淺談巖土工程深基坑支護(hù)的施工技術(shù)

摘 要：探討深基坑支護(hù)技術(shù)特征與要求，詳細(xì)介紹巖土工程中應(yīng)用較多的深基坑支護(hù)技術(shù)，主要包括鋼板樁支護(hù)、排樁支護(hù)、深層攪拌支護(hù)、地下連續(xù)墻、錨桿、土釘墻支護(hù)、組合式支護(hù)法等。在巖土工程深基坑施工中，必須要結(jié)合工程特征合理挑選支護(hù)技術(shù)，保障工程的施工質(zhì)量。對深基坑支護(hù)施工中現(xiàn)存的問題展開分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，做好巖土工程深基坑變形觀測工作，提高檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)和精確性，完善深基坑支護(hù)施工的技術(shù)手段與管理方式，把握深基坑支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)等措施，提升巖土工程施工質(zhì)量，為工程項(xiàng)目的安全性提供切實(shí)保障。

關(guān)鍵詞：巖土工程；深基坑；支護(hù)；施工技術(shù)

1 巖土深基坑支護(hù)施工技術(shù)特征與要求

1.1 主要特征

深基坑支護(hù)施工是一個比較復(fù)雜的過程，需要考慮很多方面的因素。在深基坑施工前，需要進(jìn)行必要的勘察與測量工作，了解周圍地質(zhì)條件與環(huán)境情況，為后續(xù)施工方案的制定提供科學(xué)依據(jù)。若是此方面工作未做好，就有可能引起滲漏、變形等問題。

基坑開挖施工時容易引起土體結(jié)構(gòu)損壞和變形，這樣會造成土壤穩(wěn)定性較差，可能導(dǎo)致流砂問題。因此，在深基坑支護(hù)施工中，需要采取相應(yīng)措施保障基坑土體的穩(wěn)定性，防止流砂現(xiàn)象發(fā)生。

深基坑支護(hù)施工技術(shù)種類較多，工序流程復(fù)雜性較強(qiáng)，有著較高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與要求。在實(shí)際施工中，往往會受到多方面因素的影響，由于各種外部風(fēng)險并非固定的，因此要結(jié)合具體情況合理選擇支護(hù)方式[1]。

1.2 具體要求

1.2.1 設(shè)計(jì)要求

在設(shè)計(jì)階段，要根據(jù)深基坑的規(guī)模和周圍環(huán)境，確定合適的支護(hù)方案。支護(hù)系統(tǒng)選擇要考慮工程需要，全面掌握周圍地質(zhì)條件和自然環(huán)境，保證制定的支護(hù)方案科學(xué)合理可行，使得最終的支護(hù)效果符合相應(yīng)要求。

1.2.2 施工要求

施工過程必須依照相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，要科學(xué)把控施工流程，制定完善的管理制度，保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量達(dá)到預(yù)期。防水處理必須確保基坑結(jié)構(gòu)的防水性能，以避免在施工完成后出現(xiàn)漏水等問題。

2 巖土深基坑支護(hù)技術(shù)類型

2.1 鋼板樁支護(hù)

鋼板樁支護(hù)技術(shù)主要是通過將U形、Z形或直腹板形的鋼板樁互相連接，使其形成一個鋼板樁墻，來遮擋沙土和水。鋼板樁施工簡單且應(yīng)用廣泛，特別適用于基坑較淺時的支護(hù)需求。但是鋼板樁自身的柔性會導(dǎo)致其在支撐上出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致意外發(fā)生。鋼板樁還具有容易變形和噪聲振動等缺點(diǎn)，可能對周邊環(huán)境造成不利影響。當(dāng)基坑支護(hù)深度超過7 m時，不建議采用鋼板樁支護(hù)[2]。

2.2 排樁支護(hù)

排樁支護(hù)技術(shù)是將柱列式間隔布置的鋼筋混凝土灌注樁連接起來，并使用鋼筋混凝土板進(jìn)行連接，來防止樁間土體坍塌。排樁支護(hù)可以發(fā)揮良好的擋土作用，并具有較好的剛度。相比其他支護(hù)技術(shù)，排樁支護(hù)施工相對簡便，有利于節(jié)約時間，提高施工效率，但其施工成本較高。

2.3 深層攪拌支護(hù)

在建筑工程中，往往需要進(jìn)行地基加固，以保證地基穩(wěn)定，避免建筑物發(fā)生傾斜或垮塌等事故。深層攪拌支護(hù)作為一種新型的地基加固技術(shù)，其核心原理是利用攪拌固化劑使軟土變硬，從而達(dá)到加固地基的目的。

