論深基坑支護工程的安全施工與管理

周朝捷

【摘要】隨著我國經濟社會的高速發展，城市建設對于地下空間資源的開發和利用已成為城市現代化的一個必然趨勢，高層建筑的深基坑支護工程對于工程造價、工期以及建筑周圍環境都產生較大的影響。

【關鍵詞】深基坑支護；安全施工；管理

近年來，隨著大批的高層建筑的建設，開發商為提高建筑用地率，加之國家有關規范對基礎埋置深度和人防工程的要求，多層、超高層建筑地下室的設計必不可少，有的地下建筑甚至有三四層，最深的達數十米，于是，地下建筑開挖時的深基坑支護成為一個必要的施工過程。深基坑支護的設計、施工、監測技術是近20年來在我國逐漸涉及的技術難題。本文結合工程實例，對深基坑支護技術進行論述。

一、深基坑支護中存在的問題

深基坑支護設計可以說是一項復雜的系統工程，需要具備和掌握土力學、地質學和結構力學等多方面的學科知識，加上豐富的施工經驗，才能因地制宜的設計支護的圍護方案和管理辦法。目前，我國民用工程、市政工程和工業建筑工程建設正處于大發展時期，存在的問題主要包括以下幾個方面。

1.1 擋土墻的穩定性較差。在淺基坑6m內的擋土墻主要采用重力式水泥攪拌樁，以此作為圍護是較為成功的。所以，很多單位以此作為深基坑的圍護結構。但是，在這種情況下即便是采用也必須考慮地質條件、施工質量和周圍環境。如果上述的條件不允許，則有可能會發生擋土墻嚴重移位，使工程樁向中心發生移位，形成開裂或者傾斜。

1.2 現場管理不完善。深基坑支護設計必須在遵循設計原則和方案的基礎上來進行，目前一些施工單位盡管有自己的設計方案，但為了省錢，就會設計的比較粗糙，或是降低工程造價，隨意調整支護結構，對施工中的深基坑實行對外承包，自行管理，引起基底土隆起，造成了圍護的塌陷，帶來了重大損失。

1.3 在深基坑內不降水的情況下開挖土方深基坑一般在超過6m的情況下，地層的基土一般是淤泥質粘土層，并有很多的薄層粉細砂層，這種情況下的地下水呈現較強的滲透現象，如果不進行降水，土體將發生滑動現象。

1.4 基坑周圍的堆載過多造成塌方事故深基坑周圍的堆載不能超過10～20kN/mm，但由于施工現場的狹窄，一些管材和鋼筋堆積在基坑周圍，這樣就增加了擋墻背后的土壓力，造成基坑的失穩現象。

二、深基坑施工技術與管理分析

2.1 深基坑施工技術由于深基坑施工過程中存在諸多的不確定因素，比如地質情況的變化造成之前設計的支護不能滿足現實施工的需求，噴錨網支護如果遇到流沙或者軟土層，這樣穩定性也就較差，如果不及時采取新的措施，開挖就會造成塌陷事故。另外，施工未能達到支護設計要求，加上監測部門的反饋信息有誤或者信息反饋不及時，施工過程中建筑工程管理論文沒有定期觀測深基坑內的沉降量和位移量，再有對所測的資料還沒有進行及時的分析和研究，并制定相應的有效應急措施就繼續進行深基坑的支護安裝，施工單位依然按照之前的設計方案來進行。

深基坑內經常會遇見地下水，如果不及時排水，則會嚴重影響支護安裝的安全，排水會對周圍的環境帶來不利，這也是地下水處理過程中的矛盾現象。如果這兩者不能很好地處理和協調，則容易發生工程事故。

2.2 深基坑的施工管理分析。深基坑現場管理的環境存在較大的復雜性，如果管理人員缺乏足夠的重視，或者是施工質量監控體系不完善，也會給施工工作帶來不利，嚴重影響施工質量。比如：在注漿法施工中，由于注漿的壓力沒有達到設計的要求，就會嚴重影響錨桿的抗拔力。

三、深基坑安全施工管理建議

3.1深基坑支護設計的管理。深基坑支護的設計方案直接影響到支護工程的成敗。所以，支護設計方案要遵循安全可靠、技術可行、經濟合理的原則。在這種情況下，深基坑支護的設計人員必須熟練掌握相關專業理論知識，熟悉本地水文地質狀況，結合周圍建筑和環境的基礎上，進行合理有效的基坑支護設計。

3.2施工組織設計的審定。深基坑的施工組織設計是有效指導施工的重要文件，如果盲目照搬其他施工單位的設計方案。沒有按照具體工程施工來進行組織設計，或者設計的簡單潦草，這樣基本上沒有任何指導意義。其中，監理部門審核的主要內容表現在以下幾個方面：施工平面圖、基坑開挖方式、監測布置、基坑的支護和降水措施等等。

