建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)研究

李賀才

(中鐵城建集團(tuán)第三工程有限公司，天津 300241)

近些年，為提高土地資源利用率，很多房屋建筑工程項(xiàng)目開(kāi)始進(jìn)行地下空間開(kāi)發(fā)，地下結(jié)構(gòu)越來(lái)越深。要想對(duì)地下空間進(jìn)行開(kāi)發(fā)與利用，就需要應(yīng)用支護(hù)施工技術(shù)，減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，控制墻體的彎矩，提高土體整體穩(wěn)定性。如果支護(hù)施工的質(zhì)量不合格，支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不夠，就可能會(huì)誘發(fā)安全事故，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的順利建設(shè)造成影響。因此，要結(jié)合實(shí)際情況，選擇適合的支護(hù)技術(shù)，塑造安全施工環(huán)境。

1 建筑工程深基坑支護(hù)施工的特點(diǎn)

1.1 深基坑支護(hù)技術(shù)的概念

深基坑支護(hù)是指，在基坑四周設(shè)置擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，借助支擋、加固、保護(hù)等措施，以樁、墻、支撐等形式，減小、控制基坑土體的變形、位移、傾倒，保護(hù)地下結(jié)構(gòu)施工人員的安全[1]。支護(hù)結(jié)構(gòu)可穩(wěn)固基坑邊坡，避免土體塌落，加固空間結(jié)構(gòu)，減少土體變形對(duì)施工產(chǎn)生干擾，為地下建筑工程施工創(chuàng)造條件[2]。深基坑開(kāi)挖施工的過(guò)程中，土體的卸荷過(guò)程會(huì)造成深基坑型變，引起基坑周邊土體不均勻沉降，導(dǎo)致基坑失穩(wěn)破壞，甚至造成坍塌。一些工程項(xiàng)目施工發(fā)生安全事故，就是由于支護(hù)不當(dāng)引起。例如，2021年6月15日，南京市浦口區(qū)玉山，科教創(chuàng)新園二期項(xiàng)目北側(cè)基坑施工時(shí)，發(fā)生局部坍塌，多人被埋，造成2人死亡，4人受傷，6臺(tái)設(shè)備被埋，造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)989.73萬(wàn)元。

1.2 深基坑支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)

1.2.1 施工影響因素多

不同區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)條件有差異，這些因素會(huì)影響支護(hù)施工。如：周邊地面設(shè)施、建筑物、地下管線都會(huì)對(duì)支護(hù)施工產(chǎn)生影響[3]。若周邊環(huán)境過(guò)于復(fù)雜，地下管線較多，就會(huì)影響工藝技術(shù)的選擇，影響施工方案的設(shè)計(jì)，甚至對(duì)實(shí)際加固效果產(chǎn)生負(fù)面影響，造成不均勻沉降。因此，支護(hù)施工過(guò)程中，需要考慮到地面、地下等眾多影響因素。

1.2.2 工程勘測(cè)復(fù)雜

由于深基坑支護(hù)施工的影響因素多，為確保最佳加固效果，需要做好現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)工作，要根據(jù)勘測(cè)數(shù)據(jù)分析施工條件，了解現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)形態(tài)、基坑巖層、地下水位、周邊地面建筑分布，為施工設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)。因此，支護(hù)施工勘測(cè)工作涉及到計(jì)算、測(cè)量、勘察等工作內(nèi)容，數(shù)據(jù)收集、整理難度大，對(duì)精度的要求較高。尤其是一些面積大、深度大的大基坑，測(cè)量范圍大，需要使用專業(yè)技術(shù)，一旦出現(xiàn)測(cè)量失誤，就可能導(dǎo)致施工設(shè)計(jì)出現(xiàn)缺陷。

