建筑工程施工中深基坑支護的施工技術

陳劍 付正飛

摘 要：某基坑工程規(guī)模較大，應用的基坑支護技術相對多元化，采用噴錨支護+錨桿支護+地下連續(xù)墻+預應力錨桿支護+排樁支護，施工方案安全、可靠，支護方案經(jīng)濟、實用，下文以此為例，對建筑工程施工中深基坑支護的施工技術進行了詳盡論述。

關鍵詞：建筑工程;基坑支護;施工技術

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0118-02

自上世紀九十年代以來，我國建筑基坑工程技術就逐步發(fā)展，迄今為止，經(jīng)歷了二十余年的發(fā)展，基坑工程設計理念、施工方法有了深刻的變化，如今“環(huán)境保護”成為了基坑工程施工的主題，“理論+實踐”也成為了基坑施工業(yè)界的共識。早期，基坑施工主要以“極限平衡法、卜魯姆法、盾恩法、相當梁法”為主，但這些方法和基坑施工時土體、巖體的實際受力情況仍舊存在一定的差異，且不能夠揭示土體、巖體的結構位移。大量基坑工程事故表明，“穩(wěn)定性”是基坑施工必須考慮的核心要素，所以“滑動穩(wěn)定性、抗隆穩(wěn)定性、地下水涌出”等等因素成為了基坑施工中的主要因素。如今，工程建設“節(jié)地”趨勢越發(fā)明顯，建筑工程大多朝著“深、高”的方向不斷發(fā)展，深基坑支護施工危險系數(shù)也在提高，所以必須系統(tǒng)性的梳理建筑工程施工中深基坑支護的施工技術，以為相關工作提供可靠的理論參考。

1 工程概況

某工程擬建場地位于市內開發(fā)新區(qū)，工程總用地面積約為16500m2，由一棟37層的塔樓和8層的裙房構成，地下建筑共3層，工程總建筑面積約120000m2，工程建設投資近7億元。其中基坑施工面積為11500m2，地下室建筑面積約18200m2，基坑平面布置圖為一個不規(guī)則的幾何圖形，開挖深度為13.5m[1]。為保證工程建設穩(wěn)步推進，避免深基坑施工出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故、質量安全事故，同時為降低工程建設造價、加快施工效率，決定本工程采用“噴錨支護+預應力錨索支護+超前鋼管樁支護+深層攪拌樁”支護，工程中應用的支護技術方法較多，且工程施工質量要求相對較高，規(guī)模和國內多數(shù)深基坑工程類似，故具有較高分析探究價值。

2 工程基本情況

工程擬建場地為沖積平原，地面此前經(jīng)過人工調整，為平坦且寬闊的綠化草地，四周無建筑物以及交通要道，“三通一平”施工基礎條件良好。為保證工程穩(wěn)步推進，在正式開始施工前，由專業(yè)地質勘測公司對地質條件進行了全面的勘察，從下而下，分別為：素填土、沖積層、殘積層、紅色上白堊系巖層。具體如下：

（1）素填土。人工素填土呈雜色、褐紅色，整體質地疏松，含水量在25-40%左右，土質為粉質粘土、粉土、建筑生活垃圾，厚度為1.75-4.85m，平均厚度為2.75m;（2）沖積層。沖積層由中砂、粘土、粉質黏土構成，厚度為2.79-6.59m，頂板埋深為1.72-4.65m;（3）殘積層。殘積層由可塑性粉狀粘土、硬塑土、堅硬狀粉質黏土構成，厚度為1.15-9.25m，頂板埋深為5.85-9.35m;（4）紅色上白堊系巖層。由中風化巖、強風化巖、微風化巖構成，巖層的起伏程度相對較小，為本工程下部基巖，其頂板埋深為7.86-17.46m。

擬建場地下部有少量地下水分布，其中孔隙水帶有一定的壓力，同時風化帶中有少量的裂隙水，地下水水位年間變化幅度較小，主要依靠上部降雨滲透補足，其埋深約1.15-2.36m。

