深基坑支護技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

劉青城

(山西二建集團有限公司，山西 太原 030000)

1 H項目概況

H項目施工規(guī)劃時，是以多層建筑為目標，地下設(shè)2層，基底標高處于-21.8m至23.5m。基坑平面規(guī)格：短邊165m，長邊239m。案例項目基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要求其安全級別為“一級”。案例項目深基坑施工范圍內(nèi)，基坑四周2m區(qū)域中不可有堆載物品，超過2m區(qū)域的堆放荷載需控制在20kPa以內(nèi)。出土位置的荷載最大值為40kPa，不可出現(xiàn)超限堆載問題。H項目的支護工程，選用臨時結(jié)構(gòu)，完工后可用期限為18個月。

2 深基坑支護的工藝類型

2.1 水泥擋墻支護

水泥擋墻支護方法，是以水泥、土兩種材料為主，水泥具有一定膠凝性，能夠固結(jié)土料，施工成具有一定強度的樁體。水泥擋墻支護，具有較好的水穩(wěn)性，工程成本不高、工藝形成的噪聲不大，多用在軟弱土質(zhì)項目中。施工前，可采取試樁施工形式，綜合給出“水灰比”“攪拌機運行速度”“攪拌頻率”“泵送用時”各項參數(shù)，保持邊坡結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性，切實增強地基承載性能，以此控制地基沉降問題。此種支護工藝表現(xiàn)出較強的止水性，多用在基坑深度處于3～6m的項目中。

2.2 鋼板樁支護

鋼板樁支護方法，主要是借助鋼板樁材料，拼接建造成圍護墻。施工方式含有“槽鋼”“鎖扣”兩類形式。鋼板材料的外觀形狀，具體包括“U型”“Z型”等。鋼板樁支護時，主要采取“錘擊”“振動”的工藝處理形式，有效隔絕水土資源，支護結(jié)構(gòu)具有耐用性，工藝操作便捷，鋼板可循環(huán)使用。在實際施工中，工藝噪聲較大，材料柔性特點較為明顯，不適宜用在較深基坑項目[1]。

2.3 排樁支護

采取連續(xù)排布、間隔排布等多種形式，在基坑四周合理設(shè)計樁體，形成排樁支護形式。采取造孔、添加鋼筋籠、注入混凝土等工藝方式，施工處多組樁體。此種樁體在各類地質(zhì)環(huán)境中，均具有一定適用性，表現(xiàn)出工藝適用范圍大、工藝噪聲不高、環(huán)境污染性不強等特點。在材料灌注前期，需采取試樁施工方法，參照案例工程的環(huán)境特點，合理選擇工藝方案，配備相應(yīng)的施工設(shè)備。造孔施工期間，需要在目標點位放置枕木，進行整平處理，保證鉆機造孔質(zhì)量。灌注樁的工藝流程中，應(yīng)進行護筒埋設(shè)施工，保證打樁點位、垂直角度的規(guī)范性?？孜黄盍啃杩刂圃?cm內(nèi)，樁體垂直性的偏差量需小于1%。造孔期間，應(yīng)保證補漿及時，嚴防出現(xiàn)塌孔事故[2]。

2.4 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻，主要是在挖坑前，在基坑外圍施工出多個溝槽，采取清槽、放入鋼筋籠、灌注材料等工藝措施，施工成鋼混型擋土墻。此工藝表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)強度大、限制條件少等優(yōu)勢，多用于環(huán)境欠佳的工程中。施工期間，可利用單層、復合兩種結(jié)構(gòu)，建造墻體結(jié)構(gòu)。在使用逆作法工藝時，連續(xù)墻工藝表現(xiàn)出較高的防滲性、工藝噪音不大等特點，可用在人群較多的工程環(huán)境。由于支護結(jié)構(gòu)占地空間不大，能夠有效借助基坑空間，完成挖土、出土等工藝操作，快速推進工程任務(wù)，有效控制工期。相比其他支護方法，需增加廢棄泥漿的處理流程，支護成本相應(yīng)增加。

3 干擾基坑工藝質(zhì)量的因素

3.1 客觀因素

H項目進行支護施工規(guī)劃時，側(cè)重梳理了干擾支護施工的各項因素，以此細化工藝內(nèi)容，消除不利影響。在客觀因素分析時，主要考量基坑安全級別。如表1所示，是依照基坑支護相關(guān)的技術(shù)規(guī)范內(nèi)容，整理獲得的基坑安全級別表。

