淺析建筑施工過程中深基坑支護技術(shù)的應用

牛新會

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1 深基坑支護技術(shù)特點

深基坑工程是集巖土工程、材料工程、結(jié)構(gòu)工程等于一體的系統(tǒng)工程，也是涉及綜合勘探、土方開挖、支護、降水、基坑監(jiān)測和信息化管理等的系統(tǒng)工程。深基坑工程包括擋土、支護、降水、土方開挖等4個緊密相連的環(huán)節(jié)，所有工序必須合理才能保證基坑工程安全可靠，這說明深基坑工程雖然是臨時性工程，但是具有較大的風險性，在施工過程中必須合理分工、操作得當。

2 深基坑支護技術(shù)常見類型

2.1 混凝土灌注樁支護結(jié)構(gòu)

隨著工程建設領域技術(shù)的不斷發(fā)展，大型深基坑越來越多，采用大直徑混凝土灌注樁作為支護樁已成為行業(yè)內(nèi)的普遍現(xiàn)象。鉆孔灌注樁一般采用機械成孔，明挖基坑中多采用螺旋鉆機、沖擊式鉆機和正反循環(huán)鉆機等施工工藝。一般而言，在深基坑支護工程的施工中，都會根據(jù)實際施工情況來選擇合適的支護技術(shù)?；炷凉嘧妒且环N十分常見的支護技術(shù)，其施工工藝比較簡單，且成樁率較高。如果基坑不受環(huán)境限制且含水較多，可將灌注樁結(jié)構(gòu)與止水帷幕結(jié)合使用，施工過程中要注意止水帷幕的施工質(zhì)量。

2.2 SMW工法樁支護結(jié)構(gòu)

從20世紀80年代起，國內(nèi)相繼研制成功了多軸式SMW工法連續(xù)墻鉆孔機、四軸深層攪拌機、大深度大扭矩四軸深層攪拌機等施工機械。SMW工法樁施工時利用攪拌設備就地切削土體，然后注入水泥類混合液攪拌均勻，形成水泥土攪拌墻，最后在墻中插入型鋼，即形成一道具有一定強度和剛度、連續(xù)完整、無接縫的地下墻體。型鋼水泥土攪拌墻中三軸水泥土攪拌樁的直徑宜采用650、850、1 000 mm，型鋼水泥土攪拌墻中型鋼的間距和平面布置形式應根據(jù)計算確定。試驗研究表明，SMW工法樁在不同土層中的使用效果也不相同。SMW工法樁支護結(jié)構(gòu)具有施工方便、擋水性強、不擾動鄰近土體、施工時間短、造價成本低等特點[1]，有著十分廣闊的應用前景。

2.3 鋼板樁支護結(jié)構(gòu)

鋼板樁支護結(jié)構(gòu)是一種常用的比較普遍的支護類型，具有強度高、各樁之間聯(lián)系緊密、隔水效果好、施工靈活、可重復使用等優(yōu)點。鋼板樁支護結(jié)構(gòu)工藝要求低，施工操作簡單，鋼材都是成品制作，一方面提高了施工效率，另一方面增加了施工作業(yè)面。鋼板樁支護結(jié)構(gòu)也存在缺點：首先，鋼板樁在打進土層時有擠土現(xiàn)象，而拔出時則又會擾動土層，造成板樁和土層之間形成空隙，嚴重影響支護效果及周邊環(huán)境；其次，受鋼板長度的限制，開挖深度也受到影響，一般為7～8 m。綜上所述，鋼板樁在實際工程中的應用存在著一定的使用范圍。

3 深基坑支護技術(shù)施工要點

3.1 理解深基坑支護的重要性

深基坑支護工程屬于危大工程（危險性較大的分部分項工程），雖然是一種臨時性支撐體系，但施工難度和施工精度要求均較高。因此，企業(yè)應當有自己的安全、質(zhì)量管理體系和機制，并對現(xiàn)場管理人員進行思想教育，樹立重安全、保質(zhì)量的理念。在常見的容易出現(xiàn)事故的施工區(qū)域應設置警示標志及相應的防護設備，一旦出現(xiàn)險情，立即采取有效措施，保證人員安全，并最大限度降低工程損失。深基坑的降水和排水措施也尤為重要，應嚴格按照設計圖紙進行施工，保證工程基坑安全。另外，企業(yè)還要有應急預案，在暴雨或受不可抗力影響的情況下，能夠保證基坑穩(wěn)定[2]。

