與錨桿

排樁支護(hù)技術(shù)主要通過柱式排列的方法在深基坑支護(hù)關(guān)鍵位置設(shè)置混凝土排樁，從而提升基坑的穩(wěn)定性。在具體應(yīng)用時，將鋼筋混凝土樁設(shè)于基坑周圍，擋土結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁。

該技術(shù)需要對樁列距離的控制有著較高的要求，從而使得樁的作用得以充分發(fā)揮，并以此結(jié)構(gòu)強(qiáng)度開展施工作業(yè)。但是，由于樁體具有較為明顯的差異性，體系差也存在較大不同，需要通過仔細(xì)分析，為澆筑工作的順利開展提供保障，以免基坑內(nèi)出現(xiàn)土粒混合物和地下水等。該技術(shù)具有較為豐富的施工方法，能夠減少對周圍環(huán)境的影響，保障施工質(zhì)量。

錨桿支護(hù)技術(shù)主要通過在深基坑的巖體周圍植入不同材料的錨桿柱，通常采用木件、聚合物件和金屬件等，之后借助水平應(yīng)力與組合功力對眼突出穩(wěn)定性進(jìn)行加固。通過對該技術(shù)的原理進(jìn)行分析，能夠通過錨桿的作用力有效改變深基坑巖土周圍的受力狀況，防止巖土崩塌等意外事故的發(fā)生。

這一技術(shù)的機(jī)械化程度較高，且具有施工成本較低與操作簡便等優(yōu)勢。該技術(shù)常用的錨桿材料包含了砂漿和樹脂，通常需要施工人員對錨桿設(shè)置的橫向距離與縱向距離的誤差采取嚴(yán)格控制，使其保持在一定距離。

3.1.3 復(fù)合土釘墻

在地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為松散的深基坑中，由于開挖后的坡面存在不穩(wěn)定性，使得邊坡容易發(fā)生變形，為施工工作帶來安全隱患。因此，為預(yù)防這一問題，需要采用土釘墻支護(hù)技術(shù)。

土釘墻支護(hù)技術(shù)通常應(yīng)用于桿件土體，借助土體、土釘和混凝土之間的共同作用，從而提升支護(hù)的穩(wěn)定性。這項(xiàng)技術(shù)具有施工成本低與耗時短等優(yōu)勢，能夠減少對土地的占用，但該技術(shù)的防水性較差，很容易受到水的影響，因此在進(jìn)行施工前需要對施工區(qū)域進(jìn)行有效處理。在深基坑支護(hù)中，土釘墻通常與錨桿配合使用。實(shí)際使用該技術(shù)時，需要按照施工實(shí)際情況制定合理的施工方案，并對各個關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格控制，使得土釘強(qiáng)度與拉力得到最大限度上的保障，從而滿足施工相關(guān)要求。

3.1.4 深層攪拌樁

深層攪拌樁主要通過水泥固化劑設(shè)置混凝土墻對深基坑進(jìn)行支護(hù)措施，固化劑在其中主要提升水泥墻面的穩(wěn)定性，能讓水泥墻面在短時間內(nèi)形成穩(wěn)定的墻面，從而發(fā)揮深基坑墻面的支護(hù)作用，為施工人員創(chuàng)造安全的施工環(huán)境，同時也能夠避免深基坑邊坡滲漏與崩塌等問題的發(fā)生。

深層攪拌樁所使用的固化劑主要為石灰或混凝土，通過深層攪拌機(jī)械將固化劑與軟土進(jìn)行攪拌，進(jìn)而使得軟土發(fā)生凝結(jié)，并形成樁體。該方法具有較強(qiáng)的抗壓性能，因此常常被用于重力擋墻結(jié)構(gòu)，且施工過程中所需費(fèi)用較低，沒有支撐方面的要求[1]。

3.1.5 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)在深基坑中擁有較為廣泛的應(yīng)用，尤其是地下水位較高的情況。為了達(dá)到地下連續(xù)墻的支護(hù)效果，首先，要找到基坑周圍的軸線位置，并挖掘溝槽。其次，將事先制備好的鋼筋籠緩緩吊入槽內(nèi)，確保施工過程中的穩(wěn)定性。最后，采用混凝土澆筑施工形成連續(xù)鋼筋混凝土墻。

