深基坑支護技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用分析

文／李約漢、柳博 中國人民解放軍93194 部隊 北京 100000

引言：

建筑工程中，深基坑支護技術(shù)有著巨大應(yīng)用價值，其應(yīng)用與工程質(zhì)量有著直接聯(lián)系。施工單位應(yīng)用深基坑支護技術(shù)，主要目的是維護施工安全性，為現(xiàn)場施工提供安全保障。不規(guī)范的深基坑支護施工，容易引發(fā)安全事故，存在一定安全隱患。施工單位有必要對深基坑支護技術(shù)的應(yīng)用展開系統(tǒng)性分析，在降低施工難度的同時，有效控制深基坑支護施工操作行為，便于施工單位進(jìn)行高質(zhì)量施工，最大限度提高深基坑支護結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量，為建筑工程整體質(zhì)量提供有力保障。

1.深基坑支護技術(shù)簡介

建筑工程中，深基坑支護施工具有很強挑戰(zhàn)性，深基坑支護施工對基坑開挖的深度有十分嚴(yán)格的要求。基坑工程當(dāng)中，支護結(jié)構(gòu)具有很強的復(fù)雜性，在具體施工中工程容易受各類因素干擾。因此，相關(guān)人員要在施工前，確定好土壓力、計算參數(shù)等，這也決定了深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計具有較強技術(shù)性。沈基坑開挖是地基基礎(chǔ)與高層建筑地下室施工的重要環(huán)節(jié)，同樣是建筑工程中面臨的一項重要性、復(fù)雜性工程難題，涉及土力學(xué)中各項專業(yè)知識，在建筑基礎(chǔ)埋置深度不斷增加的情況下，深基坑支護結(jié)構(gòu)的施工問題越來越重要。根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》，基坑側(cè)壁安全等級規(guī)定如表1 所示[1]。

為保證施工達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，施工單位要嚴(yán)格規(guī)范自身行為，明確深基坑支護在整個工程中的地位，加強對施工過程的把控。施工單位采用深基坑支護技術(shù)，以提高基礎(chǔ)安全性，保障施工過程安全性等為目標(biāo)，可以有效減少基坑工程給周邊環(huán)境可能造成的影響。

2.深基坑及深基坑支護的特點與技術(shù)要點

2.1 深基坑的特點

（1）建筑工程中，深基坑支護體系是一種臨時性的結(jié)構(gòu)，施工難度大且風(fēng)險因素眾多。

（2）深基坑工程的區(qū)域性特征較強，如黃土地基、軟黏土地基等工程地質(zhì)與水文條件存在差異性，這些因素決定深基坑工程存在較大差異性。

（3）深基坑工程具有綜合性特征，與巖土工程、土力學(xué)、測試技術(shù)、結(jié)構(gòu)工程等有緊密聯(lián)系。

（4）深基坑支護施工與工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等有密切聯(lián)系，還與深基坑臨近構(gòu)筑物、建筑物、地下管線等有密切聯(lián)系。

（5）深基坑工程是一項系統(tǒng)性工程，主要涉及支護施工與土方開挖兩個部分。土方開挖的施工組織是否合理，直接決定了支護結(jié)構(gòu)施工的效果。

（6）在基坑工程當(dāng)中，周邊的地下水位、應(yīng)力場等都會發(fā)生改變，地基土體會發(fā)生變形，對周邊環(huán)境會產(chǎn)生一定程度的影響，嚴(yán)重時會影響工程質(zhì)量和使用安全。

2.2 深基坑支護結(jié)構(gòu)

深基坑維護結(jié)構(gòu)主要由板墻、冠梁及相關(guān)附屬構(gòu)件組成。其中，板墻主要是在深基坑的開挖卸荷階段，用于承受施工中產(chǎn)生的巨大壓力，在接收壓力的同時，將壓力向支承結(jié)構(gòu)傳遞。圍護結(jié)構(gòu)施工，需要施工單位結(jié)合工程實際與現(xiàn)場情況，確定具體的施工方式，適當(dāng)考慮工程所在地的經(jīng)濟、技術(shù)等條件。深基坑維護結(jié)構(gòu)類型多樣，國內(nèi)常用的有土層錨桿、沉井、柱列式、板柱式等。

