土木工程施工中深基坑支護(hù)的施工技術(shù)研究

王穎毅

(山西三建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

1 工程概況

以山西省太原市某地下工程為例，該工程的基坑是以不規(guī)狀呈現(xiàn)的，且深度達(dá)到了18.2m，局部東西寬度可達(dá)92.0m，東西寬度平均數(shù)值為78.8m，南北長(zhǎng)度平均數(shù)值為765.7m，支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)和基坑施工安全等級(jí)均為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的一級(jí)水平。

由于該項(xiàng)目工程所處的地理位置較為特殊，且周邊環(huán)境較為復(fù)雜，施工開(kāi)展難度較大，因此采用的深基坑支護(hù)技術(shù)為地下連續(xù)墻支護(hù)施工技術(shù)。地下連續(xù)墻支護(hù)施工技術(shù)是常用于我國(guó)土木工程施工中的一種支護(hù)技術(shù)手段，通過(guò)使用以挖槽機(jī)械為主的施工設(shè)備設(shè)施，在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的土體相應(yīng)位置上開(kāi)挖溝槽，并在將溝槽內(nèi)的雜物或土壤進(jìn)行徹底清除后放置鋼筋籠，然后使用導(dǎo)管或其他設(shè)施向其中灌注一定量的混凝土，從而使鋼筋籠和溝槽形成一個(gè)整體，并將單位槽段進(jìn)行整合，最后在土體中形成一個(gè)具有較強(qiáng)連續(xù)性的鋼筋混凝土墻壁[1]。

該項(xiàng)目工程在±0.000的絕對(duì)標(biāo)高和導(dǎo)墻頂標(biāo)高數(shù)值分別為783.330m和782.45m；地下連續(xù)墻的墻頂標(biāo)高與墻底標(biāo)高數(shù)值分別為781.700m和741.7100m。在充分考慮水下澆筑問(wèn)題的情況下，確定地下連續(xù)墻混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35，相對(duì)應(yīng)的抗?jié)B等級(jí)為P8級(jí)。另外，為了進(jìn)一步增強(qiáng)鋼筋籠的整體性能，確保其強(qiáng)度能夠滿足該項(xiàng)目工程的實(shí)際作業(yè)需求，還在相應(yīng)位置設(shè)置了不同規(guī)格和數(shù)量的縱向桁架和橫向桁架，且該地下連續(xù)墻的豎向鋼筋及其加密鋼筋、水平筋均做了對(duì)應(yīng)處理，配筋外側(cè)保護(hù)層的厚度達(dá)到了70mm，內(nèi)側(cè)保護(hù)層的厚度達(dá)到了50mm。

2 土木工程中常見(jiàn)的深基坑支護(hù)施工技術(shù)

2.1 土釘墻支護(hù)施工技術(shù)

若使用土釘墻支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行土木工程施工作業(yè)，則工程設(shè)計(jì)單位和人員應(yīng)按照實(shí)際情況對(duì)該施工技術(shù)所用的承壓板進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并同時(shí)采取相對(duì)應(yīng)的措施來(lái)加強(qiáng)鋼筋結(jié)構(gòu)，確保該結(jié)構(gòu)能夠在實(shí)際施工作業(yè)中與所用土釘螺栓保持緊密連接。這樣一來(lái)，由此基于土釘墻支護(hù)施工技術(shù)的土釘復(fù)合體能夠在邊坡發(fā)揮穩(wěn)定作用，以此來(lái)增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性和安全性。

由于墻后土體形變能夠在一定程度上得到有效抑制，因此整個(gè)土釘墻會(huì)更具有穩(wěn)定特征，但這一特征還受到諸多主客觀因素的影響，比如墻面坡度，地質(zhì)條件等。土釘墻支護(hù)施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用流程需要經(jīng)過(guò)前期鉆孔、鋼筋植入、泥漿灌注等環(huán)節(jié)，這樣才能使存在于深基坑側(cè)壁中的土釘墻支護(hù)發(fā)揮作用，分散側(cè)壁的部分壓力[2]。目前土木工程土釘墻支護(hù)施工技術(shù)所用的施工物料仍為鋼筋混凝土，因此首先要在相應(yīng)土體位置中打入一定數(shù)量和規(guī)格的角鋼和粗鋼筋，并在深基坑側(cè)壁完成鉆孔作業(yè)之后，盡快向其中植入與孔深度相適應(yīng)的鋼筋，然后使用水泥漿進(jìn)行灌注，直至孔內(nèi)鋼筋完全穩(wěn)固并與深基坑側(cè)壁的土體完全黏合在一起。需要注意的是，若在鉆孔過(guò)程中發(fā)現(xiàn)所作用的土體自身穩(wěn)定性不高且抗壓力較弱，則可以直接使用鉆孔注漿的方法，以此來(lái)提升土釘墻支護(hù)的承載能力。