3 支護方案選擇

本工程具有以下特征：一是本工程的施工面積相對比較大，基坑面積11500m2，所以不考慮用內支撐的方式實現(xiàn)基坑支護，所以采用噴錨支護+錨桿支護+地下連續(xù)墻+預應力錨桿支護+排樁支護，通過多種支護方式的綜合應用來達到相應的支護效果;二是本工程地質條件以及周邊施工環(huán)境相對比較好，地層結構也相對簡單，上部基本由粘性土、素填土構成，下部為典型的風化巖層、殘積層，不存在粉細砂、淤泥等，基坑支護條件良好;三是因為本工程處于室內新開發(fā)區(qū)，紅線周邊沒有市政道路，道路和擬建場地的距離相對比較遠，同時周邊沒有建成的建（構）筑物，在施工的過程中不會受周邊環(huán)境所影響;四是本工程體量大，但是施工周期卻相對比較短，工程旨在建成新開發(fā)區(qū)的地標，質量要求高[2]。

4 支護方案設計

邊坡支護：邊坡支護采用掛網(wǎng)、錨固、噴砼的方式實現(xiàn)，同時其中設置有深層攪拌樁，砼強度為C20，厚度為100mm，邊坡支護下部設置有排水溝，預應力錨索角度為30°，YF=150kN，排水溝下部設置有超前鋼管;深層攪拌樁：基坑止水帷幕設置有深層攪拌樁，其直徑為600mm，深層攪拌樁的搭接長度為150mm，攪拌樁在基坑四周循序布置，里排攪拌樁內設置有超度為15m，直徑為108mm的超前鋼管，鋼管按照1m的間距水平排列，土釘設置有9排，按照距離1400mm垂直排列，從上至下，土釘?shù)拈L度（m）分別為18、20、18、16、18、18、15、12、9，所有土釘?shù)膬A角都為15°，所有土釘?shù)闹睆綖?5mm。面層鋼筋采用200mm×200mm的方式雙向布置，為有效控制基坑變形的問題，在基坑局部設置有預應力錨索，預應力錨索和土釘（第五排18m土釘）交叉間隔布置[3]。

5 深基坑施工

5.1 基坑開挖施工

本工程土層的持力性相對比較差，為避免在施工的過程中土體的流變性失去控制，避免基坑滑坡，危及設備、人員的安全，根據(jù)“時空效應”原理開挖基坑?！皶r空效應”原理同時考慮到基坑支護結構的變形問題和基坑支護結構變形和周邊地層之間的相互關系，協(xié)調開挖的空間尺度以及開挖程度。本工程施工過程可用“分層、分塊、對稱、平衡、限時”五個詞概括，國內外大量基坑施工案例都證明了“時空效應”原理的實用性以及高度適用性[4]。

本工程基坑施工面積大，分塊開挖是利用“時空效應”來對土體變形進行有效控制的基本措施，這不僅僅是在穩(wěn)定性層面上來協(xié)調施工方法，同時也有利于提高施工效率，控制基坑的暴露時間。主要方法為“分層盆式開挖”，在開挖的過程中首先開挖基坑中央的土體，然后根據(jù)實際情況，在坑邊留置一定的“盆邊土”，利用“盆邊土”的“反壓”作用就能夠有效的控制基坑變形。在“底板支撐”、“中央支撐”完成之后，可根據(jù)“對稱、平衡”的原則，以15m左右的分段循序開挖“盆邊”，并及時支撐，讓邊緣支撐和中央支撐合并為一個整體，以這種方法循序推進，并完成土方開挖工作[5]。

5.2 地下連續(xù)墻成槽施工

地下連續(xù)墻在本工程中有著至關重要的作用，目前常用的工藝為抓斗式成槽機械施工、回轉式機械施工、雙輪銑削式成槽機械施工。通常來說，軟弱土層以及通常采用抓斗式成槽機械施工，本工程考慮到土層實際情況，選用抓斗式成槽機，其作業(yè)原理和一般抓斗挖土機相同，設備上部設置有垂直度調整裝置以及平衡度調整裝置，在施工的過程中，可有效控制槽段的垂直度以及位置。本工程在施工的過程中，尤其注意控制槽壁的穩(wěn)定性，目前我國針對槽壁穩(wěn)定開發(fā)了多種添加劑，如分散劑、防漏劑、加重劑等等。通過優(yōu)化配比泥漿，就能夠有效保證槽壁的穩(wěn)定性，本工程主要采用CMC泥漿來穩(wěn)固槽壁。

5.3 支護結構施工

支護結構施工線進行超前鋼管樁、攪拌樁、止水帷幕的施工，本工程攪拌樁的直徑為600mm，攪拌樁搭接長度為150mm，止水帷幕墻體的寬度為1050mm，攪拌樁采用普通硅酸鹽水泥配漿，利用漿液和泥土的化學反應作用，并在其中摻入16%水泥，形成一個抗?jié)B、穩(wěn)定的支護結構。成樁采用“四攪四拌”工藝，利用雙向水泥土樁攪拌設備，保證攪拌樁能夠直接穿過中砂、粗砂、巖層，最終讓其達到良好的抗?jié)B效果。