2.3 技術(shù)要點

深基坑工程的施工質(zhì)量與設(shè)計的基坑降水工序、開挖施工等有十分緊密的聯(lián)系，是一種具備區(qū)域特征的巖土工程。在深基坑工程設(shè)計中，設(shè)計人員要充分考慮施工現(xiàn)場的水文、氣候、臨近建（構(gòu)）筑物、地下管線等情況。在設(shè)計支護結(jié)構(gòu)的時候，設(shè)計人員要全面掌握支承體系、土體加固等多項問題。通常，深基坑支護結(jié)構(gòu)體系由兩個部分組成，分別是止水體系、支護結(jié)構(gòu)。其中，止水體系的建立，可以避免地下水進(jìn)入深基坑內(nèi)部，能讓基坑具備較強的抗?jié)B性，影響著工程的整體質(zhì)量。一般由施工單位采取高壓旋噴樁或水泥攪拌樁，設(shè)置一道隔水幕布，實現(xiàn)防水抗?jié)B的作用，還可以規(guī)避基坑受地下水的沖擊、侵蝕，提高基層穩(wěn)定性，圖1 為高壓旋噴樁的施工示意圖。

如圖1（a）處為鉆機就位鉆孔，（b）處為鉆機鉆孔到至設(shè)計高程，（c）處為旋噴開始，（d）處為旋噴提升，（e）處代表旋噴結(jié)束成樁。

支護結(jié)構(gòu)對整個建筑工程的安全性和穩(wěn)定性起到?jīng)Q定性作用，施工單位在設(shè)置支護結(jié)構(gòu)前，要綜合考慮地質(zhì)、土質(zhì)、基坑深度等問題，結(jié)合工程的實際情況，確定最合適的施工方式，便于提高深基坑支護施工效果。

3.建筑工程施工中深基坑支護施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 土釘墻支護技術(shù)

土釘墻支護施工內(nèi)容眾多，涉及鉆孔、插筋等各道工序，需要和噴射砼面板結(jié)合起來，形成一種與承力墻作用相類似的土釘墻，該墻體的主要作用是承受上層土的荷載。土釘墻能承受來自上層土的壓力，能對開挖面的穩(wěn)定性提供保障，如圖2 所示[2]。

圖2 土釘墻支護

在應(yīng)用土釘墻支護技術(shù)時，施工需要按照自上而下的施工方式。施工單位要根據(jù)土層情況確定分層深度，工作面寬度控制在6m 以上，縱向長度一般不低于10m。第一層砼的噴射中，施工單位要關(guān)注土體的情況，避免施工引發(fā)土地松弛、崩解，盡量在短時間內(nèi)完成砼的噴射工作，并規(guī)范施工人員操作行為，保證砼噴射厚度的標(biāo)準(zhǔn)化、均勻性。此外，施工單位要應(yīng)嚴(yán)格控制水泥用量，一般不低于400kg/m3的用量標(biāo)準(zhǔn)。在成孔環(huán)節(jié)，施工單位要控制好土釘?shù)某煽字睆?，明確土釘?shù)南蛳聝A角大小。施工單位根據(jù)土層條件、設(shè)備條件及工作經(jīng)驗，確定成孔方法[3]。在土釘安設(shè)和注漿階段，施工單位要確定土釘類型，采取灰漿泵進(jìn)行注漿，土釘注漿過程中不能加壓。隨后是鋼筋網(wǎng)布置與砼面層的噴射，施工單位要確定好鋼筋網(wǎng)的直徑、間距，需要保證鋼筋網(wǎng)和土釘連接的牢固性，控制好鋼筋網(wǎng)和第一層噴射砼的間隙。如果施工單位要設(shè)置第二層鋼筋網(wǎng)，需要在第一層鋼筋網(wǎng)完成覆蓋后再進(jìn)行鋪設(shè)。

3.2 土層錨桿支護技術(shù)

土層錨桿支護中，施工人員操作錨桿鉆機，在特定位置展開鉆孔操作，完成鉆孔后，施工人員將配置好的水泥漿灌注至孔洞。當(dāng)土層內(nèi)錨固段的漿液達(dá)到一定強度后，傳入絞線張拉錨固。深基坑支護施工中，土層錨桿支護已經(jīng)具有成熟的施工經(jīng)驗，對提高支護主體的強度有著重要作用。施工前期，施工單位要在現(xiàn)場開展測量工作，保證測量的精準(zhǔn)性，做好對鉆孔位置及孔深的確定，要避免在鉆孔時出現(xiàn)較大偏差，為后續(xù)施工的順利進(jìn)行提供保障。土層錨桿支護施工期間施工單位不能在樁頂設(shè)置拉桿與錨樁，可以在一定間隔上，將錨桿斜向打入樁背面，并在強度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，在樁中間開展開挖施工。施工過程中，施工單位要花費較多時間進(jìn)行施工，在周邊存在建（構(gòu)）筑物時不能進(jìn)行支護，臨近地基不允許在存在下沉位移時使用。

