房建施工中深基坑施工技術探析

李金爽

（中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030000）

深基坑開挖施工是一項關系多學科的綜合類工程，無論是在設計階段還是在施工階段，管理人員、機械和材料等，都是影響開挖效果的因素。在深基坑工程建設中，每道工序都相互聯系，沒有任何一道工序可以獨立存在[1]。為滿足城市用地需求，基坑開發深度越來越大，開發的地下空間也隨之增加。我國在深基坑工程方面的研究處于起步階段，許多技術尚不完善，缺乏科學的理論與指導[2]。由于深基坑周邊環境較為復雜，因此，在實際應用中，一些與深基坑工程施工相關的技術和理論并不能解決所有問題，為保證施工順利進行，在任何施工環節，都需要實時監測基坑。由于深基坑工程的特殊性和不確定性，因此導致施工過程中出現較多的事故，在社會中造成了很大影響。為對深基坑施工過程進行有效地控制，并減少風險，降低事故的發生率，需要在施工前，根據工程具體需求，設計完善的施工工藝，及時對深基坑施工項目中的安全風險進行識別和評估，并采取科學、有效地預防措施，保證工程順利實施[3]。為落實此項工作，規范深基坑的施工，本文將以某房屋建筑工程項目為例，進行如下研究，保障基坑施工的安全性。

1 深基坑支護設計

采用土釘墻工藝對深基坑進行支護，土釘是土釘支護中的主要承載構件，對其承載能力有很大影響。土釘對周邊土體有很好的固定作用，與注入的灰漿相結合，提高了土體的強度；可在土釘中添加鋼筋，提高抗拉強度；土釘及外包的水泥砂漿，可明顯增加土釘與周邊土壤的接觸面積，提高抗拔強度[4]。土釘支護是一種常用的支護方法，可以使土體在變形過程中產生較大的應力，并使其具有較高的承載能力。土釘支護結構示意如圖1所示。

圖1 土釘支護結構示意圖

用抗拔強度來表征土體和土釘間的相互作用力，由土體抗剪強度和土釘周長度決定數值，如公式（1）所示。

式中：l為土釘總長度；l1為潛在滑裂面中土釘的長度；d0為土釘孔徑；τ為土釘與土體間的界面黏結強度；Fs，d為局部穩定安全系數；N為作用力。在抗拔強度不高的情況下，土釘易被拔出，進而與土脫開。拉伸強度是土釘在拉伸荷載作用下所起的作用。其強度與土釘豎向、水平方向的側向壓力以及土釘豎向間距等密切相關[5]?？估瓘姸仁峭玲斣诶旌奢d作用下所起的作用。其強度與土釘豎向、水平方向的側向壓力以及土釘豎向間距等密切相關，如公式（2）和公式（3）所示。

式中：θ為土釘的傾斜角度；p為土釘長中點位上的側向壓力；Sv為土釘垂直方向上的間隔距離；Sh為土釘水平方向上的間隔距離；fyk為鋼筋抗拉強度標準值。如果在邊坡可能發生滑動的土體中，實際產生的滑動阻力比預期產生的滑動阻力更大，就能保證邊坡的穩定。因此為保證土的穩定，必須在可能滑脫的斜坡上支護土釘，并施加預應力，使其為最大抗拔強度的30%。

對土釘支護來說，檢測的重點是土釘支護的內力。在每個土釘處都安裝一個測力裝置，采用鋼筋應變法和其他專門的測力儀器對其進行監測[6]。通常采用測傾角管子等工具測量樁的頂面和底面的水平位移。另外，還須用應變計等儀器對樁身內部結構進行測試。監測土體包括：采用鋼弦型或應變型水壓力計測定土壓力，采用磁環型土體深層位移儀或沉降標尺等測量土體深層位移。在此基礎上，還可以結合錨桿完成進一步加固[7]。根據滑移土的平衡方程，可以得到錨桿的設計張力和預應力筋的截面面積，如公式（4）所示。

式中：Ap為預應力鋼筋截面面積；Nt為錨桿拉力設計值；fpy為預應力鋼筋的抗拉強度設計值。計算錨固段的長度和錨桿直徑如公式（5）所示。

式中：D為鉆孔直徑；Ls為錨固段長度；fmg為錨固段注漿體與土體間的黏結強度；K為安全系數。

2 給排水施工

在完成深基坑支護后，進行給排水施工。溝槽埋管采用15cm 礫石+5cm 粗沙的球墨鑄鐵管，在管道外頂部回填中性粗沙。管道使用具有FWC 接口的離心鑄造的玻璃纖維夾砂管?；A部分由15cm 礫石砂+5cm 粗砂組成，中粗砂回填至管外頂上50cm[8]。處理雨水和污水的地窖都采用鋼筋混凝土。埋管首段的槽長≤10m，后段管線露出6m。開槽埋管施工的基本流程示意如圖2所示。