3.2 施工流程

3.2.1 基坑開挖與支護(hù)

基坑開挖應(yīng)盡量避免在雨季，施工前應(yīng)探明影響基坑開挖的建（構(gòu)）筑物、管線的分布情況，過程中應(yīng)標(biāo)記支護(hù)上口線及下口線，能夠保證基坑開挖的質(zhì)量與深度的準(zhǔn)確性，將開挖誤差降至最低，之后進(jìn)行深基坑施工，通過深基坑支護(hù)技術(shù)避免發(fā)生塌方。使用工程機(jī)械配合深基坑支護(hù)施工，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，不得超挖。

對于樁錨支護(hù)體系，需先開挖至樁頂標(biāo)高，然后進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，錨桿隨開挖同步施工；對于復(fù)合土釘墻支護(hù)體系，在正常的開挖過程中，遵循相應(yīng)的放坡比，隨后進(jìn)行掛網(wǎng)、土釘及錨桿施工，之后開展噴射施工，施工過程中需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，并結(jié)合第三方監(jiān)測，進(jìn)而提升技術(shù)效果，確?；又ёo(hù)技術(shù)在實(shí)際使用過程中的有效性與合理性。

3.2.2 監(jiān)測變形

深基坑支護(hù)必須確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為了驗(yàn)證穩(wěn)定性，需要對其變形狀況進(jìn)行監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)變形，則應(yīng)在第一時間采取嚴(yán)格措施進(jìn)行修補(bǔ)。例如，根據(jù)實(shí)際情況及時監(jiān)測基坑支護(hù)的狀況確定變形程度，參考周邊建筑確定基坑是否存在變形。在監(jiān)測變形的過程中，需要技術(shù)人員具備良好素質(zhì)，對支護(hù)技術(shù)具有合理運(yùn)用。監(jiān)測的主要目的是確保支護(hù)技術(shù)在施工中的運(yùn)用成效，如果基坑的確存在變形且超過了危險數(shù)值，則需要根據(jù)變形位置和程度找出原因，并采取相應(yīng)對策，若問題嚴(yán)重則需要進(jìn)行上報(bào)[2]。

3.3 施工措施

3.3.1 選擇合理方案

施工方案的選擇對于深基坑支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用有著關(guān)鍵影響，需要從多方面對方案進(jìn)行完善。深基坑支護(hù)在巖土工程施工中屬于關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不但與工程整體安全性具有緊密關(guān)聯(lián)，對于周圍環(huán)境更是有著直接影響，支護(hù)方案的制定需要考慮其穩(wěn)定性與安全性，確保其經(jīng)濟(jì)性，通過對結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化，使得工程項(xiàng)目得以順利進(jìn)行。

排樁的嵌固和支錨是深基坑支護(hù)施工的重要環(huán)節(jié)，嵌固時需要確保其深度應(yīng)大于基坑高度0.8倍的要求，但因受彎矩承載等因素的影響，導(dǎo)致其發(fā)生側(cè)向位移，進(jìn)而影響周圍環(huán)境，施工過程中需要對基坑位移狀況進(jìn)行充分掌握，如果發(fā)現(xiàn)施工方案與實(shí)際情況不符，則需要采取聯(lián)合支護(hù)的方式改善質(zhì)量。

3.3.2 加強(qiáng)測量監(jiān)測

深基坑支護(hù)的施工需要從科學(xué)合理的角度對問題進(jìn)行思考，確保施工設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與合理性，符合施工要求，為施工作業(yè)的安全性提供保障，需要施工人員做好測量監(jiān)測工作，保障施工的準(zhǔn)確性，并對基坑的變形進(jìn)行及時反饋。

此外，還要設(shè)計(jì)合理的監(jiān)測點(diǎn)，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范的要求，在對結(jié)構(gòu)變形控制、超載等因素進(jìn)行分析的前提下，設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)可實(shí)施性的施工方案與應(yīng)急方案，對施工情況進(jìn)行全面掌握，使得施工工作更為合理。

