建筑工程中深基坑支護技術的有效應用

姚奎元

廣東省建筑工程集團有限公司 廣東 廣州 510013

引言

受限于我國土地資源的匱乏，促使高層、超高層建筑成為建筑工程領域的主要發(fā)展趨向。為保證高層、超高層建筑結構穩(wěn)定性符合預期要求，需以深基坑支護作業(yè)的高質量開展為前提。而在地質復雜、環(huán)境惡劣等因素的影響下，促使深基坑施工難度逐漸增大，且施工階段伴隨諸多安全風險。正因此，探討如何有效應用支護技術來提升工程深基坑施工水平，對于助力我國建筑工程領域的長久性發(fā)展有著重要影響。

1 深基坑特點分析

深基坑多出現(xiàn)于我國高層、超高層建筑施工中，分析深基坑施工特點，具體表現(xiàn)為：①復雜性。深基坑支護施工前涉及到勘察作業(yè)開展，結合對相關資料數(shù)據(jù)的采集進行基坑施工方案的優(yōu)化[1]。但是受到技術限制、條件局限等方面的影響，難以保證土質勘探數(shù)據(jù)符合預期精準性、真實性標準，繼而增大深基坑支護作業(yè)出現(xiàn)安全事故的概率。另外，部分人員會借助朗肯土壓力理論來分析、計算現(xiàn)場實際土壤壓力，但是在氣候環(huán)境、天氣條件等因素的影響下，易出現(xiàn)實際土壤情況與計算數(shù)值差異較大的情況。②多因素性。盡管現(xiàn)階段深基坑支護技術應用已經(jīng)取得顯著成效，但是在實際施工中因多因素的影響，仍無可避免地出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。分析深基坑支護失穩(wěn)現(xiàn)象的成因，具體包括設計不合理、數(shù)據(jù)計算偏差較大、施工監(jiān)管不到位等。③地域性。我國不同地域地區(qū)的土壤性質、特點存在較大差異，為保證深基坑支護符合預期施工要求，需做到依據(jù)實際地質特點進行支護技術的合理選擇，并保證支護方案的編制契合建筑工程現(xiàn)場要求。

2 建筑工程深基坑常見支護技術

2.1 深層攪拌樁支護技術

目前深層攪拌樁支護技術在建筑工程深基坑施工中的應用較為常見，施工期間可依托于重力式結構來保證深基坑的有效加固，在保證深基坑結構穩(wěn)定性符合施工要求的同時，做到對后續(xù)施工質量隱患的有效規(guī)避。施工期間該技術應用主要是對深基坑結構借助攪拌設備進行攪拌處理，結合其地質特征分析合理應用水泥等材料，通過充分拌和固化來提高基坑支護承載能力[2]。為保證深層攪拌樁支護技術發(fā)揮最大效用，需在合理使用固化劑的前提下，保障固化劑在深基坑內(nèi)得到充分攪拌與固化，以提升支護擋土防滲效果來支撐工程的順利開展。需注意，該技術并非適用于所有深基坑支護環(huán)境，需判斷該支護技術墻體厚度控制能否與現(xiàn)場基坑環(huán)境相契合。

2.2 復合土釘墻支護施工技術

該支護技術應用以土釘為主要受力載體，施工期間以土釘群密集設置與加固為前提，結合支護要求對原位土體表面進行混凝土噴射，并通過防水系統(tǒng)的合理設置來提升深基坑邊坡支護的穩(wěn)定性。相較于其他支護技術應用，復合土釘墻支護技術在施工便捷性、施工成本控制、施工周期控制等方面存在顯著優(yōu)勢。目前，在黏土、粉土等地質深基坑施工中該技術應用較為常見[3]。具體施工中該支護技術應用需以設定位置鉆孔為前提，按工藝標準放置鋼筋后予以灌注處理，結合對高壓灌漿技術應用來有效處理水平孔，然后將鋼筋網(wǎng)片鋪設于灌漿結束后的土體表面，最后視情況開展規(guī)范化的混凝土噴射作業(yè)，通過提升土釘抗拔承載能力來加固基坑邊坡支護。