1.2.3 易誘發(fā)安全事故

深基坑支護(hù)目的是為了提高施工的安全性，對(duì)周邊土體進(jìn)行加固。但深基坑支護(hù)施工過(guò)程是在地下進(jìn)行施工作業(yè)，施工深度不斷增加，周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、施工材料等因素對(duì)施工安全的影響就越來(lái)越大，安全風(fēng)險(xiǎn)會(huì)隨之增加。通過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，支護(hù)施工中會(huì)發(fā)生坍塌、物體打擊、機(jī)械傷害等事故。例如，周邊地質(zhì)條件復(fù)雜，障礙物多，土方開(kāi)挖不合理，未充分考慮障礙物的影響，引起不均勻沉降，導(dǎo)致周邊建筑物開(kāi)裂、坍塌。另如，提土作業(yè)施工中，操作不當(dāng)，土石從高空墜落，砸傷下方施工人員。

1.2.4 技術(shù)手段多樣化

支護(hù)施工技術(shù)手段多種多樣，支護(hù)效果有著一定差異。常見(jiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)類型有：重力式擋土結(jié)構(gòu)、混合式支護(hù)結(jié)構(gòu)、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)等。不同支護(hù)結(jié)構(gòu)，不同施工技術(shù)手段，有著不同適用范圍。因此，在實(shí)際施工中要深入分析施工的需求，支護(hù)的需要，結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)施工條件、地質(zhì)情況，選擇適用的支護(hù)施工技術(shù)，確保獲得最佳的支護(hù)效果。

2 建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)

2.1 土釘墻支護(hù)施工技術(shù)

土釘墻支護(hù)是將基坑邊坡通過(guò)由鋼筋制成的土釘進(jìn)行加固，邊坡表面鋪設(shè)一道鋼筋網(wǎng)，再噴射一層混凝土面層，形成一種墻體的邊坡加固型支護(hù)施工方法[4]。土釘墻支護(hù)施工相對(duì)簡(jiǎn)單，不加預(yù)應(yīng)力。因此，施工效率高，占用工期短對(duì)周邊建筑的影響小。而且土釘墻本身變形也很小，支護(hù)效果好，可以有效提高邊坡穩(wěn)定性。

2.2 土層錨桿施工技術(shù)

土層錨桿施工技術(shù)是常用技術(shù)之一，其原理是：錨桿一端和擋土樁、擋土墻聯(lián)結(jié)，另一端錨固在土層中，用以維持所支護(hù)土層的穩(wěn)定，阻止周邊土體坍塌、位移(詳見(jiàn)圖1)。

圖1 土層錨桿施工技術(shù)原理圖

土層錨桿支護(hù)，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，受理合力，造價(jià)低，在無(wú)法采用橫向支護(hù)的情況下，很多工程在施工中會(huì)選擇土層錨桿支護(hù)施工技術(shù)。

2.3 鋼板樁支護(hù)施工技術(shù)

鋼板樁支護(hù)是使用帶有槽口的型鋼作為支撐，通過(guò)鋼板擋土的方式進(jìn)行支護(hù)的施工技術(shù)(詳見(jiàn)圖2)。

圖2 鋼板樁支護(hù)

由于鋼板樁屬于金屬材質(zhì)，本身就具有良好穩(wěn)定性、抗壓性，易打入堅(jiān)固土層，硬土層支護(hù)效果非常好。且鋼板樁防水性能好，便于深水施工操作。另外，鋼板樁可回收再利用，施工效率高、成本低，不需要投入較多資金[5]。但基坑深度過(guò)大，可能導(dǎo)致鋼板樁變形、斷裂，引起施工安全事故，該技術(shù)適用于深度7m以內(nèi)的硬土層深基坑工程支護(hù)。

2.4 地下連續(xù)墻支護(hù)施工技術(shù)

地下連續(xù)墻支護(hù)工效高、工期短、質(zhì)量可靠，是較為常用的支護(hù)技術(shù)之一。該技術(shù)的特點(diǎn)是，利用挖槽機(jī)械，挖出溝槽，同時(shí)利用泥漿的護(hù)壁作用，在挖出的溝槽，清槽后，在槽內(nèi)吊放鋼筋籠，澆筑混凝土，最終在地下形成一道或幾道連續(xù)的墻體。因此，連續(xù)墻具有良好的防滲、擋土、承重功能，適用于各種地質(zhì)條件。由于防滲性能非常好，既可擋土，又可擋水。另外，地下連續(xù)墻可承受較大的土壓力，可滿足基坑開(kāi)挖深度超過(guò)10m的工程支護(hù)需要，開(kāi)挖深度達(dá)到30m～50m，還可將地下連續(xù)墻作為永久結(jié)構(gòu)保留。

