建筑工程施工中深基坑支護的施工技術研究

王棟梁

(山西八建集團有限公司，山西 太原 030027)

當工程項目開挖深度超過5m后，周圍地質條件以及周圍環境會變得比較復雜，此時需要通過深基坑的建設來維持土層結構質量。目前，基坑工程主要以基坑支護體系為主，在實際施工的過程中，要求設計人員深入施工現場，結合地質情況開展工作，同時利用多種施工技術來實施安全控制工作，保證工程建設質量。

1 深基坑支護存在的問題分析

首先，在深基坑支護的挖掘施工的過程中，由于需要不斷的挖掘，使基坑周圍的土壤出現了松動的現象，同時也會使土層結構發生位移，造成嚴重的坍塌。這就要求相關的工作人員在正式開始深基坑的施工之前，要對可能出現的各種問題進行全面分析，并針對不同的問題做好相應的處理預案，保證出現問題時，可以第一時間啟動相應的應急預案將其有效的解決。如果在施工的過程中，出現的問題是之前沒有預想到的，這種情況下，相關的施工人員需要立即停止施工，并組織相關的人員對問題進行研究分析，采取相應的處理措施后再繼續施工。從而確保深基坑支護工程的順利進行，在一定程度上提高施工的安全性。其次，在施工過程中出現坍塌事故的主要原因是在施工過程中在基坑的頂部有大量的堆放，造成嚴重的堆載，進而影響支護結構的效率，超過其原設計的支護能力。而且在目前的施工中，很多施工現場的場地都比較狹窄，這也就使得在施工中需要使用的一些材料無處存放，進而造成了基坑頂部過多堆載的現象，很多材料累積在基坑的周邊，不僅影響到基坑施工的效率性，同時對基坑支護的安全性造成不利影響。對此，就需要在施工的過程中，必須嚴格按照設計的荷載標準，對基坑開挖深度進行合理設置，嚴格遵守相關標準要求。同時，地下水位也會影響基坑支護的施工，由于不均衡的地下水位，在一定程度上會對支護的作用產生很大的影響，在很多的施工過程中，常常由于沒有及時關注地下水位的升降變化，進而使支護結構質量下降，無法正常發揮支護的結構效力。因此，在施工的過程中，一定要每日實時的對地下水位的升降變化進行關注，并對其進行嚴格的監測，做好相關的數據記錄，從而使基坑的施工更加順利，有效保證支護結構的安全性。最后一點是在施工的過程中，沒有按照正確的次序進行土方開挖，這樣也會使支護結構出現相應的安全問題，在一般情況下，一些施工單位為了工期不延遲，經常會出現超挖的情況，這種情況會對支護結構的受力產生很大的影響，其不均勻的受力就會影響施工的安全，甚至是出現驟增現象，嚴重威脅支護結構的安全[1]。

2 工程概況

以某建筑工程項目為例，施工平面呈梯形，整體面積為17 140m2，工程主樓地上11層，地下2層，裙房地上3層，主樓為框架剪力墻結構，裙房為框架結構；主樓地基處理采用CFG樁復合地基?；娱_挖底標高-12.17m，有效坑深為11.57m。主樓開挖深度11.37m，裙房開挖深度11.57m，土方開挖范圍位于第1～4層土，基礎結構位于第4層土?；訓|西北側安全等級為二級。場地地下水類型為潛水，初見水位位于8.90～12.00m之間，穩定水位埋深介于8.50～11.60m之間，綜合考慮工程地質條件、基坑開挖深度和周圍環境條件，基坑支護主要采用上部采用土釘墻支護，平臺以下部分采用SMW工法樁(兼作止水帷幕)+兩道預應力錨索，局部采用鋼筋混凝土灌注樁。

3 建筑工程深基坑支護施工技術要點分析

3.1 土釘墻支護技術

土釘墻支護技術是深基坑支護施工中非常常見的一種技術工藝，在地基工程中得到了廣泛應用，不僅施工操作比較簡單，施工效率較高，可將施工成本控制在合理范圍內，同時可逐漸降低土方開挖量，放坡系數逐漸下降，保證了整體的支護效果，因此非常適用于現代深基坑支護工程中。通常深基坑在實際開挖的過程中，會在基坑側面處設置1排細長桿件土釘，在基坑墻面處鋪設1層混凝土，經過不斷冷卻后，自然土體、土釘以及混凝土會產生共同作用，產生比較大的壓力，最終形成土釘墻支護。

在開始應用之前，要求專業勘察人員能夠做好現場勘察工作，通過現場測量勘察對施工場地地質情況加強了解，主要收集施工區域處的地質水文情況，出具地勘報告。設計人員根據地勘報告及當地工程經驗，計算出基坑逐點允許放坡寬度，對于施工材料數量進行確定，最終形成科學合理的土釘墻支護專項設計方案并通過設計論證。