2.3 護坡樁支護技術

該技術應用主要是借助相應設備開展基坑鉆孔作業(yè)，灌注水泥漿后碎石、無砂混凝土等來構建深基坑邊坡護壁。護坡樁支護技術作用的體現(xiàn)與施工過程是否規(guī)范、專業(yè)之間存在密切關聯(lián)[4]。在深基坑支護作業(yè)期間，護坡樁技術應用流程體現(xiàn)為：首先，以設計方案為參照確定鉆孔位置及其深度，鉆孔作業(yè)結束后檢查其深度、標高、直徑等參數(shù)控制是否符合標準。并以自下而上的形式將預制的水泥漿灌注于孔內(nèi)。其次，待水泥漿灌注達到規(guī)定標高后置入骨料、鋼筋籠等。最后，通過高壓紙漿的重復注入完成對護坡樁的構建，因該技術在施工便捷性、成樁率等方面優(yōu)勢顯著，在建筑深基坑支護中得到普及應用。

3 支護技術在建筑工程深基坑施工中具體應用

案例分析：某病房樓項目位置平頂山市，工程以框架結構為主，共23層，其中地上、地下層數(shù)分別為22層、1層，基坑開挖深度超過6m，深基坑組作業(yè)現(xiàn)場西面為住院樓，間距約為3m，其余位置不存在建筑物影響。該項目工程地質劃分主要包括雜填土層、粉質黏土層、角礫層、黏土層等。經(jīng)現(xiàn)場勘查得知該項目地下水埋深超過2.20m，以生活用水、大氣降水為地下水主要補充途徑。本文以該工程為例，具體闡明建筑深基坑支護技術的應用。

3.1 基坑方案選擇

結合對該工程支護要求的分析，分別制定復合土釘墻支護、地下連續(xù)墻支護、水泥土墻支護方案，從經(jīng)濟性、施工成效、環(huán)保性等方面進行不同方案的比對、分析，最終確定采用復合土釘墻支護方案開展深基坑施工作業(yè)。相較于其他方案應用，土釘墻支護能夠做到對邊壁土體力學性質的最大化利用，通過對土體荷載的充分利用來提升結構穩(wěn)定性。另外，土釘墻支護在機動性、安全性、施工便捷性、經(jīng)濟性等方面存在較大優(yōu)勢。

3.2 施工要求

要想最大化發(fā)揮出復合土釘墻支護性能與效果，需做到對以下要求的明確：①以150mm孔徑為標準選擇超前鋼管樁，并將鋼管壁厚控制在3mm，予以壓力注漿后利用螺紋桿焊牢。②以130mm孔徑為標準選擇螺紋鋼筋土釘，并將預應力錨桿孔徑控制在130mm范圍內(nèi)[5]。錨桿鎖定需要以注漿強度達到70%為基準。③結合工程現(xiàn)場土壤性質、支護要求等方面的分析，采用硅酸鹽水泥進行泥漿配制，通?，F(xiàn)場測驗確定最佳水灰比控制在0.45，以0.4～0.6MPa為基準開展底部壓力注漿作業(yè)。④以C20等級為標準開展混凝土噴射作業(yè)，混凝土配制中碎石材料粒徑≯10mm，中砂含水量控制在6%左右。混凝土噴射作業(yè)期間，要求人員依據(jù)設計標準將厚度控制在12cm左右，并在噴射作業(yè)結束后檢查其表面是否存在滑移流淌、干斑等問題。⑤結合PVC泄水管設置來有效處理滲水問題，泄水管直徑、長度分別控制在50mm、500mm。為避免因護坡內(nèi)雨水聚集而影響到邊坡支護穩(wěn)定性，需在開挖作業(yè)期間結合現(xiàn)場情況強化排水處理。

3.3 鋼管樁施工

依據(jù)工程支護要求，結合以下步驟開展鋼管樁施工作業(yè)：①成孔。基坑鉆孔作業(yè)采用專業(yè)鉆機，鉆進過程中同步開展校正作業(yè)，時刻觀察鉆機底座是否存在不平問題，并第一時間予以糾正，確保將鉆機垂直偏差度控制在0.5%范圍內(nèi)。若鉆進作業(yè)期間出現(xiàn)塌孔、斜孔等問題，要求施工人員及時停止作業(yè)并予以改正。②鋼管制作與安裝。首先，借助內(nèi)接管完成對鋼管的連接固定，并采用焊接工藝來提升鋼管質量[6]。其次，以50cm為間隔對標準段鋼管對稱開孔，依據(jù)設計標準將孔徑控制在20mm范圍內(nèi)。最后，以卷揚方式利用鉆進進行鋼管下方，并檢查鋼管是否完全下放至孔底。③嚴格按照支護方案開展鋼管樁注漿作業(yè)。結合現(xiàn)場情況分析，采用水下灌注形式完成對水泥漿的處理，將孔底與注漿管底的間距控制在10～20cm范圍內(nèi)。同時，在水泥凈初凝之前再次開展復灌作業(yè)，以確保管內(nèi)水泥漿得到完全填充。