3.3 護坡樁支護技術(shù)

護坡樁支護技術(shù)的應(yīng)用中，施工單位要提前做好場地平整、障礙物清理等工作，隨后進(jìn)行樁基位置放樣、埋設(shè)護筒，使用旋轉(zhuǎn)鉆機成孔，或采用人工萬控的方式，完成上述施工后，進(jìn)行鋼筋籠的吊裝與砼的水下澆筑。在護坡樁支護施工中，成樁率較高，施工操作比較便捷，在地下室工程中有著廣泛應(yīng)用，尤其針對復(fù)雜環(huán)境下的深基坑支護施工，該技術(shù)有著較強適應(yīng)性[4]。采用護坡樁支護技術(shù)，能夠減少工程發(fā)生位移的情況。具體施工中，施工人員的操作必須嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對成樁的質(zhì)量提供保障。

3.4 鋼板樁支護技術(shù)

如果基坑深度較大，或者地下水位較高，未降水時可以設(shè)置板樁未支護結(jié)構(gòu)。板樁不但可以防水、擋土，對流砂還有一定的預(yù)防效果。板樁支撐有錨和無錨的區(qū)分。針對無錨板樁的施工，施工人員要從某一角開始，逐塊進(jìn)行打樁，在打單塊板樁時，不能出現(xiàn)停頓。開打板樁的施工操作比較便捷，不過施工單位在單塊打入時，板樁容易發(fā)生傾斜，累計誤差的糾正難度過大，也難以對避面的垂直度進(jìn)行控制，因此無錨板樁在樁長超過10m，工程要求較高的項目中不太適用。有錨板樁的施工中，施工人員可以采用雙層圍檁插裝法。施工過程中，施工單位要做好雙層圍檁支架的設(shè)置，通常需要順著板樁的邊線設(shè)置，在雙層圍檁中間插入板樁，在板樁相互作用下形成牢固的板樁墻。從四個角落開始進(jìn)行操作，在封閉合攏以后，施工單位要按照一定順序，逐塊把板樁打至設(shè)計標(biāo)高。施工單位采取這一手段進(jìn)行施工，可以對平面尺寸的準(zhǔn)確性以及板樁的垂直度提供保障，不過該方法的施工速度較慢，在工程進(jìn)度較緊張的項目中不太適用。

3.5 地下連續(xù)墻支護技術(shù)

施工單位應(yīng)用地下連續(xù)墻支護技術(shù)，要按照先鋼筋砼地下連續(xù)墻，后墻間開挖的方式進(jìn)行施工。地下連續(xù)墻支護具有高強度、高剛度等特性，具有抗?jié)B、承重、擋土等多重功能，在較在各種面積大小的場地都非常適用，對地下水位較高的深基坑仍然有較強適應(yīng)性。施工單位可以采取機械成槽的施工方式，放入到鋼筋籠，隨后進(jìn)行澆水[5]。地下連續(xù)墻支護技術(shù)的應(yīng)用，對周邊環(huán)境的影響較小，對地層條件具有較強適應(yīng)性，并且施工單位可以很好地控制墻體的強度，也能夠保證較高的施工精度，可作為建筑工程中的永久性建筑物部分。如果施工單位只是單純將地下連續(xù)墻作為深基坑支護結(jié)構(gòu)，需要投入的費用較高。因此，施工單位通常會將其與鋼管支撐、混凝土支撐等結(jié)合起來，形成一種特殊的支出形式。

4.建筑工程施工中深基坑支護施工的優(yōu)化建議

4.1 做好施工準(zhǔn)備工作

建筑工程施工中，施工單位在應(yīng)用深基坑支護技術(shù)前，要做好工程勘察工作。施工單位通過開展工程勘察工作，切實掌握建筑工程的具體情況，對施工現(xiàn)場的情況進(jìn)行調(diào)查、分析，全面掌握施工現(xiàn)場的總體情況，做好相應(yīng)的記錄，并對現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，對深基坑支護施工形成科學(xué)、合理的施工方案。不同工程所在位置不同，會面臨不同的地質(zhì)條件。施工單位在深基坑支護施工中，還需要結(jié)合現(xiàn)場的歷史資料，多角度分析現(xiàn)場地質(zhì)條件，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，選擇最合適的施工技術(shù)和施工方案。

施工單位需要提前準(zhǔn)備好符合建筑工程要求的材料、設(shè)備，合理配置勞動力，采用專業(yè)設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)測量和計算，對施工過程中可能出現(xiàn)的問題加以分析，明確可能影響深基坑支護施工質(zhì)量的因素，結(jié)合現(xiàn)場勘察測量得出的數(shù)據(jù)，編制完善的數(shù)據(jù)分析報告，以便及時對深基坑支護施工計劃做出調(diào)整。

