市政工程深基坑支護(hù)的難點(diǎn)與解決措施

扆志超

中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司 山西 太原 030027

1 深基坑支護(hù)的概念及特點(diǎn)

所謂深基坑是指基坑開(kāi)挖深度≥5m，或者是深度<5m，但基坑所處地質(zhì)條件以及周邊環(huán)境比較復(fù)雜的一類工程。大多數(shù)出現(xiàn)于高層、超高層、地下停車庫(kù)等大型建筑工程中，深基坑支護(hù)指的是為了確保地下結(jié)構(gòu)施工和深基坑周圍環(huán)境的安全性，特選擇支擋、保護(hù)以及加固等技術(shù)措施，以此保證施工安全。深基坑支護(hù)具有以下特點(diǎn)：①遞增性。深基坑支護(hù)的遞增性主要體現(xiàn)在深度方面和施工環(huán)境方面。從深度方面來(lái)講，隨著建筑工程的不斷發(fā)展，工程施工技術(shù)也隨之發(fā)展，深基坑支護(hù)的技術(shù)水平在不斷提升，使得深基坑的深度在持續(xù)增加；從施工環(huán)境方面來(lái)講，隨著基坑深度不斷增加，所面臨的地下施工環(huán)境會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，導(dǎo)致深基坑設(shè)計(jì)及施工難度會(huì)越來(lái)越大。②靈活性。深基坑支護(hù)施工同其他項(xiàng)目相比而言，具有更強(qiáng)的靈活性，該技術(shù)能夠?qū)⒌叵沦Y源充分利用，有利于緩解現(xiàn)階段我國(guó)土地資源不足的情況，同時(shí)，深基坑支護(hù)施工技術(shù)多種多樣，可滿足不同施工環(huán)境的要求，在技術(shù)應(yīng)用方面可選擇性較強(qiáng)，并且各類支護(hù)技術(shù)可搭配應(yīng)用，所以具有較強(qiáng)的靈活性。③施工難度比較大。深基坑支護(hù)施工既受到地下施工環(huán)境所影響，又受到地上因素影響，由于地下施工環(huán)境非常復(fù)雜，且涉及分布復(fù)雜的地下管道，導(dǎo)致深基坑施工容易受到影響，并增加施工難度，甚至容易出現(xiàn)安全事故。同時(shí)，地面壓力、路面承載力等地上因素會(huì)造成施工質(zhì)量和安全均受到影響，從而提升了施工難度[1]。

2 市政工程深基坑支護(hù)技術(shù)

2.1 地下連續(xù)拋錨桿技術(shù)

地下連續(xù)錨桿支護(hù)技術(shù)屬于深基坑錨固工程技術(shù)，其作用與所選擇的深基坑支護(hù)方法密切相關(guān)。地下連續(xù)錨桿通常與墻體緊密連接，產(chǎn)生強(qiáng)大的支護(hù)力，以確保地下連續(xù)墻的穩(wěn)定和安全，避免滲水等不利影響，有效增加深基坑支護(hù)范圍。然而，地下連續(xù)錨桿拋擲技術(shù)不適用于通風(fēng)不良的基坑。此外，地下連續(xù)錨技術(shù)可以根據(jù)附近的結(jié)構(gòu)和環(huán)境進(jìn)行自我調(diào)整，增強(qiáng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。此外，在實(shí)際施工中，將該技術(shù)與縮頸管核心技術(shù)相結(jié)合，確?；拥倪B續(xù)加固，突出施工效果。

2.2 排樁支護(hù)

排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)包括由灌注樁、預(yù)制樁、板樁和其他類型樁組成的支護(hù)結(jié)構(gòu)。-13～-7m基坑采用鋼筋混凝土灌注樁排擋土墻，地下土為黏土，具有良好的塑性黏度。在地下水位豐富的地區(qū)，常采用雙層攪拌水泥灌注樁。預(yù)制樁排是一種傳統(tǒng)的擋土墻結(jié)構(gòu)，但近年來(lái)很少使用。鋼板樁分為槽鋼板樁和滾軋鎖口鋼板樁。近年來(lái)，Larsen鋼板樁在建筑市場(chǎng)上普遍使用。拉森鋼板樁和槽鋼板樁的主要區(qū)別在于，拉森鋼板樁有鎖，鎖可以相互聯(lián)鎖，形成止水和擋土墻。擋土止水效果較好，槽鋼板樁無(wú)鎖，擋土止水性能較差。

2.3 工法樁（SMW）技術(shù)