直徑為108mm鋼管樁在相鄰位置攪拌樁成樁3d后開始施工，其目的是讓深層攪拌樁能夠具有一定的強度，從而保證施工的安全性、穩(wěn)定性。鋼管樁的厚度為3mm，鋼管樁下部為錐形，并每隔0.5m設置一處注漿孔，利用角鐵焊接在鋼管樁上部保護注漿孔。在施工的過程中，需要嚴格控制鋼管樁成孔質量，其直徑需要控制在130mm以上，成孔的垂直度偏差不得超過1%，鋼管在放入鉆孔之后，開始注漿。

攪拌樁以及鋼管樁施工完成之后，等待攪拌樁、鋼管樁的強度達到設計強度，然后開始進行預應力錨索施工。值得注意的是，這部分施工和“盆邊土”開挖協(xié)同進行，施工順序為：土方開挖→修坡→初凝混凝土→鉆孔→安裝土釘→注漿→鋼筋網(wǎng)編織→焊接土釘→噴射砼。土釘墻需要根據(jù)“盆邊土”分段開挖進行施工，具體的分段長度需要根據(jù)土體位移情況判斷，本工程大多數(shù)時間都控制在12-15m左右，在土壤條件比較差的地段，考慮到施工極其容易引起坍塌等等問題，所以采用直徑為48mm的鋼管將土釘直接釘入土層中。

5.4 施工監(jiān)測

施工監(jiān)測是保證深基坑支護施工安全、穩(wěn)定的基本舉措，采用土釘墻支護的基坑，施工監(jiān)測最重要的就是觀測土釘墻施工區(qū)域地面沉降以及土體的水平位移，本工程對錨索軸力、土釘應力、地下管線也進行了實時監(jiān)測，同時聘請第三方監(jiān)測單位輔助施工，以保證工程的安全開展。針對支護結構的水平位移，本工程工布設有23個監(jiān)測點位;針對圍護結構的監(jiān)測，本工程布置了20個監(jiān)測點位;針對土體側向位移，本工程布設有8個監(jiān)測點位;針對地下水涌出等問題，本工程設置有8個監(jiān)測點位。經(jīng)過監(jiān)測，本工程圍護結構出現(xiàn)的最大水平位移為37mm，支護結構最大水平位移為26mm，最后對應力不足、軸力不足的土釘、錨索進行了補強。

6 施工體會

本工程在施工過程中，地下水的處理比較關鍵，尤其是噴錨支護，務必要做好防水、排水，否則不僅會影響施工進度，甚至有可能釀成嚴重的施工安全事故，所以需采用攪拌樁止水帷幕，并設置相應的排水溝;土釘墻在施工的過程中，可采用信息技術來進行有效分析，針對土釘、錨索應力不足的，可采用補強的方式處理;工程中錨索和土釘間隔交叉設置的方法，對基坑的變形有著明顯的控制效果，在該處設置的監(jiān)測點位，基坑位移量極小。

7 結語

綜上所述，隨著工程建設行業(yè)的不斷發(fā)展，二十余年以來，出現(xiàn)了諸多新技術、新方法、新理念、新設備，這些因素支撐著我國基坑工程朝著大、深的方向不斷發(fā)展。基坑規(guī)模的拓展也在對相應的技術方法提出更高的要求，廣大從業(yè)者對此要有足夠的認識，切勿固守于陳舊的技術方法，而是要在全面了解現(xiàn)有技術方法的基礎上，不斷探究、創(chuàng)新，以為工程建設行業(yè)的不斷發(fā)展提供可靠支持。

參考文獻

[1] 肖增富.鋼板樁在深基坑支護設計施工中的運用分析[J].山東工業(yè)技術，2019（21）：69.

[2] 孔凡龍，宋丙攀，張杰.關于巖土工程施工中深基坑支護問題研究[J].山東工業(yè)技術，2019（17）：96.

[3] 葛金生.建筑工程施工中深基坑支護的施工技術探究[J].裝飾裝修天地，2019（12）：182.

[4] 李建雄，孟斐，盧振方，等.深基坑樁錨支護后旋噴綜合止水帷幕技術經(jīng)濟分析研究[J].土木工程，2019（03）：626-633.

[5] 邊振彬.建筑工程施工中深基坑支護技術論述[J].裝飾裝修天地，2019（13）：160.