土木工程施工中深基坑支護的施工技術分析

沈華東，陳鋒軍

（1.紹興市上虞園通市政工程有限公司，浙江紹興 312300；2.浙江世諾建設工程有限公司，浙江 紹興 312300）

1 引言

現(xiàn)代城市建設進程不斷加快推動了土木工程的發(fā)展。為提高土地利用率，當代建筑不斷挖掘地下空間，如地下停車場、地下商場等，同時土木建筑表現(xiàn)出高層化趨勢[1]。在此形勢下，無論是地下空間的挖掘還是建筑高層化，均涉及深基坑施工。為確保建筑穩(wěn)定性，需根據(jù)土木工程實際條件，選擇適宜的深基坑支護施工技術。

2 常見的深基坑支護施工技術

2.1 柱列式灌注樁排樁支護

土木工程中最為常見的支護是運用鋼筋混凝土或灌注混凝土等形式制成的樁體，將樁體按照柱列式進行排列，借助灌注樁的制成作用起到支護效果。在土木工程中，柱列式灌注樁排樁支護多通過沉管灌注方式進行施工，沉管灌注排樁支護施工流程如圖1 所示。但在該技術實際應用過程中，應根據(jù)深基坑現(xiàn)狀及土木工程建設要求，科學設置灌注樁間距，此時可引用土拱效應法，按照式（1）進行計算。

圖1 沉管灌注排樁支護施工流程

式中，Lmax為灌注樁間距；c 為土層黏聚力；B 為灌注樁寬度；φ為灌注樁支護內摩擦角；q 為巖土推力。

通常情況下，為保障土木工程建設安全性，按照式（1）得出灌注樁間距后，多將其與安全系數(shù)（0.85）相乘，將相乘結果作為最終灌注樁間距，以此可提升支護結構穩(wěn)定性及深基坑安全性。

2.2 雙排樁支護

雙排樁支護是指設置兩排混凝土樁體的形式，以連系梁為連接形成斷面空間結構，該支護施工技術在復雜環(huán)境深基坑工程中較為常用，可良好預防深基坑變形情況。雙排樁支護結構形式可根據(jù)深基坑情況而靈活布樁，具體如圖2 所示，具有格構形、丁字形、梅花形、之字形、單三角形、雙三角形等結構形式[2]。雙排樁支護通過各個構件構建了一個超靜定結構，受力穩(wěn)定，形成較強穩(wěn)定性結構，此外，雙排樁支護結構無須設置內撐，故施工便捷，造價相對較低，且有助于控制工期，該支護形式在土木工程深基坑施工作業(yè)中具有良好的應用價值。

圖2 雙排樁支護結構形式

2.3 地下連續(xù)墻支護

地下連續(xù)墻支護需在專業(yè)設備支撐下實現(xiàn)，且需應用大量鋼筋混凝土及鋼筋籠材料，應用專業(yè)設備開挖溝槽，按照特定規(guī)格制作鋼筋籠，將其置于溝槽內，后澆筑混凝土，以此形成連續(xù)且完整的混凝土墻，憑借該連續(xù)墻結構的支撐力提升深基坑強度，保障整體建設質量。地下連續(xù)墻支護有效改善了原土體的抗彎能力、抗剪能力以及防水能力，使土木工程可按照其建設要求完成施工，其可優(yōu)化周邊環(huán)境，降低事故發(fā)生率，效果顯著。該支護施工技術在建筑密集區(qū)域施工作業(yè)中較為常用，可降低深基坑施工對于周邊土體及建筑的影響，但該技術資源消耗量較大，財力、物力及人力成本較高，故其應用頻率相對較低，但在建筑密集區(qū)域可發(fā)揮出良好作用。

3 深基坑支護施工技術在土木工程施工中的應用

3.1 工程概況

該工程為綜合性建筑體，擁有住宅建筑、商用建筑、辦公建筑，總建筑面積約為50.80 萬m2，地上、地下分別為39 萬m2、11.8 萬m2。通常情況下，基坑挖深超過5 m 或設置3 層地下結構時被稱之為深基坑。在該工程項目中，住宅區(qū)域與商業(yè)區(qū)域存在兩個相對獨立的基坑結構，均屬于深基坑，兩個區(qū)域之間運用寬度為18 m 的土體進行隔離。其中，商業(yè)區(qū)域基坑深度范圍為9～18 m，基坑面積4.2 萬m2，基坑周長1 020 m；住宅區(qū)域的基坑深度處于8～17.4 m 范圍內，而基坑面積與基坑周長分別為3.2 萬m2、920 m。

該工程以承臺底為依據(jù)進行深基坑挖深，分析深基坑現(xiàn)狀，最終制訂了組合支護方案，旨在借助多種支護方式形成組合式支護，在土釘墻支護、預應力錨桿、灌注樁支護3 種施工技術協(xié)同應用下，保障深基坑結構穩(wěn)定性與安全性。土木工程深基坑支護方案如表1 所示。

