土木工程中深基坑支護技術(shù)的探討

張程

（湖北遠宏建筑工程有限公司，湖北 荊州 434200）

0 引言

深基坑工程是整個土木工程中非常重要的分部工程，在高層建筑和市政工程地下結(jié)構(gòu)施工期間，為了保證施工安全，需要對邊坡采取支擋措施。深基坑在施工前，要勘察工程現(xiàn)場的水文條件、工程地質(zhì)，調(diào)查清楚毗鄰建筑物、地下管線的位置、埋置深度，根據(jù)實際情況采取切實可行的支護措施。在施工過程中，要根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對各種施工工藝進行對比分析，嚴格按規(guī)范施工。在支護結(jié)構(gòu)使用期間，要加強支護結(jié)構(gòu)體系水平位移監(jiān)測和毗鄰建筑物、市政設(shè)施的沉降監(jiān)測。只要對深基坑的各個環(huán)節(jié)嚴格把控，就能保證深基坑的安全。

1 深基坑支護技術(shù)的特點

1.1 施工條件復(fù)雜

我國地域面積廣闊，每個地區(qū)的地質(zhì)條件各不相同，使得深基坑的施工條件更加復(fù)雜。城區(qū)內(nèi)新建建筑物周邊大多都存在既有建筑物和各種市政管網(wǎng)，在基坑支護設(shè)計前，要查明既有建筑物基礎(chǔ)類型、平面布置、基礎(chǔ)的埋置深度。要查明周邊地下管線的種類、走向、對振動的敏感度。在深基坑施工時，要同時進行土方開挖、擋土結(jié)構(gòu)體系施工、地下水控制，協(xié)調(diào)好各個分項工程同時安全有序的進行，對施工技術(shù)與組織提出了更高的要求。我國的地下水資源豐富，如果基坑存在地下水，一定要查清地下水的埋深、分布位置、地下水的類型，根據(jù)實際情況采取地下水控制措施。

1.2 基坑深度越來越深

在我國的一些特大城市，人口密度大，用地緊張，超高層建筑隨處可見，為了保證超高層建筑基礎(chǔ)的埋置深度，必須要通過設(shè)置地下室的方式解決，同時，通過地下空間開發(fā)也解決了用地緊張的問題。有的特大城市的深基坑深度達到了20m，按照目前城市的發(fā)展趨勢，建筑物的高度將會不斷長高，新的地標建筑物將會不斷涌現(xiàn)，地下室的層數(shù)將會不斷增加，地下空間將會進一步利用，深度超過20m的深基坑將隨處可見?；拥纳疃仍缴睿ёo結(jié)構(gòu)傾覆、土體滑動失穩(wěn)、基坑底部土體隆起、地下水引起流土、管涌的概率將會增大，施工難度也會隨之增大。

1.3 基坑支護結(jié)構(gòu)類型多

基坑支護結(jié)構(gòu)類型有支擋式結(jié)構(gòu)、土釘墻、重力式水泥土墻等。對于較深的基坑，可以選用錨拉式結(jié)構(gòu)或支撐式結(jié)構(gòu)；對于較淺的基坑，可以選用懸臂式支護結(jié)構(gòu)；對于淤泥質(zhì)土且基坑深度未超過7m時，可以選用重力式水泥土墻；對于淤泥質(zhì)土且基坑深度未超過6m時，可以選用水泥土復(fù)合土釘墻?；又ёo設(shè)計時，要考慮基坑深度、工程地質(zhì)、基坑的面積、施工工藝、現(xiàn)場條件、毗鄰建筑物相關(guān)技術(shù)參數(shù)，選用合理的基坑支護結(jié)構(gòu)。

1.4 容易發(fā)生安全事故

如果設(shè)計圖紙未經(jīng)審查、施工方案未組織專家論證便開始施工，都有可能會引發(fā)安全事故。在城區(qū)的深基坑四周往往有各種重要的建筑物和重要管線，并且因為場地狹小，基坑周邊會堆放建筑材料，有時還將回填用的土方堆在基坑周邊，致使基坑頂部的荷載有可能超過設(shè)計時采用的荷載值，引起基坑坍塌，甚至?xí)昙爸苓吔ㄖ?。在地下水位較高的場地，降水措施不合理，監(jiān)測未及時跟上，有可能會導(dǎo)致周邊建筑物發(fā)生沉降。