圖2 開槽埋管施工的基本流程示意圖

若沿線工程條件復雜，則可選用施工簡便、占地面積小以及適應性廣的鉆孔灌注樁+雙排噴螺旋狀圍護結構維護頂管工作井。頂管施工完成后，在頂管內砌筑檢查井。在頂管出洞過程中，應注意洞口止水和土層加固等關鍵問題。在頂管入洞施工過程中，應注意土體加固、頂管機位置復位、基礎安裝、管節連接、洞門拆除和洞口封閉。當頂進時，要保證能通過洞外的水泥攪拌樁，不能破壞洞里的結構，不能損壞洞里的鋼絲刷等，也要確保水等物質不能進入頂坑。

3 混凝土施工

混凝土圍檁和支撐均采用強度等級為C30 的鋼筋混凝土進行施工，圍檁的規格為1200mm×800mm、1100mm×800mm和700mm×700mm。支撐尺寸均為600mm×600mm。開挖和鋼筋支架的施工時間為48h 內。工序包括夯實，找平和養護等。支撐配筋如圖3所示。

圖3 不同規格支撐配筋圖（單位：mm）

當澆筑混凝土時，要快插慢拔振動器，保證振搗均勻，不能漏振，要分點振搗，在料口形成斜坡后充分振搗，直至表面沒有氣泡，拔出進入下一振點，并嚴格控制振搗時間、移動間距和插入深度。為保證模板的接縫寬度符合標準，當安裝模板支撐時，必須保證牢固、平整、接縫密實和無漏漿，以此保證混凝土澆筑質量。在任何情況下，開挖和鋼架的施工時間均要＜15h。

支撐架設完畢后，要對軸線定位進行復核，接著用預應力加載千斤頂，此時要確定預應力偏差值，即正值。作業結束后，用錘擊鎖死塞鐵。為有效地保護周邊環境，確保周邊管道不受損壞，需要施加額外的支撐力。在工程設計中，未明確要求安裝預應力自動補償器，如果有需要，可另行制定專門的施工方案。

4 項目案例分析

4.1 工程概況

為確保工程順利進行，在施工前，須對項目概況進行分析，見表1。

表1 項目概況

掌握房屋建筑工程的基本情況后，對工程中的深基坑基本情況進行分析，內容見表2。

表2 深基坑基本情況

參照上述內容，進行基坑支護的設計，深基坑支護設計如圖4所示。

圖4 深基坑支護設計

在上述內容的基礎上，為排除地質結構中不良因素的影響，采用鉆探的方式對地層各項材料參數進行分析，見表3。

表3 地層各項材料參數分析

在對工程項目進行深入調研中發現，對應的基坑場地內未見地表水，但在鉆探勘查中發現基坑工程所在區域賦存一定的地下水，對基坑所在地的水文情況進行分析，見表4。

表4 基坑所在地的水文情況（單位：）

4.2 工程監測

為檢驗工程能否在施工中達到預期效果，按照本文提出的方法，對工程項目施工進行監測。在監測過程中，先在現場布置控制點，根據場地條件與具體情況，選擇至少5 個點位作為監控點，整個監測區均為控制區域，為使控制點的坐標分布更均勻，應當用閉合導線方式布置所選的監控網。當鋪設點位時，要選擇一個安全穩定的區域，如果條件允許，可以選擇使用固定觀測墩，在觀測墩上埋下鐵釘，并作記號。當布設水準點時，選取15 個水準點，并以封閉的環形方式排列。

選擇高程路線測量的水準控制網，對其進行周期測量，當測量基準點時，如果發現測點前、后兩個標高的差異超過了允許值，就可以將其作為新的高程值，定期對水準點進行校驗，用這個方式，提高深基坑施工監測數據的可信度。同時，定期對平面控制網進行聯測，校核坐標，保證監測結果的可靠性。

完成準備工作后，監測深基坑沉降，監測對象為深基坑周邊的鄰近建筑物，根據要求，施工后周邊建筑物的累計沉降應＜20mm 且變化速率應滿足連續2d ＜2mm，匯總與統計試驗結果，見表5。

表5 深基坑施工周邊建筑物累計沉降與變化速率匯總與統計

5 結語

在深基坑施工中，支護施工是非常重要的施工作業環節，目前，已有較成熟的研究成果表明，深基坑支護既能起到加固和止水的作用，又能起到穩定土層的作用。在施工的過程中，相關人員不僅要熟練掌握各項技術，還要結合實際情況，選擇合適的支護形式，要能實時監測土體和支護結構的變化，并做好相應的安全防護，如果出現危險，就及時啟動應急預案，保證深基坑施工效果最優。通過這次研究，得出如下結論：由表5 可知，本文設計的深基坑施工技術不僅可以對工程項目進行規范化施工，還可以保證施工后監測區段的累計沉降、監測時段內的最大變化速率在規定值范圍內。說明這個方法在施工中的應用效果較好，為在工程項目中進一步應用這個技術，在后續工作中，將加大深基坑施工投入，持續細化、完善施工方案。