2.5 傾斜樁支護(hù)施工技術(shù)

傾斜樁支護(hù)施工技術(shù)是較為新穎的深基坑支護(hù)技術(shù)，相比傳統(tǒng)懸臂直裝支護(hù)技術(shù)，傾斜樁支護(hù)結(jié)構(gòu)加固性能更好，可有效減小土壓力，基坑穩(wěn)定性更高。但傾斜樁支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用中，傾斜角度、布樁方式對(duì)支護(hù)效果，對(duì)基坑整體穩(wěn)定性有較大的影響，施工設(shè)計(jì)要求更高。研究表明，基坑整體穩(wěn)定系數(shù)會(huì)隨著支護(hù)樁傾斜角度的增大而提高，說(shuō)明傾斜角度越大，基坑越安全。另外，斜直交替布置支護(hù)樁，基坑整體的穩(wěn)定性要強(qiáng)于單斜樁。

3 建筑工程深基坑支護(hù)施工中的問(wèn)題

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏合理性

不同土質(zhì)，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓力不同，施工技術(shù)的選擇側(cè)重上就會(huì)有一定的差異。在施工前，需要進(jìn)行勘測(cè)，對(duì)土質(zhì)進(jìn)行采樣，從而為深基坑支護(hù)施工設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。但一些工程，取樣不完整、不規(guī)范，減少取樣數(shù)量，導(dǎo)致土質(zhì)分析結(jié)果不客觀、不準(zhǔn)確，無(wú)法有效把握土地的壓力，參數(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)不可靠，造成深基坑支護(hù)技術(shù)選型錯(cuò)誤，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷。選型錯(cuò)誤、設(shè)計(jì)存在缺陷，就會(huì)埋下安全隱患，一旦土層變化導(dǎo)致土體發(fā)生滑坡、坍塌，就會(huì)誘發(fā)安全事故。

3.2 實(shí)際施工不規(guī)范

通過(guò)了解發(fā)現(xiàn)，一些深基坑支護(hù)施工中，施工前期設(shè)計(jì)與實(shí)際施工效果存在較大差異，很多時(shí)候?qū)嶋H施工效果無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。例如，為趕工期、減少施工成本，未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，未使用指定施工材料，導(dǎo)致施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。另如，一些工程缺少技術(shù)交底，施工時(shí)未對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)檢查，結(jié)構(gòu)承壓能力不滿足要求，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)變形。

3.3 邊坡修復(fù)質(zhì)量差

進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪吰滦迯?fù)，可提高支護(hù)施工的質(zhì)量，強(qiáng)化支護(hù)效果。但在實(shí)際施工中，有很多的工程項(xiàng)目，邊坡修復(fù)質(zhì)量不高，修復(fù)工作不符合要求。例如，邊坡欠挖或超挖，導(dǎo)致邊坡實(shí)際情況與設(shè)計(jì)不符合。另如，一味追求施工進(jìn)度，沒(méi)有進(jìn)行邊坡修復(fù)，導(dǎo)致邊坡結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，本身就存在安全隱患，造成支護(hù)施工中發(fā)生安全事故，影響施工進(jìn)度。

3.4 成孔注漿質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

實(shí)際上，很多支護(hù)施工技術(shù)，在施工過(guò)程中都需要進(jìn)行打孔注漿操作。例如，土釘墻支護(hù)施工技術(shù)、錨固支護(hù)施工技術(shù)都會(huì)根據(jù)支護(hù)的需要進(jìn)行打孔注漿。因此，打孔注漿對(duì)支護(hù)效果、施工質(zhì)量有直接影響，一些相關(guān)文件對(duì)成孔注漿有要求。然而，一些工程支護(hù)施工中，成孔注漿質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，注漿壓力、流量大小、速度快慢、順序不符合要求。