2 深基坑支護技術(shù)的應(yīng)用

2.1 土釘墻施工技術(shù)

在支護結(jié)構(gòu)類型中，土釘墻支護結(jié)構(gòu)是一種常用的支護方式，施工方法也相對比較簡單。土釘墻坡面坡度不能大于1:0.2，在施工時要注意土釘不能超出用地紅線，也不能伸入毗鄰建筑物的地基中。土方開挖要分層進行，不得超挖，每層土釘施工完畢，要檢測土釘?shù)目拱瘟κ欠窈细?，坡面修整完畢后，要及時施工土釘并噴射混凝土。土釘墻可以采用洛陽鏟成孔的鋼筋土釘，對于松散的砂土可采用打入式鋼管土釘，對于成孔困難的土層，可以采用機械成孔的鋼筋土釘。土釘縱橫間距可以選用1～2m，當土質(zhì)較差時，要取小值，土釘?shù)膬A角一般為5°～20°，鋼筋土釘成孔直徑一般為100mm，鋼筋土釘為了保證定位準確，在鋼筋的周邊要焊接居中支架，土釘?shù)谋Ｗo層厚度不能小于25mm，注漿時要分兩次進行，第一次采用水泥砂漿注漿，水泥砂漿用量不能小于鉆孔體積的1.2倍，待水泥砂漿初凝后，再開始第二次注漿，注漿時可采用純水泥漿，注漿完畢要及時封堵孔口。在第一層混凝土噴射完成后，綁扎鋼筋網(wǎng)片，然后再噴射第二層混凝土。噴射混凝土選用的骨料最大粒徑不能大于15mm，在噴射混凝土?xí)r，噴槍與坡面要垂直，最佳噴射距離為1m左右，混凝土面層終凝后，立即灑水養(yǎng)護[1]。

2.2 土層錨桿施工技術(shù)

土層錨桿是在基坑側(cè)壁上鉆一定深度的孔，在孔內(nèi)放入鋼絞線、鋼筋等材料，然后注入水泥漿，對其施加預(yù)應(yīng)力，與土層結(jié)合成具有一定抗拔力的錨桿。當錨桿有可能穿越地下管網(wǎng)、地下障礙物附近時，首先要查明地下管線、地下障礙物的平面布置、深度等。錨桿成孔工藝要根據(jù)土質(zhì)條件、有無地下水確定，當存在地下水時，要選用泥漿護壁成孔工藝，保證孔壁不坍塌。當采用鋼絞線錨桿時，鋼絞線應(yīng)平順，不能扭曲。鋼筋錨桿的連接可采用機械連接或焊接。成孔完畢并經(jīng)驗收合格，要立即安裝錨桿并注漿。注漿液可適量摻入早強劑或膨脹劑，摻入量要通過試驗確定。在注漿時要注意注漿口要沉入注漿液里面，當有注漿液從孔口溢出后才能停止注漿，當出現(xiàn)注漿液面下降時，要及時進行補漿。當錨桿固結(jié)體強度達到75%的設(shè)計強度后，才能進行錨桿的張拉，當采用鋼絞線時，可以采用鋼絞線束整體張拉的方式進行，錨桿在鎖定之前，要對錨桿進行預(yù)張拉，當出現(xiàn)錨桿位移不穩(wěn)定現(xiàn)象時，則說明該根錨桿質(zhì)量不合格。當發(fā)現(xiàn)錨桿有預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象時，要再次鎖定；當發(fā)現(xiàn)錨頭有松動、脫落現(xiàn)象時，要及時修復(fù)并再次鎖定[2]。

2.3 型鋼水泥土攪拌墻施工技術(shù)