3.3 質安方面的管理。施工質安方面的管理是指在施工過程中做好施工材料的檢驗工作。

3.4實現信息化施工過程管理。深基坑的支護設計是在考慮諸多影響因素的前提下進行的理論工作，但是，具體的可行性與否還是需要經過實踐的檢驗，如地質條件的相符性；施工中支護的變形情況還需要通過監測和管理來進行。

四、結合工程實例，對深基坑支護技術進行論述

4.1 工程概況

本工程位于福建省廈門市集美區杏東生活區是集地下車庫、商業、住宅等功能于一體的高層建筑。工程名稱：杏林文濱花園三期1–3號樓，建筑面積：地下（二層）25000㎡，地上43526㎡，層數：33層，工程質式：框剪結構。由于工程項目又緊鄰海邊，因而土質情況復雜。工程采用靜壓樁加筏板形式，基坑大面設計開挖深度-9.2m，基坑內四個電梯井部位最大開挖深度達到-10.5m，開挖土方量超過120000m3。

4.2 工程地質條件

根據地質報告，場地不良土質的素填土帶厚度為-0.5～-5.3m，分布范圍廣泛。素填土帶下大量分布全風化泥巖、全風化泥質粉砂巖，厚度為-0.6～-3.0m，該土層雖土質稍好，但泡水易軟、易崩解；地質報告還顯示，地下水位較高，平均水位-2.3m，對土層穩定性威脅很大，必須進行支護。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，以確保基坑周圍的建筑物、地下管線、道路等的安全。如今支護結構日臻完善，出現了許多新的支護結構形式與穩定邊坡的方法。

4.3支護方案的選擇

本工程設計采用土釘墻支護結構，它是通過對原位土體加固、充分利用原位土體的自穩能力來到支護作用，因而能大幅降低支護造價，一般比樁墻式支護結構節約費用30%～60%，而且施工工期短，支護方式具有穩定可靠、施工簡便且工期短、效果較好、經濟性好的優點，具有顯著的經濟效益，適合現場實際情況。

綜上所述，考慮到施工場地的條件限制，經過采用同濟大學“深基坑支擋結構分析計算軟件FRWSv4.0”進行計算后證實，用土釘墻對該基坑進行支護是完全可行的，且根據基坑四周環境及開挖深度，需采用不同的剖面形式。放坡角度取10度，普通水泥砂漿土釘，直徑Φ為l00mm，土釘傾角為15°，內配一根Φ18Ⅱ級鋼筋，水平間距1200mm，面層混凝土板墻厚度為l00mm，強度等級為C20，內配Φ6@200鋼筋網，有土釘處沿縱橫向配置2Φ14同長加強筋（縱向配置2Φ16，L=200mm）：

4.4施工工藝

4.4.1施工工藝流程來源：

土方開挖→基坑邊坡修整→放點→成孔（鉆孔）→放人錨筋及注漿管→注漿→設置泄水孔→墻面布筋→噴射混凝土→養護。

4.4.2 鉆機定位成孔

成孔設備采用兩套地質礦產部重慶探礦機械廠生產的MGJ-50型回轉式鉆孔機，為了滿足土釘施工傾角的需要，進行了鉆機的改造配套工作。基坑采用分層開挖的方式，挖完第一層后設備立即進場進行土釘施工，避免土坡暴露時間過長。

4.4.3土釘錨釘的安裝與孔內注漿

大部分土釘為1Φ22鋼筋，長度L=7000～9000mm。

孔內注漿采用水泥漿灌注，膠結材料選用425號普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.45～0.5：1，用氣壓式注漿方式，將注漿導管底端插入孔底后才開始注漿，待空口溢出水泥時再將導管以勻速緩慢撤出，以保證孔中氣體能全部逸出，直至全孔灌注漿注滿漿液為止：

4.5 錨固端處理與噴射混凝土板墻

布置完面層鋼筋網后，先在距錨釘端頭200mm處采用穿孔塞焊一塊150mm×150mm×8mm的鋼板，然后在鋼板外側錨釘端部兩側沿錨釘長度方向焊上三根Φ12、長度為150mm的通長加強鋼筋互相焊接，使所有土釘相互連接成一個整體。噴射混凝土配合比為水泥∶瓜米石∶中砂=1∶2∶2，內摻速凝劑及早強劑，要求混凝土強度達C20以上。

4.6 排水系統的設置來源

因工程處在海邊故采用管井井點方式進行降水并在基坑上邊構筑排水溝，流至西南面的沉沙井后排入市政管網。并將施工場地做硬化處理。然后于土釘注漿完成后，在基坑側面插入長度為500mm，直徑為60mm的UPVC排水管，使其外端伸出支護混凝土板墻外50～60mm，管內填碎石做濾水層以利混凝土板墻后的積水排出。