2.2 深層攪拌樁支護(hù)施工技術(shù)

深層攪拌樁支護(hù)施工技術(shù)通常會(huì)使用在地質(zhì)條件較為惡劣的土木工程施工工中，比如黏土地質(zhì)、淤泥地質(zhì)等。這是因?yàn)樵摷夹g(shù)能夠在大型攪拌機(jī)的作用支撐下，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)地層軟土的充分?jǐn)嚢枧c混合。不僅如此，若在攪拌中選取適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)加入一定量的固化劑，還能加速地層軟土和水泥的混合速度，使二者能夠在盡可能短的時(shí)間內(nèi)凝結(jié)在一起，以此來(lái)形成一個(gè)更為穩(wěn)固堅(jiān)硬的土體結(jié)構(gòu)，使支護(hù)更具實(shí)際效果，該技術(shù)的應(yīng)用流程如圖1所示。

就目前深層攪拌樁支護(hù)施工技術(shù)的實(shí)際使用效果來(lái)看，經(jīng)過(guò)該技術(shù)處理后的土體具有較強(qiáng)的防水性能，且通常是以臨時(shí)性需求來(lái)進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)搭建的一種結(jié)構(gòu)。若從核心角度出發(fā)，影響該技術(shù)實(shí)施效果的主要因素是水泥等主要施工物料，因此應(yīng)嚴(yán)格做好施工現(xiàn)場(chǎng)的支護(hù)材料監(jiān)管工作，確保該技術(shù)的作用落實(shí)。

具體來(lái)說(shuō)，在深層攪拌樁支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，常常需要借助專業(yè)機(jī)械設(shè)備的協(xié)同配合，以確保施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)和空隙得到充分填充和整合，從而恢復(fù)地面的平整度。這種方法可以將基坑內(nèi)部的土層深度以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提升至原有水平狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑場(chǎng)地環(huán)境條件的全面改善。在深層攪拌樁支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)使用硬化試劑和細(xì)粒土等填充物，對(duì)施工區(qū)域土壤環(huán)境中水分含量較高的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化調(diào)和，使其逐漸從泥濘潮濕的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢◤椥缘娜彳浲寥溃瑸楹罄m(xù)工程施工提供了相應(yīng)的建設(shè)材料，從而為土木工程內(nèi)部建筑物的地基穩(wěn)定性和安全性提供了更加可靠的保障。

2.3 地下連續(xù)墻支護(hù)施工技術(shù)

地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)的主要應(yīng)用功能在于顯著提升土木工程的整體安全性能和防漏、防滲等能力效果，從而有效預(yù)防深基坑支護(hù)施工作業(yè)中可能出現(xiàn)的局部或整體坍塌等問(wèn)題。所以說(shuō)，對(duì)于整個(gè)土木工程和建筑施工而言，地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)都具有非常關(guān)鍵的作用意義。為確保地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)的順利應(yīng)用和效果達(dá)成，相關(guān)技術(shù)人員必須嚴(yán)格遵守工程施工的相關(guān)要求，反復(fù)評(píng)估該施工方案的可行性和科學(xué)性。地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)主要適用于施工區(qū)域的特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)楫?dāng)其整體密度較高或需要更嚴(yán)格的沉降要求時(shí)，其他深基坑支護(hù)技術(shù)并不適用，相反，地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)更直接、更優(yōu)質(zhì)的施工建設(shè)效果。此外，由于這種施工技術(shù)能夠保證整個(gè)工程具備較為良好的穩(wěn)定性能，并且還能實(shí)現(xiàn)對(duì)于周邊環(huán)境的保護(hù)作用，所以它的綜合價(jià)值十分明顯。

地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)在土木工程施工中的具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：首先，地下連續(xù)墻成槽時(shí)采用了成槽機(jī)進(jìn)行垂直運(yùn)輸，并通過(guò)機(jī)械將墻體預(yù)制好，然后再由人工按照設(shè)計(jì)要求安裝到位；其次，當(dāng)基坑工程竣工后，為了防止基坑出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，必須保證基坑底部土層不發(fā)生破壞情況，因此需要對(duì)基坑進(jìn)行加固處理，而地下連續(xù)墻成樁前一般都會(huì)先完成基礎(chǔ)灌漿工作，以提高整體穩(wěn)定性和安全性；最后，對(duì)于一些特殊類型的巖土邊坡來(lái)說(shuō)，如果基坑土質(zhì)較差，則需對(duì)地基土進(jìn)行注漿固結(jié)處理，從而使得基坑達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于軟土地區(qū)而言，地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)目前是處理軟土地基的最有效措施之一。在采用地下連續(xù)墻進(jìn)行地下室底板施工時(shí)，施工人員可以用該技術(shù)將地下水排除至坑外，避免因地下水位過(guò)高而引起地下室滲漏問(wèn)題。此外，在高層建筑地基建設(shè)中，施工人員也可通過(guò)使用地下連續(xù)墻支護(hù)系統(tǒng)來(lái)降低基礎(chǔ)沉降量以及提高地基承載[3]。