施工單位深基坑施工論證通過且完成前期準備及監測點的布置工作后，可立即開展對基坑的開挖，要求采用分層開挖的方式。在土釘墻施工完畢，在每層土方開挖前，必須確保土釘支護強度達到設計要求后，開始下一層土方開挖。完成開挖后需要立即進行土釘支護，將鋼筋網完成捆扎后，焊接加強筋將鋼筋網與土釘進行連接，并及時在鋼筋網表面噴射混凝土。在進行開挖的過程中，要重視對土釘墻支護結構的保護，盡可能避免對支護結構周圍土層結構的破壞，控制住土體的初始位移情況，將土釘墻開挖寬度控制在30m以內。在邊坡修整過程中，可采用人工吊線方式進行掛線定位，對基坑邊坡進行修整，為后續混凝土噴射過程提供便利。如果邊坡土層含水量相對較高，可在邊坡處插入水平排水過濾網，留設泄水孔，將過泄水孔距設置為3m左右，而排水管的長度控制在600～800mm之間。邊坡修整完成后，為防止因土體長時間處于無支護狀態，出現局部坍塌，可先在表面噴射1層水泥砂漿，再進行后續土釘成孔作業。后續通過鉆孔工作保證土釘的順利安裝，土釘設置對中支架，對中支架的截面尺寸應符合對土釘桿體保護層厚度的要求，以此方便注漿完成后增大鋼筋與砂漿之間的握緊力[2]。

在灌漿階段中需要注意：1)控制好周圍環境溫度。保證能夠在正常壓強環境下進行灌漿工作。對漿液的水灰比以及灰砂比加強控制，在制作漿液的過程中，可通過對膨脹劑的添加，使漿液與基坑土體之間的緊密程度更高，提高漿液的制作質量；2)采用攪拌機完成造漿。制備時禁止采用人工攪拌的方式，因為人工攪拌方式會影響到漿液制作的質量，影響到后續的支護效果；3)在開始注漿工作之前。需要提前對鉆孔內廢棄物進行清理，注意清理時用清水清理；4)在注漿過程中需要重視對注漿泵設備的應用。提前對注漿泵設備的壓力進行調整后，采用高速低壓的方式完成灌入，當漿液從孔洞溢出后，再直接轉換成低速高壓的方式進行，要求將孔洞中的氣體完全排出注漿孔，當漿液液面下降時，應及時進行補漿。

3.2 土層錨桿支護技術

目前土層錨桿主要錨固形式是以砂漿灌入的方式為主，通過水泥砂漿的灌入將錨固體包裹住，與土體之間產生更大的摩擦力，從而提高施工的適應性。在應用土層錨桿支護技術的過程中，要特別控制好土體的成孔速度，如果成孔效率較慢，會影響到整體的施工效率，需要對成孔鉆進深度進行嚴格控制，將鉆進深度參數控制在合理范圍內。目前在土層錨桿支護鉆進施工中，具體可分成2種不同的作業類型，分別為干作業與濕作業2種。干作業方式需要控制好鉆進速度，避免出現別鉆問題，防止鉆進效率的降低。濕作業方式是壓水鉆進成孔施工，主要作用是防止塌孔、減少沉渣，軟弱土層可采用套管鉆進工藝，防止塌孔[3]。

3.3 鉆孔灌注樁支護技術

鉆孔灌注樁工藝是建筑工程非常常見的1種工藝，同時在整個深基坑工程建設中扮演了重要角色。由于本次工程項目支護體采用SMW工法樁與鉆孔灌注樁結合的方式。在進行該技術施工之前，首先需要完成對護筒的埋設，為防止在鉆進過程中孔口出現塌孔以及脫落現象，可將護筒埋入到粘性土與砂土之間，要求護筒頂端到地面之間的距離為20～25cm之間，而實際孔洞內徑要超出設計樁的內徑，保證孔洞中心與樁位中心之間的重合，盡可能減少與樁位中心線之間的偏差，將護筒垂直度控制在合理范圍內，按照工程標準完成對護筒的埋入。在此過程中需要重視對護筒的制作，可使用厚度超過8mm的鋼板進行制作，整個護筒制作內徑應當超出樁身本身的直徑200mm。而在護筒埋設過程中，要求進一步強化護筒埋設的穩定性，護筒與基坑之間用粘土進行鞏固，需要在表面鋪設1層混凝土，防止在后續灌漿過程中出現明顯的漏漿現象。制作護筒時要求在護筒頂部設置其它溢漿孔，方便漿液溢出后能夠循環使用，降低施工成本。護筒埋設完成后做好鉆機就位準備工作，將鉆機底座進行穩固，防止鉆進過程中出現位移和傾斜的現象，并控制好轉盤中心以及樁位中心，降低后續測量誤差現象的出現。