市政工程深基坑支護(hù)技術(shù)與SMW技術(shù)密切相關(guān)。合理應(yīng)用SMW技術(shù)可以通過(guò)水泥混凝土有效地提高深基坑附近土體的穩(wěn)定性。同時(shí)，在攪拌混凝土的過(guò)程中，提高了樁墻的穩(wěn)定性和承載力，在一定程度上提高了防滲效果。SMW技術(shù)與混凝土技術(shù)相結(jié)合，可以充分發(fā)揮H型梁的作用，大大提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，SMW技術(shù)的處理和應(yīng)用通過(guò)重疊施工方法實(shí)現(xiàn)，以確保H型梁與混凝土的相互配合，提高混凝土的韌性和承載力。在SMW技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)盡可能消除現(xiàn)場(chǎng)垃圾和障礙物的干擾。同時(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)溝通，充分利用補(bǔ)強(qiáng)材料，確保SMW技術(shù)的作用得到充分發(fā)揮。但從實(shí)際情況來(lái)看，SMW技術(shù)不僅可以提高深基坑支護(hù)的安全性和穩(wěn)定性，充分發(fā)揮各部分的優(yōu)勢(shì)和有利作用，而且不會(huì)對(duì)周圍土壤造成環(huán)境污染和不利影響。

2.4 逆作拱墻支護(hù)

拱墻逆作法是將基坑開(kāi)挖成圓形、橢圓形等弧形平面，沿基坑側(cè)墻逐層逆作法鋼筋混凝土拱墻。垂直于墻的土壓力通過(guò)拱的作用轉(zhuǎn)化為拱墻中的切向力，以充分利用墻的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)基坑平面形狀合適時(shí)，可采用拱形墻作為擋土墻。

3 市政工程深基坑支護(hù)施工中常見(jiàn)問(wèn)題

3.1 降水排水處理不當(dāng)

排水是城市市政工程和深基坑支護(hù)面臨的首要問(wèn)題。在深基坑施工中，降水和排水處理技術(shù)非常重要。一旦使用不當(dāng)，將對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，使其難以支護(hù)，大大降低地表承載力，甚至帶來(lái)許多安全問(wèn)題，嚴(yán)重影響后續(xù)施工進(jìn)度。目前，市政工程深基坑支護(hù)技術(shù)一般采用輕型或噴射井點(diǎn)法進(jìn)行降水處理，但這種舊的作業(yè)方法存在很多問(wèn)題，如降水過(guò)快會(huì)引起地面沉降，嚴(yán)重破壞環(huán)境和水質(zhì)[2]。

3.2 施工結(jié)構(gòu)不合理

建筑結(jié)構(gòu)是市政工程深基坑支護(hù)的重要組成部分，施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)管理。但是，目前的建設(shè)情況還不能滿足要求。在施工初期，現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇沒(méi)有明確的認(rèn)識(shí)。要求相關(guān)人員具有較高的專業(yè)素質(zhì)，加強(qiáng)對(duì)施工區(qū)域的了解，充分了解地下水位和土壤條件，有效控制深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的使用壽命，選擇最合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)。此外，在深基坑施工中，釘墻和錨桿作為一種常見(jiàn)技術(shù)，需要專業(yè)處理和配合，并不適用于所有情況。如果不考慮土層結(jié)構(gòu)，很可能無(wú)法清除殘土，不利于后期灌漿作業(yè)，影響施工效率，浪費(fèi)施工成本。