另外，由于地下連續(xù)墻支護(hù)施工技術(shù)在土木工程的實(shí)際建設(shè)中具有較強(qiáng)的適用性，能夠作用在中硬地層或是軟土層中，因此在其他輔助技術(shù)的作用推動(dòng)下，現(xiàn)有成墻方式也開(kāi)始變得更加多樣化，若按照墻體的施工材料進(jìn)行劃分，可分為鋼筋混凝土墻、原有地下連續(xù)墻和泥漿槽墻等。

2.4 鉆孔灌注樁支護(hù)施工技術(shù)

鉆孔灌注樁支護(hù)施工技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是使用相應(yīng)的施工機(jī)械設(shè)備和設(shè)計(jì)將成排的鋼筋籠打入到目標(biāo)土體區(qū)域中，使整個(gè)土體獲得具有足夠強(qiáng)度支撐的持力層，然后使用高壓注漿設(shè)備對(duì)已經(jīng)植入鋼筋籠的土體巖層施加垂直豎向的作用應(yīng)力，使被作用的持力層形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的墻體，以達(dá)到支護(hù)目的。

與其他應(yīng)用在土木工程中的支護(hù)施工技術(shù)不同，鉆孔灌注樁支護(hù)技術(shù)的操作流程更為簡(jiǎn)便，其擠土效能也相對(duì)較低，因此可以生產(chǎn)出具有多種選擇的不同樁徑和長(zhǎng)度的樁基產(chǎn)品。此外，鉆孔灌注樁支護(hù)施工技術(shù)還具備一定的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，對(duì)周圍環(huán)境不會(huì)造成嚴(yán)重污染，目前該方法已經(jīng)在我國(guó)現(xiàn)代建筑、道路和橋梁施工等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并在實(shí)際使用中產(chǎn)生了積極的社會(huì)效應(yīng)。通常情況下，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于施工場(chǎng)所需求的異質(zhì)性，鉆孔灌注樁支護(hù)技術(shù)會(huì)被劃分為兩種截然不同的設(shè)計(jì)方向，即疏排和密排，從而在更短的時(shí)間內(nèi)為土木工程深基坑支護(hù)技術(shù)的建設(shè)施工提供更加便捷的實(shí)際效果。同時(shí)由于其具備著較高的穩(wěn)定性與耐久性，還能保證整個(gè)工程的整體質(zhì)量水平得到有效提升。

在施工過(guò)程中，施工人員首先將鋼筋籠注入土中，接著通過(guò)灌注水泥漿對(duì)鋼筋籠進(jìn)行預(yù)壓應(yīng)力施加，待水泥凝固后，通過(guò)灌漿設(shè)備向周圍進(jìn)行注漿，從而在鋼護(hù)筒內(nèi)形成豎向空間，以支撐樁身。由于樁體與混凝土之間存在著一定距離，因此在整個(gè)過(guò)程中下部荷載均傳遞到了樁頭處，并最終作用于樁基上。隨著上部荷載的逐漸增加，鋼筋籠的頂部將承受巨大的向下擠壓力，從而導(dǎo)致其發(fā)生彎曲位移；同時(shí)由于樁體與土層之間存在較大摩擦力，因此樁基最終沉降量也會(huì)隨之增加。隨著時(shí)間的推移，鋼筋籠在豎直方向上不斷延伸，直至其達(dá)到設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)，向內(nèi)收縮，導(dǎo)致鋼筋籠端部發(fā)生塑性鉸破壞。為防止該現(xiàn)象的發(fā)生，在混凝土澆筑過(guò)程中需要及時(shí)進(jìn)行鉆孔作業(yè)并保持孔底密實(shí)度較高，同時(shí)要保證灌注樁與鋼套筒之間存在一定間距。隨著套管的深入，泥漿順著鋼管外壁流動(dòng)并進(jìn)入管腔內(nèi)，不斷被擠入管內(nèi)，直到漿液達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，停止向外擴(kuò)散并發(fā)生凝固，此時(shí)鉆桿已基本進(jìn)入完全固結(jié)狀態(tài)。