完成以上準備工作后，需要進行成孔施工工作，為防止樁身出現嚴重的偏移現象，要求控制好鉆桿底部速度，對進尺速度加強控制，防止出現明顯的樁孔傾斜現象。并在周圍完成泥漿循環系統的設置與應用，通常泥漿循環系統包括：有泥漿池、沉淀池、循環槽以及泥漿泵等等，周圍還應當配備各種排水設施。通過對泥漿巡航系統的有效利用，可實現對正循環成孔的鉆進，鉆進時需要控制好鉆進速度，采用先慢后快的方式實現對水泵的精準控制。當水泵達到正常工作狀態后，要加速鉆機設備的鉆進速度，控制好鉆進參數。鉆進過程中為減少晃動現象，需要對設備滑輪組鋼絲繩以及水龍帶松緊度進行加強設置，控制好泥漿比重。

鉆機完成后需要立即開展清孔工作，當鉆機設備轉入到標準深度后，需要立即停止鉆進工作，采用正循環換漿法對孔洞進行清洗。鉆孔工作完成后利用成孔鉆具直接進行，用清水對孔洞進行沖洗，注意清洗過程中將鉆頭設備拔出來，防止水進入到鉆頭內產生破壞，造成設備的損壞。要求清孔時間不能低于0.5h，且清孔泥漿的比重需要處于合理范圍之內，此時可通過對泥漿顆粒的現象進行觀察，如果泥漿沒有出現明顯的顆?，F象，則說明1次清孔工作能夠完成。后續對混凝土澆筑完成后，需要采用有效措施對混凝土進行養護，比如澆筑完成24h后，需要立即開展灑水工作，并用草柵將混凝土表面進行覆蓋，降低水分蒸發的速度，保證混凝土能夠隨時保持著濕潤的狀態[4]。

3.4 SMW工法樁支護施工技術

在開始施工之前，需要結合基坑實際支護情況完成對基坑SMW工法樁的設計，該工程項目經過多次研究后，決定基坑中間平臺標高以下采用型鋼水泥土攪拌墻(SMW工法)+二道預應力錨索支護。本工程三軸攪拌樁采用直徑850mm@600；型鋼水泥土攪拌墻中內插H700×300×13×24，SMW工法樁采用四噴四攪施工工藝。

完成對SMW工法樁的設計后，根據提供的坐標基準點，按照設計圖進行放樣定位及高程引測工作，并做好永久及臨時標志。根據基坑圍護內邊控制線，采用小型挖機開挖1.2m×1.0m溝槽，并清除地下障礙物，開挖溝槽余土應及時處理，以保證SMW工法正常施工，并達到文明工地要求。垂直溝槽方向放置2根定位型鋼，按型鋼尺寸做出型鋼定位卡，以保證型鋼插入垂直度。規格為200×200，長約2.5m，再在平行溝槽方向放置2根定位型鋼規格H700×300×13×24，長約18m，轉角處H型鋼采取與圍護中心線成45°角插入，H型鋼定位采用型鋼定位卡。三軸水泥土攪拌樁應用套接一孔法施工，為保證墻體的連續性和接頭的施工質量，水泥攪拌樁的搭接以及施工樁體的垂直度補正是依靠重復套鉆來保證，以達到止水的作用。

在進行打入的過程中，三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均注入水泥漿液，同時嚴格控制下沉和提升速度，噴漿下沉速度控制在0.5～1m/min，噴漿提升速度控制在1～2m/min，施工中需保持鉆桿勻速轉動，勻速下鉆，勻速提升，并在攪拌樁底部2～3m范圍內上下重復噴漿攪拌1次。漿液泵送量應與攪拌下沉或提升速度相互匹配，以保證水泥土攪拌均勻。并注入壓縮空氣在孔內使水泥土翻絞，使水泥與土能充分拌和確保成樁的質量。三軸水泥攪拌樁施工完畢后，在水泥土開始初凝硬化之前，吊機就位，吊起已驗收通過的定尺H型鋼。型鋼表面需進行清理除銹，并在干燥環境下，涂抹加熱融化后的減摩劑。型鋼插入宜在攪拌樁施工結束后0.5h內進行，插入前必須檢查型鋼的直線度、接頭焊接質量，防止后期拔出困難。型鋼插入宜依靠自重下沉，也可使用帶有液壓鉗的振動設備等輔助H型鋼下沉，嚴禁采用多次反復插拔型鋼下插。型鋼拔出應在主體地下結構防水施工完成，地下室外墻與攪拌樁之間回填土完成后方可進行[5]。

4 結語

綜上所述，結合工程案例，通過對深基坑支護過程存在問題的分析，對具體的技術要點進行概括總結。深基坑支護作為基坑工程中的重要組成部分，對后續施工建設產生重大影響，影響著整個工程建設的質量。為此需要進一步提高重視程度，提高設計理念，同時按照設計要求以及施工實際情況選擇合適的技術工藝，提高施工效率，最終促進我國建筑行業的可持續性發展。