3.2 加強深基坑工程施工監(jiān)測

在深基坑支護施工過程中，加強施工監(jiān)測對于保障深基坑工程安全、質(zhì)量很有必要，同時也要求相關的監(jiān)測人員必須嚴謹?shù)亻_展深基坑監(jiān)測工作。監(jiān)測單位在進行基坑工程施工前，應先編制監(jiān)控測量方案，嚴格按照監(jiān)測方案進行監(jiān)測，并將所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)記錄在檔，及時分析監(jiān)測數(shù)據(jù)變化對基坑的影響程度，用信息化手段去解決深基坑施工過程中存在的問題，做到動態(tài)監(jiān)測、動態(tài)控制，保證基坑穩(wěn)定。

3.3 加強深基坑工程施工管理

在深基坑施工前，項目技術(shù)負責人要對管理人員進行安全技術(shù)交底，確保每一位管理人員都清楚施工技術(shù)重、難點，對在基坑支護過程中可能存在的問題和突發(fā)情況有所準備。根據(jù)筆者從事項目管理工作的經(jīng)驗來看，在深基坑工程施工過程中所發(fā)生的安全事故，很大一部分并不是由于技術(shù)操作不規(guī)范引起的，而是因為項目管理者在施工管理中麻痹大意，全局統(tǒng)籌不到位。為規(guī)避這些風險，在進行深基坑支護施工時，要注意提升施工管理水平和技術(shù)操作能力，以保證施工人員的生命安全和工程質(zhì)量。

4 深基坑支護技術(shù)在實際工程中的應用

4.1 工程概況

錦業(yè)時代C區(qū)D5大道工程項目位于西安市高新區(qū)錦業(yè)路，北側(cè)毗鄰綠地繽紛匯，東側(cè)緊鄰邁克商業(yè)中心及君悅大酒店，西側(cè)為錦業(yè)時代一期、二期住宅及商業(yè)區(qū)?？傉嫉孛娣e為155 870.55 m2，其中地上建筑面積103 744.62 m2；地下面積52 125.93 m2。該工程建筑高度272 m，建筑層數(shù)49層，主體結(jié)構(gòu)形式采用鋼筋混凝土核心筒加外框筒鋼結(jié)構(gòu)。該基坑擬開挖深度15.72 m，現(xiàn)場如圖1所示。經(jīng)勘探，該項目土層為雜填土、粉質(zhì)黏土和砂礫土，地下水位埋深為13.2～15.3 m，且地處高新區(qū)繁華地段，施工條件比較苛刻，尤其是基準線以下工程施工，更加困難。

圖1 基坑現(xiàn)場

4.2 支護方案

根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件及基坑深度，結(jié)合周圍環(huán)境、施工條件等情況，通過在技術(shù)經(jīng)濟、環(huán)境影響等方面的綜合比選，最終選用混凝土灌注樁結(jié)合預應力旋噴錨索結(jié)構(gòu)進行支護施工。

支護結(jié)構(gòu)在基坑北側(cè)、東側(cè)、南側(cè)采用直徑800 mm混凝土灌注樁與預應力旋噴錨索聯(lián)合支護，基坑西側(cè)有二期地下車庫，無法施工錨索，采用直徑1 000 mm雙排樁進行支護。

4.3 施工工藝

4.3.1 成孔方法比選

1）沖擊鉆機：用卷揚機帶動一定質(zhì)量的沖擊鉆頭，在一定的高度內(nèi)周期性地作自由落體運動，沖擊破碎巖層或沖擠土層形成樁孔，再用泥漿循環(huán)或撈渣筒等方法將巖屑鉆渣排出。此方法適用于黃土、粉質(zhì)黏土、巖層等均勻地層中，在不均勻地層中易形成斜孔。

