關于深基坑支護施工技術及常見問題研究

許守華（中國能源建設集團安徽電力建設第二工程公司，安徽合肥 230601）

關于深基坑支護施工技術及常見問題研究

許守華
（中國能源建設集團安徽電力建設第二工程公司，安徽合肥 230601）

深基坑開挖越來越多，深基坑支護難度逐步加大，基坑支護的施工組織設計方案必須依據工程地質資料進行科學設計，其支護方案的優劣直接影響工程進度、質量和成本。本文首先分析了高層建筑深基坑支護工程施工特點及流程，通過詳細工程案例及操作工藝，進一步闡述了高層建筑深基坑支護的常見問題及控制措施。

高層建筑 基坑支護 施工流程 常見問題

深基坑支護不僅要求確保邊坡的穩定，而且要滿足變形控制要求，保證基坑內正常作業安全，而且要防止基坑及坑外土體移動，保證基坑附近建筑物、道路、管線的正常運行。為降低成本及加快進度，業主、施工單位往往不顧深基坑支護施工的復雜性和風險性，而只看到其臨時性，從而導致高層建筑的深基坑施工工程安全事故時有發生。做好基坑支護的質量控制對保證施工安全、臨近建筑物及施工人員生命、財產安全極其重要。

1　高層建筑深基坑支護工程施工特點及流程

隨著我國建筑的不斷發展，深基坑施工也向大深度、大廣度方向發展。基坑施工規模的加大也直接導致了施工周期變長，施工難度加大。筆者主要對我國高層建筑深基坑支護工程施工特點做如下闡述：

1.1深基坑支護工程施工特點

（1）基坑深度越來越深。現代城市建筑因受到多種因素的影響而逐步向地下空間發展，例如地下室的層數由原來的1層，2層發展到3層，4層或5層，6層，此外基坑開挖深度已達到10m～16m，甚至達到20m左右。

（2）工程地質條件及基坑四周環境越來越復雜。城市超高層或高層建筑的建址多分布有密集的建筑物及人口，同時與重要交通要道緊密相連，外加建址四周建筑結構較陳舊及管線分布密度較高，所以基坑開挖必須確保基坑自身及四周建筑物的穩定性。

（3）基坑支護方法越來越多。現代高層建筑深基坑支護方法主要包括人工挖孔樁、深層攪拌樁、混凝土灌注樁、鋼板樁、預制樁、錨釘墻、地下連續墻及各種墻、樁、管、板、撐與錨桿的聯合支護。

（4）基坑支護的安全隱患越來越大。由于深基坑工程技術復雜，涉及范圍廣，事故頻繁，因此在施工過程中應進行監測，并應具備應急措施。基坑支護失效勢必引起已有建筑設施受到破壞，影響著建址四周地下管線、已有房屋及道路的穩定性，甚至發生嚴重的安全事故，造成的經濟損失和社會影響往往十分嚴重。所以工程實踐過程必須對深基坑支護結構進行科學設計，同時采取必要的支護技術措施，以確保深基坑支護工程的順利推進。

（5）深基坑支護工程量大、工期緊。由于深基坑開挖深度一般較大，工程量比淺基坑增加很多。抓緊施工工期，不僅是施工管理上的要求，它對減小基坑變形，減小基坑周圍環境的變形也具有特別的意義。

1.2深基坑支護的施工工藝流程

（1）土層錨桿施工工藝流程。土方開挖→修整邊壁→測量、放線→鉆機就位→接鉆桿→校正孔位→調整角度→打開水源→鉆孔（接鉆桿）→鉆至設計深度→沖洗→插錨桿→壓力灌漿養護→裸露主筋除銹→上橫梁→焊錨具→張拉→錨頭（錨具）鎖定。

土層錨桿干作業施工程序與水作業鉆進法基本相同，只是鉆孔時不用水沖泥渣成孔，而是將土體順鉆桿排出孔外而成孔。

（2）噴射混凝土面層施工工藝流程。立面子整→綁扎鋼筋網片→干配混凝土料→依次打開電、風、水開關→進行噴射混凝土作業→混凝土面層養護。

2　工程概況及操作工藝

擬建某工程基坑開挖深度約14.85m，為保證建筑基坑邊坡穩定及安全，根據現場的實際情況對基坑邊坡采用土釘墻及預應力錨桿和排樁支護方案，土釘墻面層為內掛一層φ6@200×200鋼筋網，外噴C20細石混凝土。本文主要就南北邊坡進行探討，采用土釘墻及預應力錨桿支護（如圖1-5）。