型鋼水泥土攪拌墻是在連續(xù)套接的三軸水泥土攪拌樁內(nèi)置入H型鋼形成的擋土結(jié)構(gòu)，固化劑采用水泥，將固化劑與土進行攪拌，可以對地基土進行加固。內(nèi)插型鋼布置形式可選用密插型、插一跳一型或插二跳一型，攪拌樁的長度要比型鋼的長度長1m。一般采用三軸攪拌機施工，攪拌下沉、提升速度、水灰比等要在施工前通過試驗確定，要采用2根樁的成樁試驗結(jié)果，漿液泵送量要與下沉、提升的速度匹配，要保證水泥用量均勻，水泥用量要用流量計嚴格控制，如果漿液產(chǎn)生了初凝現(xiàn)象，要將漿液廢棄，不能再使用。如果中途停漿，要在恢復(fù)噴漿前，將攪拌機頭提升或下沉1m后再繼續(xù)噴漿攪拌施工。攪拌樁施工完畢30min內(nèi)要將型鋼垂直插入，型鋼頂標高要控制準確，型鋼之間連接要牢固，型鋼一般可以依靠自重插入水泥土攪拌樁，當不易插入時，要借助輔助措施下沉。支護結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)之間回填夯實后，可以采用液壓起拔機將型鋼拔除，樁孔進行注漿處理，對穩(wěn)定性要求很高的基坑，則不能回收型鋼。

2.4 地下連續(xù)墻施工技術(shù)

成槽前在地下連續(xù)墻兩側(cè)設(shè)置C20混凝土導(dǎo)墻，導(dǎo)墻厚度要大于20cm，導(dǎo)墻底部要進入原狀土不小于20cm，導(dǎo)墻頂部要高出地面10cm以上，導(dǎo)墻高度1.2m以上，要有足夠的強度和穩(wěn)定性。導(dǎo)墻外側(cè)可以用黏土填實，內(nèi)側(cè)墻壁要垂直，為了保證連續(xù)墻厚度，導(dǎo)墻凈距可以比連續(xù)墻厚度加寬4cm。制備的泥漿要充分水化，貯放時間要大于24h，泥漿儲備量至少為每日計劃成槽工程量的2倍。為了防止槽段接頭部分發(fā)生漏水現(xiàn)象，要控制好連續(xù)墻接頭的施工質(zhì)量，可以采用鋼絲刷壁器對接頭處進行清理，要刷壁10次以上。槽底清理可以采用置換法，在成槽結(jié)束后，采用新泥漿將槽內(nèi)泥漿置換。地下連續(xù)墻接頭方式可以采用接頭管接頭、工字鋼接頭等，工字鋼接頭與接頭管接頭相比，工字鋼接頭的防水效果好，但工字鋼為一次性使用，造價高；接頭管能夠多次使用，可以降低造價。制作鋼筋籠時要預(yù)留導(dǎo)管的位置，在槽底清理后立即吊裝鋼筋籠。水下混凝土要采用導(dǎo)管法連續(xù)澆筑，鋼筋籠吊裝經(jīng)驗收合格后，要立即澆筑地下連續(xù)墻混凝土[3]。

3 深基坑支護技術(shù)的管理策略

3.1 做好設(shè)計選型工作

基坑支護結(jié)構(gòu)是在建造地下工程時，為了保證安全而采用的一種施工措施，當支護結(jié)構(gòu)作為臨時性結(jié)構(gòu)時，設(shè)計使用年限不能小于一年。當支護結(jié)構(gòu)作為建筑物永久性構(gòu)件使用時，支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計要滿足永久性結(jié)構(gòu)的要求?；拥膫?cè)壁與地下結(jié)構(gòu)之間預(yù)留的工作面要便于施工操作，錨桿的錨頭及內(nèi)支撐的設(shè)計不能妨礙地下工程的施工。按平面結(jié)構(gòu)分析支護結(jié)構(gòu)時，要按最不利條件對每個剖面進行分析。在支護結(jié)構(gòu)選型時，要綜合考慮土方開挖深度、工程地質(zhì)、水文條件、毗鄰建筑物的重要性、地下結(jié)構(gòu)的類型、基礎(chǔ)形式、施工方法合理性等。對于安全等級為一級的深基坑，要選用支擋式支護結(jié)構(gòu)；對于安全等級為二級或三級的基坑，可以選用土釘墻或重力式水泥土墻。

