淺析建筑工程深基坑支護施工技術(shù)

石宏勝

江西騰昌建筑工程有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230000

如今，我國建筑業(yè)發(fā)展日漸迅速，城市國有土地資源可利用量快速減少，城市開發(fā)壓力日益加劇，未來高層、超高層在建筑施工領(lǐng)域會越來越多，深基坑支護作業(yè)是當今建筑施工過程中重點管控的分項工程；其目的是在進行擬建建筑物建設(shè)過程中，確保周邊相鄰建筑物與周圍市政配套管網(wǎng)的穩(wěn)定性，確保周邊土方的穩(wěn)定性，規(guī)避基坑邊坡出現(xiàn)滑坡等風險；起到支撐作用。

深基坑支護施工存在較大的施工難度；主要原由土方開挖后，支護結(jié)構(gòu)需要承受較大的土側(cè)壓力與重力。在基坑施工過程中如若出現(xiàn)未按方案與圖紙進行施工，極易出現(xiàn)深基坑支護結(jié)構(gòu)破壞的情況，如邊坡失穩(wěn)，造成基坑塌方威脅臨近建筑物及投入使用的配套工程，引發(fā)臨近建筑物出現(xiàn)位移及結(jié)構(gòu)性開裂；甚至引發(fā)地下工程安全事故，造成人員傷亡與人民財產(chǎn)損失。尤其是對于（超）高層建筑工程而言，深基坑支護工程結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)固對高層建筑施工質(zhì)量安全具有重要影響[2]。

1 深基坑支護施工技術(shù)的概念

進行深基坑支護目的是保障在后續(xù)地下工程施工過程中勞務(wù)工人生命財產(chǎn)安全，防治臨近建筑物出現(xiàn)位移與結(jié)構(gòu)性破壞；通過對深基坑邊坡平側(cè)面進行支撐、加固圍護；一般為沿著基坑四周設(shè)置垂直或一定坡道的擋土圍護結(jié)構(gòu)。深基坑工程事故一旦發(fā)生，通常都會出現(xiàn)人員傷亡的現(xiàn)象，甚至存在群死群傷的風險，造成較嚴重的財產(chǎn)損失；為減少深基坑支護工程的事故發(fā)生頻率，確保深基坑支護工程的安全性與經(jīng)濟性，深基坑施工前應(yīng)由施工單位技術(shù)負責人編制專項施工方案并組織地質(zhì)專家進行方案論證，施工方嚴格按照修改后的方案進行施工，嚴禁違章施工[3]。深基坑支護結(jié)構(gòu)一般是在待建建筑物四周一定距離內(nèi)；且在土方開挖面以下插入設(shè)計深度的樁、鋼筋錨桿或者混凝土墻體形成的圍護結(jié)構(gòu)；深基坑支護形式有土釘墻、排樁支護、樁錨、排樁懸臂、地下連續(xù)墻支護、土釘墻+噴漿錨固支護，逆作拱墻、原狀土方放坡等。基坑圍護結(jié)構(gòu)可以減小與控制基坑外土體擠壓圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的側(cè)向位移與水平位移。深基坑支護形式在實際運用中多采用土釘墻+噴漿錨固支護、地下連續(xù)混凝土/排樁支護；土釘墻一般采用螺紋鋼筋作為錨桿，地下連續(xù)墻/排樁支護多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行支護；并在基坑圍護結(jié)構(gòu)側(cè)壁設(shè)置泄水口（內(nèi)敷漏水網(wǎng)）。深基坑支護結(jié)構(gòu)（如支撐、圍護樁、土釘墻）的受力和變形是逐步變化的；從基坑圍護結(jié)構(gòu)的受力情況與施工經(jīng)驗分析，支護結(jié)構(gòu)位移主要是圍護樁、墻的水平位移與豎向位移；另外可能有由于基坑降水不及時造成的基坑土體出現(xiàn)變形隆起；圍護結(jié)構(gòu)外土壤內(nèi)的地下水無法有效排除，造成的圍護結(jié)構(gòu)外的土體沉降變形，增大土的側(cè)壓力與加大土的容重；基坑圍護結(jié)構(gòu)投入使用過程中基坑邊緣堆載與行車靠近基坑邊緣，增大圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向壓力。由于國內(nèi)城市化進程迅速，我國大中型城市內(nèi)可供使用的建筑用地開始陸續(xù)不足，為了節(jié)省建筑用地與提高土地價值；大多數(shù)城區(qū)新興建筑物多采用（超）高層建筑、配套地下車庫開發(fā)模式；這無形中對（超）高層建筑地下工程施工技術(shù)、質(zhì)量與管理提出更高要求；因而為滿足建筑業(yè)發(fā)展需求；我國目前需大力發(fā)展深基坑施工技術(shù)，以保證高層建筑基礎(chǔ)施工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與提高施工安全度；逐漸成熟的深基坑施工技術(shù)是我們高層建筑施工的保障措施。