2）人工挖孔：樁孔采用人工挖掘的方法進行成孔，然后安放鋼筋籠，澆筑混凝土，形成樁體。為確保人工挖孔樁施工過程中的安全，施工時必須預防孔壁坍塌和流砂現(xiàn)象，制定合理的護壁措施。護壁方法可以采用現(xiàn)澆混凝土護壁、噴射混凝土護壁、磚砌體護壁、沉井護壁、鋼套管護壁、型鋼或木板樁工具式護壁等多種。人工挖孔樁施工效率低，且在地下水位較高處須采取降水措施。

3）旋挖鉆機：在泥漿護壁的條件下，旋挖鉆機上的轉(zhuǎn)盤或動力頭帶動可伸縮式鉆桿和鉆桿底部的鉆頭旋轉(zhuǎn)，用鉆斗底端和側(cè)面開口上的切削刀具切削巖土，同時切削下來的巖土從開口處進人鉆斗內(nèi)。待鉆斗裝滿鉆屑后，通過伸縮鉆桿把鉆頭提到孔口，自動開底卸土，再把鉆斗下到孔底繼續(xù)鉆進。如此反復，直至鉆到設計孔深。該方法在砂礫土層中易產(chǎn)生沉渣厚度大、坍孔嚴重、混凝土超灌等問題，成樁質(zhì)量不易控制。

4）反循環(huán)鉆機：鉆機工作時，旋轉(zhuǎn)盤帶動鉆桿端部的鉆頭切削破碎孔內(nèi)巖土，沖洗液從鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙中流入孔底，冷卻鉆頭并攜帶被切削下來的巖土鉆渣，由鉆桿內(nèi)腔返回地面，與此同時，沖洗液又返回孔內(nèi)形成循環(huán)。由于鉆桿內(nèi)腔較井孔直徑小得多，所以鉆桿內(nèi)泥水上升速度較正循環(huán)快得多。該工藝產(chǎn)生較多泥漿，對環(huán)境污染較大，施工效率較低。

5）長螺旋后插筋：利用長螺旋鉆機鉆孔至設計深度，在提鉆的同時利用混凝土泵通過鉆桿中心通道，以一定的壓力將混凝土壓至樁孔中，混凝土灌注到設定標高后，再借助鋼筋籠自重或?qū)Ｓ谜駝釉O備將鋼筋籠插入混凝土中。該方法可防止在砂礫土層中施工時的斷樁、頸縮、坍孔等通病，保證施工質(zhì)量，同時具有穿砂礫土層能力強、施工效率高、噪聲低、不需要泥漿護壁、施工現(xiàn)場干凈文明、綜合效益高等優(yōu)勢。

本工程場地內(nèi)由于砂礫土層厚度較大且地層分布不均勻，地下水位較高，故采用長螺旋后插筋工藝施工。

4.3.2 施工難點及解決措施

基坑西側(cè)雙排樁樁位以下為原錦業(yè)時代一期和二期基坑開挖外放和坡道回填區(qū)域，深度約12 m，以混凝土、磚渣碎塊、灰渣等建筑垃圾和黏性土為主，混凝土塊粒徑0.3～1.5 m，個別粒徑達到2.0 m，且壓實度低，孔隙率較大，長螺旋鉆機成孔困難，成樁質(zhì)量難以保證，而采用其他施工工藝也難以滿足工程質(zhì)量及工期要求。

經(jīng)過綜合分析，決定采用旋挖鉆機和長螺旋后插筋相結(jié)合的施工方法。先用旋挖鉆機成孔，成孔直徑1 000 mm，深度至穿透雜填土層為止，然后用粉質(zhì)黏土分層夯實回填至孔口，再用長螺旋后插筋工藝成樁，成功解決了深厚雜填土中混凝土灌注樁施工困難的問題。

5 結(jié)語

深基坑支護工程是建筑地下工程施工的重點，對施工質(zhì)量與工程進度起著至關重要的作用。建筑工程深基坑施工具有一定的復雜性和挑戰(zhàn)性，采用不同施工工藝相結(jié)合的方法可以有效解決施工難題。

在實際的施工過程中，施工單位要綜合考慮影響深基坑施工質(zhì)量的主要因素，結(jié)合工程的現(xiàn)場情況，做好勘察、設計、施工、測量、監(jiān)測等多方面的統(tǒng)籌兼顧，以最佳的管理水平去進行深基坑支護工程的施工。