深基坑支護施工技術探討

摘要：深基坑具有支護與止水作用，其施工工藝合理與否，關乎到建筑本身的安全性能。本文根據工程案例，對深基坑支護施工方案與技術要點進行探討，供同行借鑒參考。

關鍵詞：深基坑；懸臂樁；支護方案

一、工程概況

本工程為框架結構，采用筏板基礎，開挖深度5.05m至7.3m，地下管線較為復雜，基坑側壁安全為二級，局部為一級，場地空間狹小的原因也給工程施工造成了一定的難度。

二、土質條件

基坑開挖土層自上而下依次為第1層雜填土，第2層粘土，第3層粘土。地下水為粘土裂隙潛水，水位埋深3～5（m），而且流向沒有固定規律，水量較小，地下水對鹼無浸蝕性，對鋼筋無腐蝕性土層物理力學指標見表1。

表1 基坑工程土層物理力學指標

層號土類重度Y（KN/m3）粘聚力C（kPa）內摩擦角Φ（度）層厚（m）

1雜填土 0.6～2.1

2粘上19.840.060.01.1～4.1

3粘上19.915.018.024.6～26.5

三、施工難點

基坑支護方案設計和施工主要考慮以下幾個方面：

（1）確?；余徑ㄖ锛暗叵略O施的使用安全。調查周邊建筑物的基礎形式及埋深，周邊地下設施的位置、大小及埋深。

（2）工程位于市區，施工用地狹小，大型機械設備作業困難；鄰近鐵路，基坑圍護施工作業存在安全風險。

（3）地下管線纜復雜。鐵路沿線存在許多通信、信號、電力、給排水等管線纜，隱蔽設施無法提供準確位置必須采用“人工開挖探溝”的方法，探明管線數量及線路走向，制定合理的遷改方案。保證鄰近的地下纜線管溝的不受基坑開挖的影響。

綜上所述，周邊環境條件復雜，應嚴格控制基坑變形，而施工場地狹小、土質差，距離建筑物、鐵路又較近，如何控制好周圍建筑物的變形和沉降，同時要保證既有線的運行.成為本工程的難點。

四、圍護方案的選擇和確定

（一）基坑支護結構的基本型式

（1）樁墻結構。

樁墻結構是指在基坑開挖前，沿著基坑邊緣施工成排的樁，或者地下連續墻，并使其底端嵌人到基坑底面以下的結構。在基坑的分層向下開挖的過程中，就需要在樁墻的表面設置好支點，在選擇支點型式時，可以根據工程的需要而確定，一般可以采用內支撐，也可以采用錨桿。

（2）土釘墻結構。

最常用的土釘墻結構，主要是在分層分段挖土的情況下，分層分段施做土釘和配有鋼筋網的噴射混凝土面層。在這過程中必須要保證每一施工階段基坑的穩定性，同時需要保證挖土與土釘施工是交叉作業。一般而言，要把土釘的水平與豎向間距，控制在1～2（m）之間。其基本的受力特點是通過斜向土釘對基坑邊坡土體的加固，來進一步增加邊坡的抗滑力矩和抗滑力，以便能夠完全滿足基坑邊坡穩定的要求。

（3）重力式結構。

重力式結構可以滿足該結構的抗滑移和抗傾覆要求，因為其可以在基坑側壁形成一個具有相當厚度和重量的剛性實體結構，這樣就可以通過其重量來抵抗基坑側壁土壓力。這種結構通常會采用水泥土攪拌樁，但是有時也會選擇采用旋噴樁，讓樁體相互搭接形成塊狀，或者格柵狀等連續實體的重力結構

（4）拱墻結構。

拱墻結構主要是通過把基坑開挖成弧形平面，如圓形、橢圓形等，同時沿基坑側壁分層逆作鋼筋混凝土拱墻，充分發揮拱的作用把垂直于墻體的土壓力轉換成拱墻內的切向力，這樣就可以充分利用墻體混凝土的受壓強度。因為墻體內力主要是壓應力，所以可以把墻體厚度做薄些，因為在很多時候，不用錨桿或內支撐就完全可以滿足承載力和穩定的要求。一般這種結構都會采用分層分段施工的現澆鋼筋混凝土拱墻結構。

（5）放坡。

放坡是把基坑開挖成一定坡度的人工邊坡，如果基坑較深，就可以考慮分級放坡，同時保證邊坡自身能夠穩定，但最主要驗算的還是邊坡的圓弧滑動穩定性。一般坡體需要選擇某種形式的護面進行保護。如果坡體存有地下水，那就必須要在坡面設泄水孔，以便能夠減少水壓力對邊坡的不利影響。在完成放坡后，其基坑開挖范圍會加大，那就是說只有在周邊場地許可的情況下才能采。

（二）應掌握的基本技術資料

在確定方案之前，需要對設計和施工要掌握的技術資料進行分析研究，通過資料分析保證技術選擇的正確性。在深基坑支護施工中要掌握的基本技術資料有：工程地質和水文地質情況；基坑周邊環境情況；擬建的建筑相關要求；施工條件；相關技術規范、規程和當地管理部門的有關規定；類似工程的調研等。

以下主要對工程地質和水文地質條件、基坑周邊環境情況、擬建工程建筑、結構和基礎的相關要求這三個方面進行探討。

（1）工程地質和水文地質條件。

地質勘察單位在現場勘察、室內試驗和編制勘察報告工作中，不僅需要滿足主體結構的勘察，還需要對具體基坑支護工程的特殊要求進行勘察。應根據開挖深度及場地的巖土工程條件確定勘察范圍，排除環境限制無法實施的因素，需要在開挖邊界外，按照開挖深度的1--2倍范圍布置勘探點，如果是軟土層，那就需要擴大勘察范圍。如果遇到開挖邊界外無法布置勘探點，那就需要通過調查取得相應的地質資料。