相比傳統(tǒng)的地基加固方法，深層攪拌支護(hù)具有施工周期短、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。深層攪拌支護(hù)適用于基坑深度較大且周圍有足夠空間的工況，常被用作重力壩式擋墻。

2.4 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻的主要原理是通過在土體中鉆孔灌注水泥漿或混凝土，使其形成一條連續(xù)的墻體結(jié)構(gòu)。采用連續(xù)墻體結(jié)構(gòu)，可以提高土體承受的側(cè)壓力和水壓力，具有較好的防水防滲效果。地下連續(xù)墻的適用范圍較廣，特別適用于軟黏土、砂土等地質(zhì)條件下的擋土墻工程，也可作為防水支護(hù)結(jié)構(gòu)使用[3]。

2.5 錨桿

錨桿由錨頭、錨筋和錨固體3部分組成。通過將錨頭嵌入深度較大的預(yù)埋孔洞中，使其與地基形成牢固的連接。錨筋是錨桿的承載元件，由錨固在地基中承受結(jié)構(gòu)物的拉拔力、傾側(cè)力和擋土墻的水土壓力。

錨桿在基坑土方開挖中起到重要的作用。錨桿作為一種常用的擋土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，可以有效地控制擋土墻的位移，提升其承載能力和穩(wěn)定性。在地下工程，如隧道、礦山等工程的施工中，錨桿也是常見的地基加固結(jié)構(gòu)。但錨桿不適用于軟土層和高水位的碎石土和砂土層等條件惡劣的地質(zhì)環(huán)境。在靠近基坑建有地下室或其他地下構(gòu)筑物時，需要確保錨桿有效錨固長度足夠，以防止發(fā)生不必要的安全事故。因此，在設(shè)計(jì)和施工過程中，需要充分考慮地質(zhì)環(huán)境和周邊環(huán)境的因素，以保障錨桿的使用效果和安全性。

2.6 土釘墻支護(hù)

土釘墻支護(hù)技術(shù)是通過逐層實(shí)行基坑開挖，并在邊坡土體上布置排列緊密的土釘，然后噴射混凝土實(shí)現(xiàn)土體的強(qiáng)化和加固。該支護(hù)方式的關(guān)鍵在于土釘和土體緊密結(jié)合后，構(gòu)成一個復(fù)合體，發(fā)揮出土體自承能力，從而增強(qiáng)整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。土釘墻支護(hù)具有輕柔的特點(diǎn)，還具備良好的延性和抗震性能，適用于地下水位以上或經(jīng)過人工降水后的基坑支護(hù)，特別適用雜填土、普通粘土或弱膠結(jié)砂土等土質(zhì)情況。

2.7 組合式支護(hù)法

在施工過程中，土壤的分層狀態(tài)對工程效果有直接影響。若是土壤分層不利于施工，就需要采用多種支護(hù)材料的組合使用來提升施工效果，以消除分層對工程的不利影響，并確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的綜合性能滿足工程使用的要求。組合式支護(hù)法可以根據(jù)具體情況選用不同的支護(hù)材料，如鋼筋混凝土墻、擋土墻、土釘支護(hù)、鋼支撐等，以此來達(dá)到最佳的支護(hù)效果。

3 巖土深基坑支護(hù)施工存在的問題

3.1 設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)錯誤

如果支護(hù)設(shè)計(jì)的參數(shù)錯誤，可能會造成支護(hù)結(jié)構(gòu)不能承受地下水位、地下水壓力和土體壓縮等外部因素的影響，導(dǎo)致基坑塌方、支護(hù)結(jié)構(gòu)損壞等風(fēng)險。此外，不準(zhǔn)確的土體力學(xué)參數(shù)選擇也可能會對施工進(jìn)度和工程質(zhì)量造成影響。由試驗(yàn)分析得知，當(dāng)內(nèi)摩擦角偏差在5°左右時，所形成的主動土壓力存在明顯區(qū)別，而當(dāng)進(jìn)入施工階段，施工現(xiàn)場的土體近距離和原土體凝聚力會產(chǎn)生差異，由此對施工效果帶來不利影響[4]。

3.2 空間形式不夠完善

在深基坑支護(hù)施工中，空間形式是一個重要問題，錯誤的空間形式易導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)失衡、變形等問題。在傳統(tǒng)的施工方式中，一般是采用平面應(yīng)變的方法加以處理，不過若是碰到細(xì)長型基坑或是長/正方形基坑，則處理起來難度較高。因此需要針對性地制定支護(hù)計(jì)劃和施工方案，嚴(yán)格按圖紙要求進(jìn)行支護(hù)，加強(qiáng)監(jiān)測，在必要時采取相應(yīng)的調(diào)整措施，以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