2.1錨桿及土釘墻支護（南、北邊坡）

該基坑邊坡高度12.0m，采用土釘噴錨支護方案，有效支護高度12m，設置土釘8排，放坡坡比1：0.2，土釘孔直徑130mm、傾角15°，土釘水平間距1.5m，以梅花形布置。

土釘水平間距為1.5m，與水平方向夾角15°，孔徑0.13m，孔內置筋見剖面圖，托架間距為2.0m。土釘個數根據現場實際情況確定。

孔內注漿用M15水泥砂漿，采用壓力注漿，摻入水泥用量7%的膨脹劑。土釘墻面層為噴射細石砼，厚度為100±20mm，強度等級為C20，并摻入水泥用量3%的速凝劑。網面筋采用一層φ6@200×200的鋼筋網。

2.2操作工藝

（1）基坑開挖。基坑開挖應按設計規定以每2.5m為一層，分段開挖，做到隨時開挖，隨時支護，隨時噴混凝土，在完成上層作業面的錨桿預應力張拉或土釘與噴射混凝土以前，不宜進行下一層土的開挖。當上一層土釘或錨桿未完時，允許在距離四周邊坡10m的基坑中部自由開挖，但應注意與分層作業區的開挖相協調；嚴禁邊壁出現超挖或造成邊壁土體松動或擋土結構的破壞。

（2）排水。錨桿、土釘支護宜在排除作業層地下水的情況下進行施工。基坑南側坡頂地面采用C20混凝土硬化至圍墻腳部；基坑北側坡頂向外延伸2m范圍內用C20混凝土硬化，并且里高外低，便于徑流遠離邊坡。坡頂排水溝與基坑邊緣的距離為2.0m，溝底和兩側找平砂漿中摻入5%的防水劑。

（3）鉆孔和錨桿制作。鉆孔前先放線定位，保證土釘位置正確，鉆孔深度要比設計深度多100mm～200mm，以防止孔深不夠。錨桿應由專人制作，接長應采用幫條焊，為使錨桿置于鉆孔的中心，應在錨桿上每隔2000mm設置定位托架一個；鉆孔完畢后應立即安插錨桿以防塌孔，為保證非錨固段可以自由伸長，可在錨固段和自由段之間設置堵漿器，并用PVC管套住自由段。

（4）注漿。孔內注漿用M15水泥砂漿，采用壓力注漿，摻入水泥用量7%的膨脹劑。注漿前要用水引路潤濕輸漿管道；灌漿后要及時清洗輸漿管、灌漿設備；灌漿后自然養護不少于7d，待強度達到設計強度的75%時方可進行張拉工藝；在灌漿體硬化之前，不能承受外力或由外力引起的錨桿移動。

（5）噴射混凝土。鋼筋網應在噴射一層混凝土后鋪設，鋼筋保護層厚度不宜小于20mm。鋼筋網片可用插入土中的鋼筋固定，在混凝土噴射時應不出現移動。

鋼筋網片采用φ6@2 0 0×2 0 0綁扎而成，網格允許偏差為10mm，鋼筋網鋪設時每邊的搭接長度為200mm。噴射混凝土為細石混凝土，厚度為100±20mm，強度等級為C20；為加強支護效果，在噴射時摻入3%的速凝劑。在噴射混凝土初凝2h后方可進行下一道工序，此后應連續噴水養護5～7d。

3　深基坑工程施工常見問題研究

近年來，隨著大基坑工程的要求越來越高，隨之出現的問題也越來越多。下面將就深基坑工程存在的幾個問題進行討論：

3.1深基坑工程設計階段存在的問題

（1）基坑工程結構選型不合理。深基坑工程的支護結構大致可以分為樁式和墻式兩種，而樁式的支護結構又可以分為連續的板樁結構和分離的排樁結構，板樁結構因為它的特點目前使用較少，而分離的排樁目前大量地運用在無地下水或者允許坑外降水或者設置止水帷幕的工程。墻式支護結構一般采用鋼筋混凝土地下連續墻。

（2）基坑工程結構設計土壓力的確定。隨著巖土力學理論的發展，提出了多種計算理論和方法，目前的支護結構設計中，一般都以古典的庫倫公式或朗肯公式作為計算土壓力的基本公式。由于土的物理力學指標的空間各向異性，導致使用這些力學指標時的不確定性。