4.2 優(yōu)化深基坑支護方案

施工單位在開展深基坑支護施工的時候，要全面掌握好現(xiàn)場環(huán)境，明確基坑工程對深基坑支護技術(shù)提出的安全等級要求。施工單位要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件，對支護的安全等級予以確定，為后期施工安全提供保障。由于建筑工程施工會給周邊的環(huán)境造成損壞，施工單位要對環(huán)境破壞情況展開預(yù)估，在此基礎(chǔ)上確定合理的支護深度，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)數(shù)據(jù)，明確深基坑支護技術(shù)難度[6]。對于支護施工方案的確定，施工單位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的情況，選擇一種與本工程最適應(yīng)的施工方案，主動接受設(shè)計單位提出的有效建議，保證深基坑支護方案的科學(xué)性、可行性。施工單位在工作中，要重視施工方案的規(guī)范化執(zhí)行，嚴(yán)格遵守安全施工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，保障深基坑支護施工的順利開展。對于施工方式的選擇，施工單位要考慮的因素眾多，如現(xiàn)場周邊環(huán)境、地下水位高度、巖土層狀況等。由于天氣具有不可預(yù)測的特征，因此施工單位要將施工周期納入考慮范疇。工程造價也是施工單位在施工技術(shù)選擇時必須考慮的因素。

4.3 加強對施工過程的監(jiān)測

建筑工程施工中，全體施工人員都必須明確深基坑支護施工流程，由施工管理人員安排施工人員對現(xiàn)場進(jìn)行清理，并在現(xiàn)場組裝深基坑支護施工所需的機械設(shè)備，做好對設(shè)備的調(diào)試工作，避免機械設(shè)備在正式施工中發(fā)生故障。深基坑支護過程中，管理人員要做好質(zhì)量檢測工作，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的安全、質(zhì)量隱患。監(jiān)理單位在各環(huán)節(jié)完工后及時進(jìn)行檢查，及時發(fā)現(xiàn)施工漏洞并責(zé)令施工單位進(jìn)行整改。只有嚴(yán)格落實對深基坑支護施工過程的檢查和監(jiān)測，才能保證深基坑支護施工的質(zhì)量。

在基坑開挖階段，施工單位要嚴(yán)格遵守“三寶”“四口”的臨邊防護要求，嚴(yán)格按照施工安全要求，保證深基坑支護結(jié)構(gòu)的牢固性。施工監(jiān)測中，施工單位要結(jié)合基層側(cè)壁的安全等級、監(jiān)測點等，制定科學(xué)、精準(zhǔn)的監(jiān)測方案，包括監(jiān)測周期、編制監(jiān)測報告等內(nèi)容，并在具體施工中嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)測方案，有效防止施工過程中發(fā)生意外。

4.4 加強施工安全管理

深基坑支護施工過程中，安全管理是一項必要性工作。施工單位采取科學(xué)的安全管理措施，能將安全隱患遏制在事故發(fā)生前，避免安全事故給工程質(zhì)量、工程進(jìn)度等造成影響。例如，施工單位加強對地下水位的控制，防止地下水侵入基坑，導(dǎo)致深基坑支護施工質(zhì)量受到影響[7]。施工過程中，如果施工面受強大外力影響，需要施工單位在保證人員安全的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)場情況詳細(xì)進(jìn)行記錄，及時將記錄結(jié)果上報給上級部門，按照上級下達(dá)的指示加固或者拆除已變形的工作面，避免變形的工作面給建筑工程的質(zhì)量造成不良影響。

結(jié)語：

綜上所述，施工單位在建筑工程施工中正確、合理使用深基坑支護技術(shù)，能為后續(xù)各分部分項施工建設(shè)提供有力支撐，有利于提高建筑工程的質(zhì)量水平和安全等級。在本文的分析中，提出了幾種常用的深基坑支護技術(shù)，不同類型的深基坑支護技術(shù)有著不同適用范圍，其具體使用需要施工單位結(jié)合工程實際情況，綜合考慮土壤松軟程度、地下水高度、當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境條件、工程地質(zhì)等，在保證工程造價、工程進(jìn)度的基礎(chǔ)上，選擇一種最合適的支護方式。整個施工過程中，各參見單位的管理人員，需要協(xié)同參與對支護施工過程的監(jiān)督及管理，及時發(fā)現(xiàn)施工階段存在的漏洞，采取有效的整改措施，進(jìn)一步為工程質(zhì)量提供更有力地保障。