4 市政工程深基坑支護(hù)問(wèn)題解決措施

4.1 錨索的施工管理

①錨索施工前，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行基礎(chǔ)試驗(yàn)。錨索正式施工前，應(yīng)選擇具有代表性的土層進(jìn)行基礎(chǔ)試驗(yàn)。同一土層中的試驗(yàn)錨索數(shù)量不得少于3根，錨索的最大試驗(yàn)荷載不得小于錨索軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值nk的1.8倍。通過(guò)基礎(chǔ)試驗(yàn)確定錨索的施工工藝、技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)，并形成記錄，指導(dǎo)后續(xù)施工。②巖層采用潛孔錘鉆進(jìn)，土層采用全套管鉆機(jī)鉆進(jìn)。一次灌漿完成后，應(yīng)開(kāi)始拔出套管的施工過(guò)程，以確保錨索直徑。③應(yīng)嚴(yán)格測(cè)量灌漿漿液的水灰比，并檢查漿液的比重。灌漿過(guò)程中嚴(yán)禁擅自加水。同時(shí)，應(yīng)記錄每延米的灌漿量。設(shè)計(jì)要求每延米的灌漿量不得小于80kg。但是，在施工過(guò)程中，灌漿應(yīng)在灌漿管灌漿后完成一次，大約半小時(shí)后完成灌漿補(bǔ)充。根據(jù)施工驗(yàn)證，錨索灌漿應(yīng)位于不同土層中，每延米的灌漿量將有一定偏差。④控制二次灌漿時(shí)間和漿液比。二次灌漿一般要求在一次灌漿體強(qiáng)度達(dá)到5MPa后進(jìn)行。二次灌漿時(shí)間應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定；若二次灌漿壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)壓力，應(yīng)及時(shí)通知相關(guān)單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理。⑤待水泥漿體強(qiáng)度達(dá)到15MPa或設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%（有設(shè)計(jì)要求時(shí)以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)）后，按設(shè)計(jì)張拉程序進(jìn)行張拉。⑥錨索驗(yàn)收試驗(yàn)由第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)按總量的5%采用多級(jí)循環(huán)張拉，滿足要求后由施工單位進(jìn)行單循環(huán)張拉鎖定；應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝錨索應(yīng)力計(jì)，以監(jiān)測(cè)錨索的應(yīng)力變化。⑦在正式張拉前，預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)預(yù)張拉1-2次，以確保錨墊與接觸面緊密接觸，并按設(shè)計(jì)張拉荷載的20%預(yù)張拉，以確保錨索各部分與鋼絞線順利接觸。

4.2 科學(xué)處理地下水

阻礙基坑施工開(kāi)展的原因也包括地下水位上漲和地下水滲透。而地下水侵蝕則會(huì)降低建筑的穩(wěn)定性和安全性，這是由于支護(hù)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，使土體因不均勻沉降而導(dǎo)致基坑變形失穩(wěn)。施工方會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況科學(xué)選擇降水排水措施，從而減輕地下水對(duì)深基坑的不利影響。常見(jiàn)的有，當(dāng)出現(xiàn)基坑底層結(jié)構(gòu)滲透系數(shù)高或存在承壓水頭的情況時(shí)，可按照危害性和干擾范圍來(lái)增設(shè)止水帷幕，布置疏干井，或是采取井點(diǎn)降水、管井降水等措施。

4.3 嚴(yán)格控制施工過(guò)程

嚴(yán)格按照施工規(guī)程、施工組織設(shè)計(jì)和相關(guān)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工，控制各施工要點(diǎn)，制定相應(yīng)的措施。例如，在深基坑土方開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制施工進(jìn)度，對(duì)周邊建筑物、構(gòu)筑物進(jìn)行拍照和錄像，分析周邊地下設(shè)施的情況。如遇特殊土質(zhì)需精心組織施工，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告核實(shí)其分布范圍、土層深度。膨脹土地區(qū)的吸水膨脹和失水收縮宜在少雨季節(jié)施工，軟土地區(qū)抗剪強(qiáng)度低，易發(fā)生縱向滑動(dòng)，分層開(kāi)挖的深度不宜過(guò)深。在進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制施工順序，如樁體齡期達(dá)到要求后方可進(jìn)行下一道工序。拆除臨時(shí)支撐時(shí)，應(yīng)先拆除次要構(gòu)件、再拆除主要構(gòu)件[3]。

4.4 基坑土方開(kāi)挖的管理要點(diǎn)

支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。錨索張拉鎖定后，止水帷幕及基坑排水設(shè)施施工完成。經(jīng)各方驗(yàn)收后，方可按施工方案進(jìn)行土方開(kāi)挖。①開(kāi)挖前應(yīng)根據(jù)基坑情況制定相應(yīng)的防護(hù)措施和相關(guān)安全防護(hù)措施。②開(kāi)挖前應(yīng)進(jìn)行降水，分層開(kāi)挖。嚴(yán)禁超挖。開(kāi)挖過(guò)程中，嚴(yán)禁施工機(jī)械與支護(hù)結(jié)構(gòu)碰撞。③錨索施工往往與土方開(kāi)挖錯(cuò)開(kāi)。合理組織施工進(jìn)度和安全分區(qū)非常重要。④開(kāi)挖至錨索標(biāo)高后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴漿和錨桿保護(hù)，以防止樁間土在壓力或雨水作用下掉落。

4.5 注重安全施工技術(shù)