表 1 基坑安全級別表

支護結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計，是開展基坑施工的重要環(huán)節(jié)。選擇支護方案時，需要從多個方面，進行考量?；邮┕ち鞒梯^為復雜。由于各基坑所在的環(huán)境特點存在差別，需考量多個因素，綜合選擇最佳的基坑方案。為此，在施工期間，可參照基坑安全級別，相應(yīng)設(shè)計基坑支護的工藝內(nèi)容。而基坑安全級別，是保證基坑支護質(zhì)量的最基礎(chǔ)客觀條件。案例項目基坑支護的級別要求為“一級”，可選擇的支護類型較多。

3.2 主觀因素

3.2.1 安全性

保證支護結(jié)構(gòu)的安全性?；又ёo作為建筑任務(wù)的重要項目，用于支撐整個建筑結(jié)構(gòu)，占據(jù)較為關(guān)鍵的位置?；又ёo的性能，關(guān)聯(lián)著上層建筑的安全。因此，支護安全，是基坑支護工藝需要著重思考的因素。比如，某建筑整體傾倒事故，事故危害性加大，究其原因是基坑平穩(wěn)性不足，致使基坑難以承擔建筑重力，出現(xiàn)建筑傾倒事故。保證基坑安全，合理選擇基坑支護方案，是保證支護質(zhì)量的最根本因素[3]。

3.2.2 技術(shù)操作性

合理選用施工技術(shù)?；又ёo的工藝流程中，含有較專業(yè)的技術(shù)內(nèi)容，需參照具體工程需求，制定支護方案。技術(shù)選用時，需分析技術(shù)選擇的合理性，使其符合工程情況。應(yīng)對各類基坑所在環(huán)境的差異性，基坑與環(huán)境的具體情況，均是選擇支護方案的考量因素。比如，排樁支護，可用在土質(zhì)欠佳的環(huán)境中。選材可依據(jù)工程需要，防止材料性能風險。施工設(shè)備應(yīng)順應(yīng)場地需求，部分場地空間狹小，無法使用大型設(shè)備。在施工前期如果未加以充分考量，可能會出現(xiàn)設(shè)備無法施工的情況，由此增加了工期、人力、成本的消耗量。

3.2.3 工藝質(zhì)量達標性

基坑項目作為整體建筑施工任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有一定臨時性。前期給出的工程預(yù)算較少，會在一定程度上危及工藝質(zhì)量，出現(xiàn)各類工程事故。2020年某在建項目，基坑施工存在不規(guī)范問題，致使土層承載能力不足，出現(xiàn)坍塌事故。由此發(fā)現(xiàn)：工藝質(zhì)量是保證工程安全的重要因素，需加強工藝質(zhì)量分析，保證支護效果。

3.2.4 成本可控性

基坑項目可能會消耗一定量的資金，各類不確定因素帶來的干擾問題，分布在基坑項目中，可能會引起基坑項目出現(xiàn)資金管控不到位的問題。各類工程均想要以較少的資金支出，獲取更高收益。各參建組織，以安全性為出發(fā)點，加強成本控制，以此增強基坑支護方案的性價比。

3.2.5 工藝生態(tài)性

嚴格控制工藝污染問題。在工藝進行中需關(guān)注工藝環(huán)保性，基坑支護具有工程使用的臨時性，面臨著噪音、揚塵等多種類型的污染問題，需加以認真考量，減少工藝污染。

4 H項目選擇的基坑支護方案

4.1 方案A“支護樁+錨索”

此方案中，支護樁內(nèi)徑參數(shù)設(shè)計為1.2m，樁體長度約為33m至41m。插入基巖深度需控制在2m以內(nèi)，特殊位置的樁體嵌入深度需多于5m。樁體材料級別為C30，位于水內(nèi)的材料級別為C35。樁體外側(cè)添加了止水帷幕，使用的鋼絞線作為錨索工具，錨固至基巖的深度應(yīng)多于8m。此種基坑方案，可用于場地空間不大、基坑深度較大的項目。施工期間，需有效控制基坑橫向位移問題。此方案的工藝要求：錨桿錨固范圍，不可添加在淤泥、土質(zhì)欠佳的位置。如果錨桿錨索支護的各項工藝設(shè)計不合理，需要更高的支護強度，可能會增加支護成本。此方案的工藝要點，具體如下：1)在挖坑掘進施工期間，需高效安裝錨桿錨索支撐體系，防止出現(xiàn)頂板離層問題；2)在錨桿、錨索支撐完成時，需保證預(yù)緊力達到預(yù)防條件，以此增強懸吊效果。為此，工藝錨固處理后，需加強運維檢查。

4.2 方案B“連續(xù)墻”

連續(xù)墻結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計為800mm，導墻結(jié)構(gòu)參數(shù)為200mm。墻體頂部冠梁長邊取1100mm，短邊取800mm。墻體材料強度級別為C30，防水能力為P6，冠梁位置的材料強度選擇C25。造孔施工的工藝規(guī)范，如表2所示。