3.3 深基坑取樣不夠完善

當(dāng)對深基坑實(shí)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，必須要針對相應(yīng)地基土層實(shí)施取樣分析，保證土體能夠滿足物理學(xué)規(guī)定指標(biāo)，以此確保設(shè)計(jì)的支護(hù)方案科學(xué)合理。在對深基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要求對有關(guān)指標(biāo)一一確定，以此保證取樣的完整全面，從而確保有關(guān)勘查工作可以獲得土層特征最為直接的信息，避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)與具體情況不匹配的問題。

4 巖土工程深基坑支護(hù)施工問題解決方法

4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)理念

在巖土工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，制定統(tǒng)一的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，以確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。巖土工程中的設(shè)計(jì)方案需要與實(shí)際情況相互匹配，通過實(shí)地調(diào)查、模擬試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析等手段，對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確計(jì)算和模擬，從而確保理論上的設(shè)計(jì)與實(shí)際的情況相符，有效避免工程施工過程中出現(xiàn)需要臨時變更設(shè)計(jì)的問題，降低工程風(fēng)險，保障工程安全和質(zhì)量。

隨著先進(jìn)技術(shù)不斷引進(jìn)和應(yīng)用，巖土工程施工技術(shù)也得到了不斷地改進(jìn)和優(yōu)化。以實(shí)際情況為基礎(chǔ)來選擇施工技術(shù)，并不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，可以提高工程質(zhì)量和效率，降低成本和風(fēng)險。未來，在巖土工程領(lǐng)域中，將繼續(xù)探索和優(yōu)化設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用，以滿足人們對更高質(zhì)量、更安全可靠的巖土工程的需求。

4.2 做好巖土工程深基坑變形觀測工作

在巖土工程建設(shè)過程中，對周圍建筑體、地下管線和基坑邊坡變形等進(jìn)行觀測，并結(jié)合觀測數(shù)據(jù)及時發(fā)現(xiàn)偏差，有助于工程技術(shù)人員優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和修正土方開挖參數(shù)，從而提升工程安全性和質(zhì)量。技術(shù)人員需要熟練掌握觀測技術(shù)，例如使用位移傳感器、傾斜儀等設(shè)備記錄并分析變形數(shù)據(jù)，采用軟件分析和處理數(shù)據(jù)，并根據(jù)變形趨勢制定調(diào)整方案。

此外，還需注意保證觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時性。要對各種觀測數(shù)據(jù)仔細(xì)核對，避免因數(shù)據(jù)誤差導(dǎo)致錯誤的決策。變形監(jiān)測和設(shè)計(jì)存在較大偏差問題時，技術(shù)人員要及時提醒施工人員，并分析原因制定修整與預(yù)防方案。對于一些異常情況，也需要及時采取相應(yīng)措施，如加固支護(hù)結(jié)構(gòu)、停止土方開挖等[5]。

4.3 提高檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)和精確性

在開展支護(hù)作業(yè)時，保證檢驗(yàn)工作制度化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化是確保施工質(zhì)量的重要措施之一。不同支護(hù)方式可能涉及的材料、施工工藝與安全要求等均有區(qū)別，因此需要根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的檢驗(yàn)指標(biāo)和方法，以確保檢驗(yàn)內(nèi)容針對性強(qiáng)，能夠全面評估支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全性。在進(jìn)行物理檢測實(shí)驗(yàn)時，選擇合適的試驗(yàn)設(shè)備和測試方法非常重要。

將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行對比分析，若發(fā)現(xiàn)潛在問題要及時解決。詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并制定文件存檔制度，有助于保證檢測實(shí)驗(yàn)過程的合規(guī)性和結(jié)果的可追溯性。

檢驗(yàn)工作需要結(jié)合日常檢驗(yàn)與重點(diǎn)檢驗(yàn)兩種模式，進(jìn)行互檢與自檢，以提升效率。其中，日常檢驗(yàn)是對施工過程的常規(guī)監(jiān)管，可以確保每個環(huán)節(jié)都按照規(guī)范進(jìn)行。重點(diǎn)檢驗(yàn)則針對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、復(fù)雜工序和高風(fēng)險環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)化監(jiān)督，以確保重要部位的質(zhì)量和安全。