如果遇到地下水，那就必須要查明各含水層的水位分布、性質和各含水層的補給排瀉條件和水力聯系。分析施工過程中水位變化對支護結構和基坑周邊環境的影響，要以試驗得到各含水層的滲透系數和影響半徑。

（2）基坑周邊環境情況。

基坑開挖極有可能會引起地面沉降和水平位移，此時將會對道路和地下管線，特別是對周建筑物造成極大的影響，而且地下管線、周邊建筑物地下室和基礎等，也會對支護結構施工帶來很大的影響，比如說在錨桿或土釘成孔時，可能會遇到周邊建筑物地下室、基礎或地下管線，此時就不能繼續成孔。

周邊環境調查的內容主要是包括以下幾個方面：①支護結構影響范圍內建筑物的距離、層數、結構類型、基礎型式和埋深、建筑物荷載和結構使用狀況；②基坑周邊所有的地下設施，包括供水管線、電力電訊管線、燃氣管線、污水雨水管線和熱力管線等的位置尺寸和使用性狀；③場地周邊范圍內的地表水匯流和排瀉情況，原有地下水管滲漏情況等；④基坑周邊道路的距離和車輛載重情況。

（3）擬建工程建筑、結構和基礎的相關要求。

在進行支護結構的設計時，有必要考慮建筑物地下室的情況和相關要求。盡量避免完成支護結構施工后，才發現與主體結構之間的矛盾，造成事后處理的被動的局面出現。設計前應該考慮的因素主要包括這幾個方面：①基坑邊緣尺寸應保證建筑物地下室外墻、底板和承臺邊緣的尺寸及外墻模板安裝空間的要求；②應該考慮外墻防水作法來處理基坑邊緣與地下室外墻距離；③支撐、錨桿和腰梁的標高應考慮與地下室各層樓板的關系、是否利用樓板結構作為支撐、是否拆除錨桿和腰梁、拆除時間與樓層施工的關系等問題；④支護結構的設計受力條件是否受靠近基坑邊的基礎或樁基的施工影響；⑤地下室內外管線接口位置的標高是否與支護結構有矛盾；地下室車道出人口的支護措施。

（三）圍護方案的選擇和確定

根據各種支護結構受力特點、適用條件、周邊環境情況以及開挖深度，本工程設計方案選擇采用上部放坡土釘墻，下部懸臂樁，樁頂設冠梁。由于受場地大小限制，放坡土釘墻放坡最大深度為2m，坡度1：1。懸臂樁采用鉆孔灌注樁，施工周期短。因錨桿較長，會對周邊地下纜線造成破壞，影響行車及周邊建筑物的安全，故不能采用。

樁間止水采用旋噴樁或者土釘墻，對這兩種方案比較如下：

（1）旋噴樁。適用于地層中含軟弱夾層，有利于基坑穩定。本工程基坑深度范圍內主要為粘土，不宜采用，且工藝復雜、造價高。

（2）土釘墻。粘土透水性較差，降低深度后土釘墻滿足止水要求。

五、基坑圍護施工要點

（一）懸臂灌注樁

遇到雜填土且地下水較豐富時，應采用埋設鋼護筒，以防止土體坍塌掉入孔中；長螺旋鉆機機長應嚴格控制鉆進速度，隨時調整鉆機水平度，使之垂直度偏差不大于0.5%；必須要確保鉆機的穩定，防止鉆機侵入鐵路一側；采用跳樁施工，防止穿孔；鉆機取出的棄土采用小型挖掘機及時挖除；為了確保冠梁的整體受力均衡，冠梁混凝土澆筑應連續進行。

（二）土釘墻

在灌注樁樁身和冠梁混凝土強度均達到設計強度的75%后方可進行土方開挖。根據本工程支護的特點及邊坡穩定性要求，基坑支護土方開挖按照分段分層進行開挖，每層開挖深度不超過1.5 m，每段開挖的長度為10～20（m），開挖后作業面暴露時間不超過24 h，上層噴射混凝土面層達到設計強度的70%后方可進行下層土方的開挖。在每層開挖支護時，應按照施工順序：土方開挖、修坡、編制鋼筋網、焊連接筋、噴射面層硅的工序進行快速施工。坡頂施工荷載不能超過設計值20 kPa。

六、基坑、線路變形監測

（1）為確保基坑、周邊建筑物及地下纜線的安全，在基坑開挖前，基坑監測單位必需按設計要求在冠梁、周邊建筑、基坑外側土體設置控制點，并及時進行變形觀測，對這些數據進行分析，對可能的變化趨勢作出判斷并提出警示，如局部位置出現變形過大，應立即停止該段土方開挖，并及時回填部分土方，再由設計單位及時調整方案，做到動態設計，重點部位如高70 m的通信鐵塔等處要加強觀測頻率。

七、結束語

為了保證建筑的安全和施工的安全，在建筑施工中需要采用合理的深基坑支護技術，需要綜合實際情況，因地制宜選定有效的施工方案。對于本工程，周邊有大量變形較為敏感的淺基礎，采用土釘墻和懸臂樁復合支護結構有效地控制了基坑位移，保證了周邊建筑物的安全，且是最經濟、最符合現場施工條件的方案。