2.5 排樁支護(hù)施工技術(shù)

排樁支護(hù)施工技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用要點(diǎn)為排樁的位置與排放呈現(xiàn)形式。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，若想使該技術(shù)在實(shí)際施工中發(fā)揮其應(yīng)有的支護(hù)價(jià)值，則應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定的要求和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)每個(gè)排樁的位置進(jìn)行確定，并使其能夠呈現(xiàn)出整齊排列的形態(tài)，然后再對(duì)該整齊結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑，澆筑所用的材料為混凝土，澆筑方法為梁圈澆筑。

排樁支護(hù)施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)和噪音，且支護(hù)具有較大剛度，可以根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的不同分為柱列式、組合式和連續(xù)式。其中，柱列式支護(hù)施工技術(shù)更適用于土木工程中地下水位較淺且周邊土質(zhì)條件較高的邊坡中。在應(yīng)用柱列式的灌注樁排樁支護(hù)技術(shù)時(shí)，工作技術(shù)人員在完成樁頂混凝土澆筑的項(xiàng)目工程施工階段，要主動(dòng)對(duì)深埋在土壤和巖石內(nèi)部空隙處的垃圾進(jìn)行清理和打掃，避免在澆筑時(shí)因?yàn)橥饨珉s物的混入，影響整體深基坑支護(hù)技術(shù)的實(shí)施效果，甚至在必要的前提條件下，施工人員可以選擇使用高壓澆筑的工藝，來(lái)對(duì)柱列式的灌注樁排樁支護(hù)技術(shù)開(kāi)展應(yīng)用[4]。而組合式支護(hù)施工技術(shù)更適用于土木工程中地下水水位較高且周邊土質(zhì)較為松軟的邊坡中，連續(xù)式支護(hù)施工技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用則不會(huì)受到地下水水位的影響，其更適用于周邊土質(zhì)較為松軟，比如軟土的邊坡區(qū)域。

3 深基坑支護(hù)施工技術(shù)在土木工程中的優(yōu)化措施

1)做好前期準(zhǔn)備和管理工作。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察之前，施工單位有必要事先邀請(qǐng)專業(yè)的地質(zhì)勘察和監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)地考察，并結(jié)合已知的數(shù)據(jù)信息來(lái)源，對(duì)地下的整體情況進(jìn)行深入分析，最終編制出一份詳盡的地勘報(bào)告。為了確保工程施工過(guò)程中能夠有效規(guī)避各類風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，施工單位還需將工程測(cè)量技術(shù)運(yùn)用其中，以此來(lái)提升工程建設(shè)質(zhì)量，降低安全隱患發(fā)生的概率。通過(guò)結(jié)合行業(yè)內(nèi)部成功經(jīng)驗(yàn)的相關(guān)設(shè)計(jì)單位和各方面的數(shù)據(jù)信息，制定更加詳盡的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工方案，包括人員安排、設(shè)備選擇和實(shí)施方法等多方面內(nèi)容，施工單位和監(jiān)理部門將對(duì)其專業(yè)性和可行性進(jìn)行評(píng)估和判斷，只有在全部通過(guò)后才能開(kāi)始施工作業(yè)。

2)要做好排水處理。當(dāng)?shù)叵滤怀霈F(xiàn)明顯波動(dòng)時(shí)，由于沉降力或頂升力的干擾，基坑的整體安全性和可靠性會(huì)不斷降低，因此相關(guān)單位必須提前采取止水控制措施，以避免出現(xiàn)不可控的施工問(wèn)題[5]。同時(shí)為了能夠防止降水過(guò)程中產(chǎn)生大量的水進(jìn)入基坑底部附近，必須及時(shí)地排出部分水分，這樣才能保證整個(gè)工程的正常運(yùn)行。通過(guò)構(gòu)建止水帶和排水系統(tǒng)，有效轉(zhuǎn)移和排放周圍和內(nèi)部的多余積水，從而降低目標(biāo)區(qū)域的含水量，提高基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保施工質(zhì)量符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)用在土木工程深基坑支護(hù)中的施工技術(shù)具有明顯的多樣性和可選擇性特征，因此施工人員應(yīng)盡快轉(zhuǎn)變自身傳統(tǒng)工作觀念，加深對(duì)每種深基坑支護(hù)施工技術(shù)的認(rèn)識(shí)和了解，并明確每種支護(hù)技術(shù)的適用場(chǎng)景和運(yùn)用原理。這樣才能進(jìn)一步提升土木工程的整體施工效率和質(zhì)量，為各個(gè)主體和整個(gè)社會(huì)的發(fā)展贏得更多經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。