3.5 施工者素質(zhì)普遍不高

高質(zhì)量的施工隊(duì)伍，才能確保施工質(zhì)量。但實(shí)際上，很多深基坑支護(hù)施工從業(yè)人員文化程度不高，普遍沒(méi)有接受過(guò)系統(tǒng)的職業(yè)技能培訓(xùn)，更缺乏專業(yè)知識(shí)。通過(guò)深入的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)深基坑支護(hù)施工從業(yè)者以農(nóng)民工為主。這些工人雖然吃苦耐勞，技術(shù)掌握卻不到位，缺乏安全意識(shí)。因此，施工過(guò)程中很多時(shí)候不能按要求施工，多是經(jīng)驗(yàn)主義，存在違規(guī)操作、不規(guī)范施工的情況，在一定程度上影響了施工質(zhì)量。

4 深基坑支護(hù)施工技術(shù)的管理措施

4.1 做好設(shè)計(jì)管理

為確保支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方案設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，前期必須認(rèn)真進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，深入了解工程地質(zhì)情況、場(chǎng)地條件，并對(duì)土質(zhì)進(jìn)行完整取樣，確保取樣數(shù)量、取樣范圍符合要求，從而為后續(xù)設(shè)計(jì)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)階段，要充分結(jié)合土樣分析結(jié)果，考慮到周邊地形、地勢(shì)，準(zhǔn)確計(jì)算土壓力，預(yù)測(cè)周邊建筑物對(duì)基坑的影響，分析支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的可能性，并結(jié)合開(kāi)挖深度、地下結(jié)構(gòu)尺寸、形狀，反復(fù)檢查、修正設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行多方案比選，從而選擇適合的支護(hù)技術(shù)。技術(shù)選擇方面，要在確保支護(hù)效果的同時(shí)，考慮到施工成本、施工周期、技術(shù)可行性，盡可能選擇性價(jià)比高、施工方便、技術(shù)可行、安全可靠的施工方案，力求在安全的基礎(chǔ)上，做到更經(jīng)濟(jì)、更合理。

4.2 做好施工過(guò)程管理

若施工過(guò)程不符合設(shè)計(jì)要求，自然無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果，達(dá)到預(yù)期的支護(hù)目標(biāo)。因此，在實(shí)際施工的過(guò)程中，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，做好施工過(guò)程管理與控制。尤其基坑開(kāi)挖施工的過(guò)程中，必須要做好施工現(xiàn)場(chǎng)管理工作，各類土方開(kāi)挖機(jī)械停放必須嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)要求，不得隨意更改施工方案，從而防止挖土機(jī)械碰撞支撐系統(tǒng)，誘發(fā)安全事故。為確保工程項(xiàng)目施工有序進(jìn)行，在施工前要制定詳細(xì)、可行的施工方案，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作作出詳細(xì)部署，并在現(xiàn)場(chǎng)配備技術(shù)員，專門負(fù)責(zé)技術(shù)問(wèn)題解答與指導(dǎo)，做好現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)工作，進(jìn)行質(zhì)量確認(rèn)，及時(shí)糾正錯(cuò)誤，消除質(zhì)量安全隱患。另外，為約束相關(guān)人員的行為，要制定明確的管理制度，對(duì)施工工藝、工序以及施工安全作出詳細(xì)規(guī)定，并做好技術(shù)交底，嚴(yán)格控制關(guān)鍵工序、特殊工序，要求施工人員按圖紙、按目標(biāo)、按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