3.3.3 提升專業(yè)能力

人為因素對于施工質(zhì)量能夠起到?jīng)Q定性的影響，施工人員的專業(yè)素質(zhì)和深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用水平具有緊密聯(lián)系，在使用深基坑支護(hù)技術(shù)時，需要不斷提升施工人員的專業(yè)素養(yǎng)，以強(qiáng)化對工程狀況的認(rèn)知，重點(diǎn)為提高施工水平，幫助施工人員積累經(jīng)驗(yàn)，需要對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用。對于部分具有較高專業(yè)能力要求的技術(shù)而言，需要對工程的周邊環(huán)境進(jìn)行全面掌握，提升安全施工意識，嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工作業(yè)。此外，施工監(jiān)管的水平對于工程質(zhì)量具有關(guān)鍵影響，考慮到巖土工程受到多重因素的影響使得施工技術(shù)無法將自身優(yōu)勢充分發(fā)揮，監(jiān)管工作能夠及時發(fā)現(xiàn)施工階段中存在的問題。

3.3.4 加強(qiáng)巖土勘測

（1）測點(diǎn)安置。在施工開始前，巖土勘察是非常重要的環(huán)節(jié)，測點(diǎn)的設(shè)置非常重要?？紤]到巖土勘察的內(nèi)容較多，需要將鉆探和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合才能夠高效完成。在勘察環(huán)節(jié)，根據(jù)甲方提供的資料，在擬建區(qū)設(shè)立若干個觀測點(diǎn)，并設(shè)置一定的間距。（2）地質(zhì)取樣。在進(jìn)行地質(zhì)取樣的過程中，需要對地質(zhì)進(jìn)行調(diào)查。在調(diào)查期間，需要著重采集現(xiàn)場和周邊巖土勘察信息與數(shù)據(jù)，由勘察人員進(jìn)行實(shí)地考察，并完成土質(zhì)取樣，以有效確定場地中是否存在對地基造成影響的不穩(wěn)定因素，從而為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。之后，選用合適的鉆探儀器，確保和鉆探取樣標(biāo)準(zhǔn)和要求高度相符，在黏土層進(jìn)行鉆孔取樣，粉土層以下通過泥漿護(hù)壁與旋轉(zhuǎn)鉆井之間的配合，完成對地質(zhì)的鉆探取樣。（3）測試階段。測試階段分為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、波速測試和室內(nèi)試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)主要測試粉土層的壓實(shí)度，從而獲取其力學(xué)性能與穩(wěn)定性；在完成標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)后，可進(jìn)行波速測試，并對場地類別進(jìn)行科學(xué)分類，設(shè)計(jì)抗震系數(shù)，在完成數(shù)據(jù)采集后將其導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；在最后的室內(nèi)試驗(yàn)中，通常包含了土工、土樣、膨脹、固結(jié)等類型定的試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中需要確保實(shí)驗(yàn)室的正解狀態(tài)與儀器運(yùn)作的正常性，確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性[3]。

3.3.5 進(jìn)行安全優(yōu)化

安全優(yōu)化在巖土工程深基坑支護(hù)施工中具有重要作用，在降低施工過程中發(fā)生安全事故概率的同時，也能夠?yàn)榻ㄖ陌踩€(wěn)定性提供保障。

為此，首先需要對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，從根源上杜絕安全隱患；其次，加強(qiáng)對基層的變形觀測，及時發(fā)現(xiàn)問題；再者，采取針對性的施工工藝，明確施工組織方案；最后，要保障勘探數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并強(qiáng)化深基坑工程的施工管理[4]。

4.結(jié)語

隨著我國城市化的發(fā)展，高層建筑項(xiàng)目數(shù)量的增加，使得深基坑支護(hù)施工的研究越來越深入，對于相關(guān)技術(shù)的掌握也越來越熟練。目前，巖土工程基坑支護(hù)技術(shù)的工藝，主要有鋼板樁、排樁與錨桿支護(hù)體系、復(fù)合土釘墻支護(hù)體系、深層攪拌樁、地連墻支護(hù)體系等，施工流程大致可概括為深基坑的開挖和支護(hù)，最后進(jìn)行變形監(jiān)測。在施工過程中，需要選擇合理的方案，并加強(qiáng)監(jiān)測，提升人員的專業(yè)能力。施工前，需要對施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境進(jìn)行巖土勘測，更好地對深基坑支護(hù)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。