另外，經(jīng)過多年的深基坑支護結(jié)構(gòu)的實踐應(yīng)用與改進，深基坑支護結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)知識已逐漸豐富；并獲得較多實踐依據(jù)，深基坑施工技術(shù)也得到不小的完善，逐漸形成一套強有力的深基坑支護體系。在不同的施工情況下，我們已能根據(jù)不同的地形、地勢和經(jīng)濟條件的要求與限制，選擇最優(yōu)的支護結(jié)構(gòu)形式，確保支護結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟性。在深基坑工程施工時，建設(shè)方組織地勘單位進行施工前地貌勘探、聘請有執(zhí)照的基坑支護設(shè)計單位進行基坑支護工程前期設(shè)計，邀請承建方、監(jiān)理單位進行基坑支護施工圖的聯(lián)合會審、施工單位編制深基坑專項施工方案與組織地質(zhì)結(jié)構(gòu)專家聯(lián)合論證；在施工過程中施工單位督促基坑支護單位做好自檢，項目部詳細檢查，監(jiān)理單位終檢等。這不僅保障了深基坑工程的安全施工，可以有效防治施工中出現(xiàn)鄰近建筑物倒塌、基坑土體崩塌等問題，保障基坑內(nèi)施工人員的生命安全。大力發(fā)展深基坑支護技術(shù)可以更高效保障超高層建筑基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量與安全；使得我國建筑業(yè)邁向更成熟的發(fā)展階段，強化我國基建能力。

2 高層建筑工程深基坑支護施工技術(shù)流程分析

2.1 地基勘探

根據(jù)場外的坐標控制點在土地規(guī)劃范圍圖上進行勘探點的標識；提取勘探點坐標，并對勘探點進行標號；在施工現(xiàn)場使用RTK標記出勘探點，確保能提取場區(qū)內(nèi)原地貌的土層原樣，查明鉆深范圍內(nèi)地下水的賦存情況；初步勘察時勘探點平面位置允許偏差±0.5m，高程允許偏差10cm；詳勘時，平面位置允許偏差±0.25m，高程允許偏差±5cm。開鉆前應(yīng)根據(jù)勘探點布置圖進行勘探點復(fù)核；因現(xiàn)場條件限制，勘探設(shè)備無法到達的，需臨時變更勘探點位，將實際鉆探位置標記在平面圖上，注明與原探點的偏差尺寸，方位和地面高差；地勘勘探孔徑應(yīng)根據(jù)鉆探目的和鉆進工藝確定，采取原狀土樣的鉆孔，孔徑不得小于91mm；僅需鑒別地層的鉆孔，孔徑不得小于36mm。

鉆井過程中遇到地下水時，應(yīng)當即停止鉆進，使用工具量測初見水位，為獲得單個含水層中的靜止水位，對砂類土停鉆時間不少于30min；對粉土不少于1h；對粘性土不少于24h，并應(yīng)在全部鉆孔結(jié)束后，在12h內(nèi)量測各孔的靜止水位，水位允許偏差為±10mm[4]；鉆孔成果中的平面圖除表示實際完成鉆探點位之外，也要提供各點的坐標、土層分布深度、地下水位深度，采用黃海高程系標示。