4.3 做好邊坡修復(fù)工作

邊坡修復(fù)不到位，可能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)、松動(dòng)，影響支護(hù)效果。因此，要做好邊坡修復(fù)工作，保護(hù)好深基坑四周的地面。若發(fā)現(xiàn)深基坑周邊地面，在深度的兩倍范圍左右產(chǎn)生裂縫，要引起重視，及時(shí)采取邊坡修復(fù)、補(bǔ)救、保護(hù)等措施，減少下滑力，改善邊坡穩(wěn)定狀況。若有地面水從縫隙流入，造成邊坡土質(zhì)松散，則要盡快堵塞縫隙，對(duì)地面水進(jìn)行疏導(dǎo)，提高邊坡穩(wěn)定性，避免支護(hù)結(jié)構(gòu)變形。

4.4 提高成孔注漿質(zhì)量

成孔注漿是諸多支護(hù)施工技術(shù)的關(guān)鍵工序，必須做好質(zhì)量管理。若成孔注漿質(zhì)量差，必然對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成負(fù)面影響，進(jìn)而影響整體的支護(hù)效果。成孔方面，為保證成孔承受力達(dá)標(biāo)，要合理確定樁的位置、高度，通過(guò)精確測(cè)量，保障成孔位置符合設(shè)計(jì)要求。而且在鉆孔后，要認(rèn)真檢查，反復(fù)測(cè)量確認(rèn)，避免偏離設(shè)計(jì)。而在注漿方面，雖然注漿量越多，注漿效果越高，但也有最佳的注漿量。為掌握最佳注漿量，可選取部分注漿孔作為先導(dǎo)孔，進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，確定注漿施工參數(shù)，從而確保注漿效果，避免發(fā)生漏漿、跑漿的情況。另外，要準(zhǔn)確把握注漿壓力，控制注漿次數(shù)，要求每個(gè)孔的注漿壓力、水灰比保持不變。

4.5 加強(qiáng)施工人員管理

深基坑支護(hù)工程施工專業(yè)性、復(fù)雜性強(qiáng)，施工管理人員需要掌握相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，施工隊(duì)需要掌握相應(yīng)的工藝技術(shù)，精通支護(hù)施工。具體來(lái)講，管理人員方面，要了解支護(hù)施工細(xì)節(jié)，了解相關(guān)工程文件的規(guī)定，知道支護(hù)施工的危險(xiǎn)事項(xiàng)，懂施工現(xiàn)場(chǎng)管理、懂施工質(zhì)量控制，具備相應(yīng)的從業(yè)資質(zhì)。尤其現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、管理人員必須要持證上崗，具備相應(yīng)的崗位勝任力。另外，要提高基層民工隊(duì)伍的素質(zhì)和能力。為提高施工團(tuán)隊(duì)整體素質(zhì)，要對(duì)施工團(tuán)隊(duì)民工基本情況進(jìn)行調(diào)查，對(duì)其年齡、文化程度、技術(shù)水平提出要求。深基坑支護(hù)施工的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，用工年齡要控制在20～45歲之間，太年輕或年齡太大都不適合從而相關(guān)工作。而且要根據(jù)支護(hù)施工的特點(diǎn)，對(duì)民工進(jìn)行針對(duì)性培訓(xùn)，使其正確理解支護(hù)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求，避免發(fā)生錯(cuò)誤施工的情況。此外，要采取適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)懲措施，根據(jù)施工的情況、施工的質(zhì)量、制度執(zhí)行的情況進(jìn)行獎(jiǎng)懲，從而使施工人員重視質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

在深基坑工程項(xiàng)目的施工中，為避免邊坡發(fā)生位移、坍塌，造成安全事故，必須要應(yīng)用支護(hù)施工技術(shù)。但調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，一些工程在支護(hù)施工中，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏合理性，施工過(guò)程不規(guī)范，邊坡修復(fù)質(zhì)量差，成孔注漿質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，施工者素質(zhì)不高，實(shí)際施工與設(shè)計(jì)有差距，達(dá)不到預(yù)期的支護(hù)效果。因此，在支護(hù)施工中應(yīng)做好設(shè)計(jì)管理、施工過(guò)程管理、邊坡修復(fù)工作，同時(shí)要提高成孔注漿質(zhì)量，提高施工人員素質(zhì)，從而提高支護(hù)質(zhì)量。