4.4 完善深基坑支護(hù)施工的技術(shù)手段與管理方式

施工前需要通過勘探和試驗(yàn)等手段，充分評估巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)狀況，并綜合考慮各種因素制定合理的施工方案。隨著科技的不斷進(jìn)步，新的施工設(shè)備和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如新型鋼支撐、電動鉆孔設(shè)備、數(shù)控加工技術(shù)等。開發(fā)和應(yīng)用這些新技術(shù)，可以提高施工效率和質(zhì)量，降低人為誤差和安全風(fēng)險。

深基坑施工的每一個工序都需要嚴(yán)格的控制和檢驗(yàn)。要制定合理的施工工序流程、設(shè)定完整的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法，并進(jìn)行全面的現(xiàn)場監(jiān)督和檢查，確保施工質(zhì)量和安全。人員是巖土工程深基坑施工的重要因素，需要對工程技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，提高其操作能力和安全意識，加強(qiáng)安全培訓(xùn)和應(yīng)急演練，提高應(yīng)變能力和處置能力。

深基坑施工涉及高空、水深、地質(zhì)等多種危險因素，需要建立健全安全管理制度和應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)現(xiàn)場安全監(jiān)控、人員保護(hù)和突發(fā)事件應(yīng)對等方面的工作，定期對工程現(xiàn)場進(jìn)行全面檢查和隱患排查，及時解決存在的問題，防范事故的發(fā)生。

4.5 把控深基坑支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

在開展圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作之前，對地下環(huán)境進(jìn)行詳盡的調(diào)查和勘察是至關(guān)重要的。需要對地下土壤的性質(zhì)、地層分布、地下水位等進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測和評估。特別是在大斷面深基坑的開挖中，必須針對具體地理?xiàng)l件綜合分析和設(shè)計(jì)，以確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全性。如果發(fā)現(xiàn)存在斷層破碎帶、軟弱夾層、溶洞等不良地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)者需要針對這些條件采用相應(yīng)的措施，以減少不良地質(zhì)條件對施工和結(jié)構(gòu)安全的影響。

在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工作業(yè)之前，排水是一個必不可少的步驟，可以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)不受水影響，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工活動順利開展。排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要充分考慮工程區(qū)域的地下水流動特性和排水能力，以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中的排水效果良好。此外，在開挖過程中，應(yīng)先淺后深地逐層開挖，并采取相應(yīng)的支護(hù)措施，避免過早暴露和破壞地下管線。為了保證施工環(huán)節(jié)地下管線的安全性，靠近地下管線的區(qū)域應(yīng)采用人工挖掘的方式進(jìn)行。

深基坑通常位于有限空間內(nèi)，施工中需要充分考慮周圍環(huán)境的限制。在開挖過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況制定適當(dāng)?shù)姆侄?、分層措施，將整個施工區(qū)域劃分成若干個較小的段落進(jìn)行施工。這樣可以控制開挖的范圍和深度，減少對周圍建筑物和結(jié)構(gòu)的影響，同時也方便進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)整。當(dāng)每段長度為20～30 m時，分層開挖厚度不得超過2 m的情況下，每進(jìn)行6～8 m的一段施工之后，需要安裝支撐，并實(shí)行維護(hù)處理。為防止水土流失，地基每進(jìn)行2 m的開挖之后，都應(yīng)當(dāng)實(shí)施水土間的掛網(wǎng)和抹平處理。

5 結(jié)束語

巖土工程的深基坑支護(hù)施工難度較高、復(fù)雜性較強(qiáng)，對于施工技術(shù)具有非常高的要求，所以，務(wù)必要強(qiáng)化對施工技術(shù)的管控，全面排除深基坑支護(hù)施工中的各種安全要素，有效提高巖土工程的整體施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊宏偉.深基坑支護(hù)技術(shù)在巖土工程施工中的應(yīng)用淺析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2022（19）：222-224.

[2] 李敏.探究巖土工程深基坑支護(hù)施工中存在問題及改進(jìn)措施[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2022（19）：78-80.

[3] 麻江濤.巖土工程中的深基坑支護(hù)施工探析：以某大廈深基坑支護(hù)工程為例[J].房地產(chǎn)世界，2022（17）：152-154.

[4] 吳亮根.巖土工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)研究[J].中華建設(shè)， 2022（9）：140-142.

[5] 茍自強(qiáng).巖土工程中深基坑支護(hù)施工技術(shù)措施[J].工程技術(shù)研究，2018（3）：33-34.

收稿日期：2023-10-22

作者簡介：靳馬超（1981—），男，河南商丘人，本科，高級工程師，研究方向：巖土工程施工技術(shù)。