①施工之前。應(yīng)先結(jié)合相關(guān)文件，利用相關(guān)設(shè)施設(shè)備，為工人強(qiáng)調(diào)安全知識(shí)，尤其是安全措施，以此提高工人的安全意識(shí)，然后再施工；同時(shí)，也要整體、仔細(xì)地檢查施工場(chǎng)地，有障礙物的地方要及時(shí)做好安全標(biāo)識(shí)；注意調(diào)整排水管，使其能夠及時(shí)將地表水排出去，保護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)及坑內(nèi)沒(méi)有過(guò)多積水或被沖刷，影響施工；提前在深基坑坑口附近搭建臨時(shí)圍欄。②施工過(guò)程中，要確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，避免其滑移而導(dǎo)致坑內(nèi)土層鼓起。一旦遇到這種情況，要及時(shí)做好安全保護(hù)，一般是用水泥袋、大石頭等重物先把鼓起的土層壓住，然后調(diào)整圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；為實(shí)現(xiàn)工人進(jìn)出施工點(diǎn)，在邊坡上設(shè)置臺(tái)階；嚴(yán)格根據(jù)施工計(jì)劃有序施工，切勿盲目、隨意挖掘而造成安全事故，如塌方、滑坡等；為保證邊坡安全，噴漿時(shí)必須掛網(wǎng)，并加固邊坡。

4.6 加強(qiáng)邊坡修整檢測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)

深基坑施工中，應(yīng)加強(qiáng)邊坡修整和檢查，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。在邊坡修整檢查過(guò)程中，施工單位可以通過(guò)檢測(cè)裝置安裝、系統(tǒng)架設(shè)和人工檢查等方式，在早期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊坡結(jié)構(gòu)的變形和沉降，并根據(jù)邊坡修整過(guò)程中的實(shí)際情況對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和改進(jìn)。指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)，組織設(shè)計(jì)和施工人員成立指導(dǎo)小組，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工變更簽證和工藝變更監(jiān)控的順利完成。

4.7 其他管理要點(diǎn)

①為了防止群錨效應(yīng)，在設(shè)計(jì)普通錨索時(shí)，相鄰錨索的入射角不應(yīng)相同。②深基坑施工方案由施工單位組織專家論證。方案經(jīng)批準(zhǔn)或修改后，經(jīng)建設(shè)單位技術(shù)負(fù)責(zé)人和總監(jiān)理工程師簽字后實(shí)施。在論證深基坑施工方案時(shí)，應(yīng)同時(shí)論證坑內(nèi)支護(hù)方案和基坑監(jiān)測(cè)方案。③施工前，應(yīng)詳細(xì)研究周圍地下管線的數(shù)據(jù)，并制定保護(hù)措施。④支護(hù)樁的施工應(yīng)防止相鄰距離過(guò)近，并按設(shè)計(jì)要求跳過(guò)連續(xù)施工引起的塌孔。⑤在錨索成孔和灌漿過(guò)程中，應(yīng)增加周圍巡視的頻率，以防止灌漿造成的污染和其他二次事故。⑥基坑周圍2m范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆放荷載。其他施工現(xiàn)場(chǎng)的材料堆放應(yīng)適當(dāng)限制，不得超過(guò)設(shè)計(jì)允許荷載。⑦錨索張拉時(shí)，嚴(yán)禁前方人員行走。⑧動(dòng)態(tài)施工，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)或施工方案，完善相關(guān)程序。本工程三軸攪拌樁止水帷幕原設(shè)計(jì)無(wú)法施工，因?yàn)槟媳眱蓚?cè)有大量巨石，東側(cè)靠近地鐵。因此，及時(shí)調(diào)整為雙管高壓旋噴樁止水。⑨根據(jù)設(shè)計(jì)要求，經(jīng)常對(duì)開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)基坑工程信息化。⑩基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限后，地下部分尚未完工，應(yīng)組織專家組對(duì)基坑支護(hù)的安全性進(jìn)行鑒定[4]。

5 結(jié)束語(yǔ)

深基坑支護(hù)施工技術(shù)以其諸多優(yōu)點(diǎn)在市政工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，深基坑支護(hù)施工技術(shù)的推廣應(yīng)用仍存在很大阻力。因此，有必要結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮各種因素，確保深基坑支護(hù)施工技術(shù)得到科學(xué)、嚴(yán)格的管理，以提高市政深基坑支施工技術(shù)的應(yīng)用能力，為深基坑支護(hù)施工質(zhì)量提供保障，進(jìn)一步促進(jìn)市政工程建設(shè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。