3.2 做好安全管理工作

深基坑屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程，是整個工程安全管理的重中之中?；又ёo首先要經(jīng)過專項設(shè)計，施工方案要組織專家論證。施工單位要有相應(yīng)的資質(zhì)和安全生產(chǎn)許可證。在施工前，要向管理人員和工人進行安全交底。施工時要嚴格執(zhí)行專項施工方案，管理人員要在現(xiàn)場進行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)違規(guī)作業(yè)的，要立即糾正。施工期間要采取措施保護周邊環(huán)境的安全。堆放在基坑周邊的材料、設(shè)備荷載不能超過地面荷載限值?；又苓呉惭b防護欄桿，設(shè)置通道供施工人員進出。支護結(jié)構(gòu)完成后才能開挖土方，不得超挖，當?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)完成后，要迅速回填，消除安全隱患。

3.3 做好地下水控制工作

控制地下水要根據(jù)工程地質(zhì)、水文條件及場地周邊實際情況，選用截水、降水等方法。當降水后毗鄰建筑物有可能會發(fā)生沉降時，要選擇截水的方法進行地下水控制?；咏厮蛇x用水泥土攪拌樁帷幕、高壓旋噴注漿帷幕等。當基坑底部以下有較淺的隔水層時，要采用落底式帷幕，進入隔水層的深度要大于1.5m。截水帷幕盡量要沿基坑閉合，當無法閉合時，應(yīng)對地下水沿帷幕兩端繞流可能會引起的破壞進行分析評價?；咏邓蛇x用管井、真空井點或噴射井點等方法，要將水位降至坑底以下0.5m，對于局部超深的電梯井要采取局部地下水控制措施。抽水運行時間要考慮建筑物在施工期間對抗浮的要求，當基坑降水可能會導(dǎo)致周邊建筑物產(chǎn)生沉降時，要及時采用回灌方法減少對周邊環(huán)境的影響，回灌井要進入穩(wěn)定水面至少1m，回灌井要在透水層設(shè)置過濾器，回灌水量要通過觀測孔中的水位進行控制，要保持低于降水之前的水位。為了避免污染地下水，回灌用水可以采用清水或降水井抽出的水[4]。

3.4 做好基坑監(jiān)測工作

對于一級或二級安全等級的基坑，在土方開挖和基坑支護體系使用期間，要開展支護體系水平位移監(jiān)測和周邊建筑物、道路的沉降監(jiān)測?；又苓吔ㄖ锍两当O(jiān)測點要設(shè)置在建筑物的墻上，沿平行于坑邊和垂直于坑邊的方向布置，監(jiān)測點的距離不能大于15m，可以將監(jiān)測點設(shè)置在既有建筑物的內(nèi)部。對于市政管線的監(jiān)測，監(jiān)測點要設(shè)置在管線的正上方，如果市政管線的上部為剛性路面，監(jiān)測點要設(shè)置在路面下部位置。道路監(jiān)測點相距不能大于30m，每條道路監(jiān)測點數(shù)量不能少于3個，沿路寬方向可以增加監(jiān)測點?；又苓叺孛娉两当O(jiān)測點可以設(shè)置在基坑周邊土層表面上，與支護體系的距離控制在0.2倍基坑深度范圍內(nèi)。要隨時對支護體系和毗鄰建筑物檢查巡視，如果發(fā)現(xiàn)毗鄰建筑物裂縫、道路裂縫、市政管線損壞、錨桿松動、土釘滑動、土釘墻裂縫、支撐體系變形等現(xiàn)象時，應(yīng)立即向有關(guān)部門報告。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，可以采取基坑回填、基坑頂部卸土、增加支撐的措施予以處理[5]。

4 結(jié)語

對深基坑要實行全過程管理，要委托具有相應(yīng)資質(zhì)的勘察設(shè)計單位進行勘察設(shè)計，委托具有相應(yīng)資質(zhì)的施工單位進行施工，委托具有勘察資質(zhì)的單位進行基坑及周邊環(huán)境的監(jiān)測。設(shè)計方案和專項施工方案要進行專家論證，在設(shè)計圖紙的基礎(chǔ)上編制施工方案。安全員要對整個施工過程進行監(jiān)督，監(jiān)測單位要按照監(jiān)測方案進行基坑監(jiān)測，監(jiān)理單位要對深基坑的施工進行旁站監(jiān)理，當發(fā)現(xiàn)未按照施工方案施工的，應(yīng)要求施工單位立即整改。只有按規(guī)范設(shè)計施工，杜絕各種違規(guī)現(xiàn)象，才能保證深基坑的安全。