表 2 造孔施工的工藝規(guī)范

連續(xù)墻支護方法，可用在有止水需求、土層結(jié)構(gòu)復雜的項目中。此支護方法，操作過程較為復雜，要求工人擁有較強的技術(shù)能力。漿液生產(chǎn)、漿液處理各環(huán)節(jié)，會占用較大場地。如果工程管理不到位，可能會形成環(huán)境污染問題。在施工初期，需進行各項工藝準備，防止出現(xiàn)停工、返工等問題。支護施工期間，嚴格依照工程流程，保證墻體質(zhì)量的達標性，側(cè)重關(guān)注各組連續(xù)墻間隔位置的連接質(zhì)量。

4.3 方案C，“灌注樁+內(nèi)支撐”

此方案支護施工時，嵌入巖層1.6至8.8m，樁體長度介于33至39m之間。采取兩組梁支撐的形式，作為內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)。支撐梁截面有兩種規(guī)格：一是各邊均為700mm，二是短邊為900mm、長邊為1300mm。此工藝施工時，需關(guān)注地下水形成的材料腐蝕問題。內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)會占用基坑一定空間，增加施工困難。拆除內(nèi)撐結(jié)構(gòu)，需要增加施工時間。此工藝施工期間，需關(guān)注的問題如下：1)嚴防塌孔、斜孔各類事故，防止出現(xiàn)鉆孔漏漿問題；2)多次進行測量，設(shè)計質(zhì)量控制點，保證支護效果[4]。

4.4 方案分析

依照工藝性價比的優(yōu)選理念，基坑支護含有多種類型，可從安全、經(jīng)濟兩個層面，選出最佳的工藝方案，保證支護效果。方案比選時，H項目邀請了12位專家，從方案功能、工藝成本各方面，進行評價。計算各位專家評價的平均數(shù)，作為方案評價結(jié)果，具體如表3所示。

表 3 各方案對比結(jié)果

在功能性評價中，方案B略顯不足，方案A、方案C的結(jié)果相近。在成本預(yù)估方面，方案A使用的資金量最少。工期方面，三個方案均需要5個月時間。綜合評價時，方案A在功能性、成本控制方面，均有一定優(yōu)勢，綜合價值得分較高。為此，H項目最終選擇方案A進行支護施工。

5 H項目基坑監(jiān)測分析

5.1 基坑監(jiān)測計劃

依據(jù)H項目的施工要求、各項基坑施工規(guī)劃，設(shè)計基坑監(jiān)測方案時，分別從“基坑橫向位置偏移”“樁頂偏移”“地下水位”“四周地表沉降”各方面，設(shè)計監(jiān)測點。監(jiān)測之前，需做好充足的準備工作。1)拍攝項目周邊原有建筑，保存建筑圖像，以此應(yīng)對基坑施工糾紛；2)記錄四周建筑、路面、管線的位置變動情況，逐一設(shè)計監(jiān)測點?；颖O(jiān)測使用了較多的監(jiān)測設(shè)備，具體包括“全站儀”“測斜儀”等。在設(shè)計監(jiān)測點時，依據(jù)挖坑情況，設(shè)定測點間隔距離為25至29m，逐一設(shè)計“側(cè)斜孔”。此種布點方法，在被測主體內(nèi)部布設(shè)“測斜管”，依據(jù)此管的角度變動情況，綜合判斷被測點位的橫向位移量。采取每米一個測點的設(shè)計方法，全面測定基坑圍護的橫向位置變動情況[5]。

5.2 監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測結(jié)果，如表4所示。

表4 H項目基坑監(jiān)測結(jié)果

四周建筑沉降值的預(yù)警設(shè)計為10m，案例項目沉降值介于-17～2m之間，尚處于規(guī)范值以內(nèi)。樁頂、基坑深層、四周地下水各處的監(jiān)測結(jié)果，均處于控制值以內(nèi)，整體支護性能符合工程要求。此外，在實際施工期間，基坑支護的資金投入量，減少了將近600萬元，主要在于部分工程量小于理論預(yù)估值，選擇了成本更低的供貨商，降低了支護材料的采買成本，工藝計劃表現(xiàn)出較高的節(jié)本增效特點。

6 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合H項目特點，綜合考量支護安全、技術(shù)可行等各類因素，從多個基坑支護方案中，選定了“支護樁+錨索”的方案，嘗試從工藝性能、工程成本等方面，提升支護方案的性價比。完成支護后，各處監(jiān)測結(jié)果符合技術(shù)要求，實際使用的資金相比預(yù)算減少了將近600萬元，工藝性能優(yōu)異。