4.7質量控制

認真討論支護技術方案，做好向施工人員技術交底工作，使其明確施工工藝、技術要領和質量標準。實行全面質量管理，對每一道工序嚴把質量關，符合以下質量標準：

4.7.1 基坑必須分層分段開挖，考慮可能的連續雨天，每層開挖深度限制在錨桿排距加30cm，逐層開挖逐層支護，開挖深度要根據圖紙設計要求進行復核。

4.7.2 鑿孔：鉆孔前采用經緯儀、水準儀、鋼卷尺等進行土釘放線確定鉆孔位置，土釘布孔距允許偏差為±50mm，成孔采用錨桿鉆機，成孔中嚴格按操作規程鉆進，孔徑允許誤差±10mm，鉆孔偏斜度不大于30%，孔深允許偏差為±50mm。終孔后，應及時安設土釘，以防止塌孔。

4.7.3 掛鋼筋網：網格允許誤差±20mm，經、緯筋搭接點用扎絲扎牢。

4.7.4 土釘制作：嚴格按設計選準材徑、長度下料，誤差允許值為±20mm，穩中架每個間距1.5m，焊牢，整個過程必須嚴格依照圖紙施工。

4.7.5 土釘安裝：安裝之前進行錨桿長度復核、驗收，安放時，應避免桿體扭壓、彎曲，注漿管與土釘錨桿桿一起放入孔內，注漿管應插至距孔底250～500mm，為保證注漿飽滿，在孔口部位設置漿塞及排氣管，D48鋼花管土釘直接注漿。來源：

4.7.6 攪拌漿液：嚴格按設計要求0.45～0.55的水灰比配料，攪拌均勻。

4.7.7 注漿作業：按照設計要求，注漿采水灰比為0.45～0.55的純水泥漿，水泥采用425普通硅酸鹽水泥。壓漿控制在0.3～0.8MPa之間，并根據試驗錨桿由設計單位確定注漿技術質量要求。注漿前，將孔內殘留及松動的廢土清理干凈，注漿開始或中途停止不能超過30分鐘，達到孔口稍有溢流現象時，即行堵口封死。

4.7.8噴砼：嚴格按設計要求比例配料攪拌均勻，噴砼時噴漿手要垂直層面噴，噴射作業應按分段分片依次進行，同一分段噴射順序應自下而上，注意觀察料的水量（不得有干料現象）和回彈情況，及時調整噴漿水量和距離，抽取砼試塊。嚴格掌握噴層厚度，表面平整度要求±30mm。噴砼前，埋設好噴射砼厚度的標志，由專人負責檢查土釘制作、注漿、掛網等質量是否符合設計要求，下達噴砼指令后才能開始噴砼。

4.7.9降雨量過大引起基坑坍塌的預防措施：基坑的周邊砌筑20cm高的止水臺，作為通常情況下的擋水設施；配備足夠數量的草包，緊急時對基坑周圍施做圍堰，防止地面水大量流入坑內。施工現場倉庫配備足夠數量的潛水泵、泥漿泵。及時獲取天氣信息，預先做好準備工作。加排水系統的能力，并加強管理保持其暢通。

4.7.10 基坑開挖過程中的監測及監控要求：為了保證本工程能安全順利完成，必須對邊坡支護結構進行系統監測，采用信息化施工，并及時掌握其變化和穩定狀況。監測前編制系統的監測實施方案并在施工中嚴格按監測方案進行監測。

4.8支護結構的監測

為保護基坑支護結構在開挖及基礎施工期間的安全與穩定，施工14天后進行拔出破壞試驗。另外，在基坑開挖前，就做出了詳細的施工監測方案，對基坑進行支護位移的量測（地表開裂狀態、位置、縫寬）的觀察，做好施工記錄，以備參考利用。

結論：

深基礎基坑支護工程施工技術措施科學、合理與否，直接影響到工程本身的質量與進度，并對工程經濟效益提高與人身安全的保證起到關鍵性作用。本深基礎基坑支護工程自2008年8月初開始施工，9月底完成。10月中旬經業主、監理、質監站等多方共同抽樣檢測，各項質量符合設計要求，工程被評為優良。深基坑支護工程是近二十年來隨著城市高層建筑發展而發展的一門新的實踐工程學，它還有待于理論上的完善，如何選取一種在經濟、技術上都合理的支護類型，還必須充分考慮施工現場的環境、工程地質條件以及具體的工程要求。

參考文獻：

[1]蔣玉良.深基坑支護設計與施工管理[J].黑龍江科技信息.2010（27）.

[2]蔣榮.深基坑支護技術在實際工程中的應用[J].企業科技與發展.2010（21）.

[3]潘克輝.深基坑開挖與支護施工方案案例[J].山西建筑.2010（33）.

[4]倪忠偉.某軟土地區深基坑支護設計與施工及管理[J].山西建筑.2010（30）