3.4 土釘墻施工

3.4.1 施工順序。以支護方案為參照，確定土釘墻施工順序為：按工程要求開展工作面開挖作業(yè)→邊坡修整→結合混凝土噴射需求，在規(guī)定位置埋設醒目標志→按工藝標準開展規(guī)范化的混凝土噴射作業(yè)→鋼筋網(wǎng)牢固綁扎→結合作業(yè)情況合理安裝土釘→混凝土噴射與養(yǎng)護[7]。

3.4.2 基坑降水與排水。要求施工人員強化降排水措施的應用，以保證土方分層開挖階段地下水位始終控制在標準范圍內(nèi)。以鋼筋混凝土護面設置為前提，合理設置集水井與排水溝。

3.4.3 土方開挖。保證土釘墻與土方開挖作業(yè)的同步進行，并結合以下要求進行護坡面處理的優(yōu)化：①分層開挖期間需要以上層混凝土面噴射強度達到70%為標準，方可繼續(xù)開展下層土釘墻施工。②嚴格按照施工要求開展自上而下的基坑開挖作業(yè)，禁止出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。

3.5 混凝土初噴

為避免因保護層未設置而影響到護坡鋼筋穩(wěn)定性，要求施工人員做到：①確保護坡面平整處理后依據(jù)標志開展混凝土初噴作業(yè)。②通?，F(xiàn)場試驗來確定混凝土配比，以配合比為參照將砂、碎石、水泥等材料混合，利用噴射機開展初噴作業(yè)。同時，初噴作業(yè)期間應保持自下而上、分片開展的原則[8]。盡可能保證受噴面與噴頭之間保持垂直狀態(tài)，間距控制在0.8～1m范圍內(nèi)。③混凝土初噴厚度需控制在3～5cm范圍內(nèi)，終凝后視情況開展噴水養(yǎng)護作業(yè)。

3.6 鋼筋網(wǎng)鋪設

首先，在完成混凝土初噴作業(yè)后開展鋼筋網(wǎng)鋪設作業(yè)，鋪設過程中，需依照支護要求，將坡面與鋼筋間距控制在20mm左右。其次，采用相應錨固裝置進行土地與鋼筋網(wǎng)的規(guī)定處理，盡可能避免在噴射作業(yè)期間出現(xiàn)鋼筋網(wǎng)晃動現(xiàn)狀。最后，鋼筋網(wǎng)固定、綁扎完成后檢查其誤差是否控制在10mm范圍內(nèi)。

3.7 土釘成孔

施工期間借助機械設備開展土釘成孔作業(yè)，并按照以下參數(shù)檢查成孔是否合理：①孔位定位偏差需控制在±5cm范圍內(nèi)；②土釘孔徑控制在130mm±2cm范圍內(nèi)；③孔傾角偏差需控制在±2°左右，孔深允許誤差需控制在±20cm范圍內(nèi)。

3.8 注漿施工

注漿作業(yè)前要求人員細致檢查孔內(nèi)是否存在殘渣物質等，確保清潔徹底后方可注漿。土釘注漿以硅酸鹽水泥為主要材料，控制注漿壓力保持在0.4～0.6MPa，結合止?jié){塞的設置避免出現(xiàn)泥漿浪費現(xiàn)象。

3.9 混凝土終噴

確保鋼筋網(wǎng)鋪設符合設計標準后，以設計厚度為基準開展混凝土終噴作業(yè)。同時結合基坑情況開展錨桿鉆孔、張拉等試作業(yè)[9]。

4 結束語

綜上所述，深基坑支護效果與建筑工程建設質量的把控存在直接關聯(lián)，為此施工企業(yè)需結合對工程建設需求、地質特征、現(xiàn)場情況等方面的分析，結合對深基坑支護技術的合理選擇與應用，以高質量深基坑施工開推動建筑項目的順利建設。