3.2深基坑工程施工階段存在的問題

（1）施工過程與施工設計的差別大。在深基坑中需要支護施工時，會用到深層攪拌樁，但其水泥摻量會不夠，這就影響水泥土的支護強度，進而使得水泥土發生裂縫，另外，在實際施工中，偷工減料的現象也時常發生，深基坑挖土設計中常常對挖土程序有所要求來減少支護變形，并進行圖紙交底，而實際施工中往往不管這些，這往往就會造成偷工減料現象的發生。深基坑開挖是一個空間問題。傳統的深基坑支護結構的設計是按平面應變問題處理的。在未能進行空間問題處理之前而需按平面應變假設設計時，支護結構的構造要適當調整，以適應開挖空間效應的要求。這點在設計與實際施工相差較大，也需要引起高度的重視。

（2）土層開挖和邊坡支護不配套。在施工過程中協調管理的難度大，土方施工單位搶進度，拖延工期，開挖順序較亂，特別是雨天期間施工，甚至不顧擋土支護施工所需要工作面，留給支護施工的操作面幾乎是無法操作，時間上也無法去完成支護工作，對屬于巖土工程的地下施工項目，資質限制不嚴格，基坑支護工程轉手承包較為普遍，一些施工單位不具備技術條件，為了追求利潤而隨意修改工程設計，降低安全度。現場管理混亂，以致出現險情，未做到信息化施工和動態化管理。這也是深基坑支護施工中常見的問題之一。

（3）邊坡修理不達標。一般深基坑在開挖時均使用機械開挖、人工簡單修坡后即開始擋土支護、初噴工序。而在實際開挖時，由于施工管理人員不到位，技術交底不充分，分層分段開挖高度不一，挖機操作手的操作水平等因素的影響，使機械開挖后的邊坡表面平整度、順直度極不規則，而人工修坡時不可能深度挖掘，只能就機挖表面作平順修整，沒有經過嚴格檢查驗收就開始初噴，因此會出現超挖和欠挖現象。

4　高層建筑深基坑支護施工質量控制要點

4.1重視前期地質勘察工作

要熟悉并掌握工程的地質勘察報告，熟悉基坑開挖地的地形、地貌和地質特點，分析深基坑可能導致邊坡土體滑坡的各種可能，對影響邊坡穩定性的關鍵地段、地層和土質技術指標做到心中有數。由于地質勘察資料不一定很詳細而且與實際情況往往有出入，在基坑開挖中還要經常比對現場的地質情況，與地質勘察報告差異很大時要及時書面告知建設單位，由建設單位通知勘察和設計單位，必要時調整施工組織設計。

4.2土方開挖的質量控制

基坑支護施工要與挖土互相配合，合理安排工序及工期。土方開挖的順序、方法必須與設計相一致，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則，減少開挖過程中原土體的擾動范圍，縮短基坑開挖卸荷后無支撐的暴露時間，對稱開挖，均衡開挖，合理利用土體自身在開挖過程中控制位移的能力。基坑開挖過程中，應防止碰撞支護結構、工程樁或擾動基底原始土層。發生異常情況時，應立即停止挖土，并應立即查清原因和采取措施，方可繼續挖土。

4.3深基坑周圍土體止水效果的控制

在地下水位較高的地區，地下水對深基坑工程施工帶來的危險程度是相當高的。地下水的來源一般為上層滯水、潛水、承壓水、雨水及基坑周圍的滲漏管道水，由于水的來源復雜，枯水期和豐水期水位變化的影響，在制定止水方案時應從深基坑工程的防水、降水和排水3個方面考慮，根據地質勘察部門提供的地質資料，深入分析地下水的成因，了解深基坑周圍環境，對周邊有建筑基坑，宜采用以堵為主，抽水為輔，否則會導致基坑周圍土體與水體的流失，使建筑物不均勻沉陷，甚至發生坑底流沙、管涌等現象，增大了處理難度，拖延了工期，反之，以降水為主。

5　結語

隨著高層建筑的發展，大基坑工程的要求越來越高，隨之出現的問題也越來越多。由于地質條件的不確定性，基坑開挖地質情況與地質勘察報告略有不同，施工單位必須在基坑開挖過程中根據地質條件的變化，及時同施工單位調整和改進基坑支護施工方案，確保深基坑的施工安全。

［1］王志新，卜曉翠.深基坑支護的設計與施工［J］.山西建筑，2012.33.

［2］辛國品.建筑工程施工中深基坑支護的施工技術管理［J］.城市建筑，2013.14.