表1 土木工程深基坑支護方案

3.2 深基坑支護施工技術

3.2.1 旋挖灌注樁

結合該工程現(xiàn)有條件及深基坑情況，將旋挖灌注樁樁徑參數(shù)定在0.8～1.0 m 范圍內，樁長參數(shù)范圍為20～25 m，其中樁筋需錨入冠梁一定深度。工程采用C30 強度的混凝土，待土方開挖至指定條件時，運用旋挖鉆法方式進行灌注樁施工。深基坑旋挖灌注樁施工技術要點如下：（1）定位樁孔。按照施工設計定位樁孔并埋設護樁，在此期間不可破壞樁點，避免造成較大樁孔誤差，因此，需做好深基坑施工現(xiàn)場觀測，實現(xiàn)樁孔精準定位。（2）埋設護筒。以施工設計為依據(jù)明確護筒型號及尺寸參數(shù)，在土木工程中，護筒為厚度6 mm 的鋼板筒，且鋼板筒上方設有溢漿孔。護筒放置期間應使其中心與樁體中心重合，將誤差控制在20 mm 以內，為避免出現(xiàn)護筒放置誤差，可運用黏土夯實填筑在護筒周圍，起到一定固定效果，以此確保支護樁在后續(xù)澆筑施工中不會傾斜，并可防止泥漿流失過多。（3）鉆孔作業(yè)。工程鉆機設備型號為CPS-10，將鉆機安設至指定位置，吊起鉆頭將其緩慢放入護筒內。在實際施工期間，應先放入適量泥漿，后鉆機入土，且鉆進期間不可中斷。若在鉆進期間發(fā)現(xiàn)淤泥層，此時應增大泥漿濃度或減緩鉆進速度，用于防止縮孔現(xiàn)象的出現(xiàn)。（4）混凝土澆筑。為保障樁體強度，可摻入適量減水劑，澆筑期間埋設導管，用于控制澆筑速度。在澆筑施工過程中，需注意調節(jié)導管深埋，防止混凝土流速失控而降低澆筑效果。

3.2.2 預應力錨桿

土木工程為增強深基坑支護效果，不僅設置了灌注樁結構，還增設了預應力錨桿。將預應力錨桿設置在穩(wěn)定地層內部，通過增加預應力防止深基坑圍護位移，在該工程項目中，錨桿材料為φ16 mm 規(guī)格的精軋螺紋鋼，錨桿施工孔徑為18 cm，按照圖3 所示流程進行施工。預應力錨桿結構可有效控制地層結構，并防止結構物變形，待施加預應力后可提高地層穩(wěn)定性，效果較好。

圖3 土木工程預應力錨桿施工流程

3.2.3 土釘墻施工

應用C20 強度混凝土進行土釘墻支護施工，工程鋼筋網片為雙向筋形式，在實際鋪設過程中，要求鋼筋網片搭接長度至少30 cm，以此保障整體結構質量，同時在特定位置安設土釘。土釘墻注漿材料為P·C32.5 規(guī)格的復合硅酸鹽水泥，按照0.5∶1 的比例控制水灰比，同時在注漿期間注意調節(jié)注漿錨固體強度。在施工期間，應進行兩次土釘注漿作業(yè)，第一次注漿為常壓注漿，第二次注漿為高壓注漿，于50%土釘長度內注漿，將注漿壓力控制在3.5 MPa 范圍內，值得注意的是，兩次注漿應間隔20 h 左右。

3.2.4 PHC 管樁支護

某工程的商業(yè)區(qū)域與住宅區(qū)域深基坑中間部位設置了PHC 管樁支護， 為保障支護效果， 管樁型號規(guī)格為500-125-AB。施工期間應按照設計要求，采用焊接的方式連接固定縱橫鋼筋的交接位置，以樁頂設計標高為依據(jù)確定錨固長度，要求縱筋長度多出一定部分，將其錨入樁頂冠梁內。應用C40 強度的微膨脹混凝土作為PHC 管樁灌芯材料，此外為削弱擠土效應，保障成樁質量，采取“隔根跳打”的方式進行施工，結合深基坑實際情況控制PHC 管樁數(shù)量，并將接樁位置設置在樁身底部，采用滿焊的方式將其與樁端鋼板連接。

3.3 施工監(jiān)測

為全面控制深基坑支護施工質量，在工程施工過程中，從水平位移、頂部沉降、土體深層位移3 個方面對基坑圍護進行監(jiān)測。

1）水平位移。該工程在商業(yè)區(qū)域的基坑圍護頂部設置了19 個水平位移監(jiān)測點，結果顯示，在開挖初期出現(xiàn)了較大的水平位移，但位移變化速率逐漸平緩，其中深基坑北側水平位移最大，為27 mm，區(qū)域部分的水平位移變化較小，均符合工程設計要求。

2）頂部沉降。將圍護頂部四側位移變化最大點位設置為沉降監(jiān)測點，發(fā)現(xiàn)深基坑北側出現(xiàn)19.7 mm 的最大沉降變化，其余3 側沉降變化均小于16 mm，均符合設計要求。隨著支護結果的設置，沉降現(xiàn)象逐漸消失，圍護結構趨于穩(wěn)定。

3）土體深層位移。對深基坑圍護后的土體深層位移變化進行監(jiān)測，經觀測后發(fā)現(xiàn)土體深層位移變化相對較小，均小于13.5 mm，通過土體深層位移施工監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)深基坑上部分的土體深層位移出現(xiàn)較大變化，但隨著施工進程的推進，土體趨于穩(wěn)定，并未對深基坑支護施工產生干擾影響[3]。經全方位施工監(jiān)測作業(yè)后，發(fā)現(xiàn)本次深基坑支護施工效果較好，水平位移、頂部沉降、土體深層位移變化數(shù)值均處于要求范圍內。

4 結語

綜上所述，深基坑結構在土木工程建設施工中愈發(fā)常見，為提升土木工程建設質量，消除不穩(wěn)定因素，需立足于土木工程實際情況，做好現(xiàn)場勘查，經綜合分析后確定深基坑支護形式。在土木工程中，其建設情況相對復雜，可選擇組合支護形式，將土釘墻支護、灌注樁支護、錨桿支護3 種技術進行組合，以此最大限度地保障深基坑支護效果。