2.2 測量放線

根據(jù)規(guī)劃部門提供的測量控制基準點與建設(shè)單位提供工程規(guī)劃圖，組織測量小組建立項目施工控制坐標網(wǎng)；并在項目現(xiàn)場進行控制點的測量放樣與保護，坐標控制點由建設(shè)單位邀請當?shù)販y繪院測放在臨近永久道路地面上，不少于3個控制點，并移交給施工單位；施工單位技術(shù)人員根據(jù)移交坐標點數(shù)據(jù)使用GPS/全站儀復(fù)核場外的控制點，誤差控制在±10mm內(nèi)；復(fù)核無誤后根據(jù)測量控制點往場內(nèi)引測場區(qū)坐標控制點；場區(qū)控制點放在場區(qū)基坑外圍；并采用鋼筋混凝土樁進行標識與定型護欄進行圍護。施工單位技術(shù)人員根據(jù)單體樓棟的設(shè)計圖紙與規(guī)劃圖確定基坑開挖線和控制點坐標，并在CAD圖內(nèi)進行基坑開挖線的描畫與坐標點提取；由項目測量人員用全站儀測量控制點位置，使用鋼筋頭進行臨時標識，拉好施工線后施撒白灰進行開挖線的標識；在基坑降水達標后根據(jù)土方開挖交底進行基坑土方開挖工作；開挖時確保基坑平面位置準確。根據(jù)建設(shè)單位提供周圍配套附近管線進行準確標識，并在上面覆土范圍進行鋼筋樁配彩旗進行標識，對于需要改遷的管線，及時溝通建設(shè)單位進行遷改；對待建建筑周圍現(xiàn)有管線噴紅色漆進行標識，避免施工時損壞。施工方完成測量放線后及時上報監(jiān)理工程師檢驗，有條件的邀請規(guī)劃局進行復(fù)核，經(jīng)復(fù)核確認無誤后方可作為后序施工的定位依據(jù)。

2.3 深基坑土釘墻支護技術(shù)

土釘墻支護技術(shù)主要是采用土釘加混凝土加固基坑，以此保證基坑支護結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，有效提高基坑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。土釘墻支護技術(shù)的主要施工步驟為，首先進行基坑邊緣土方平整，然后進行基坑降水至開挖面下0.5-1.0m后，進行深基坑開挖，土方開挖多余土方應(yīng)及時進行外運，嚴禁場區(qū)內(nèi)堆載。基坑開挖到第一道土釘施工標高下0.5m后，安排機械設(shè)備對基坑邊坡進行修整及劃坡，然后根據(jù)深基坑支護方案對基坑邊坡墻面進行放線測量，根據(jù)測量的結(jié)果確定土釘位置，施工人員采用鋼筋樁標記土釘位置，然后使用螺旋鉆孔機進行土釘鉆孔，根據(jù)圖紙設(shè)計深度進行鉆孔，略微深0.2m；以確保土釘成孔達到設(shè)計的深度，有效地減少土釘鉆孔塌孔引發(fā)的土釘深度不足所帶來的安全隱患，保障基坑施工人員的生命安全。

當鉆孔工作進行時，為了能夠提高施工的質(zhì)量，需安排專人及時的記錄土孔的編號，一邊記錄一邊復(fù)核鉆孔深度；對于深度達標的土孔；可以將符合設(shè)計要求的土釘打入到土孔中，當全部土釘都根據(jù)設(shè)計要求插入一定深度后，可以對其進行灌漿操作。注漿材料采用PO42.5級水泥，水泥漿水灰比宜為0.4-0.6，土釘注漿料拌合均勻，注漿液使用控制在2h內(nèi)，嚴禁使用初凝后的漿料；注漿壓力為0.4-0.6Mpa，使水泥漿液從孔底逐漸上冒，孔口泛出水泥凈漿后，拔出漿管，每拔1.0m均進行補漿；待首層土釘凝固后進行面層鋼筋網(wǎng)綁扎，相鄰施工段鋼筋網(wǎng)進行有效搭接；并在墻面上進行泄水孔管道預(yù)埋并保護；然可進行噴漿錨固后；進行下一層土釘位置開挖施工。采用深基坑土釘墻支護技術(shù)施工成本相對較低，施工操作流程相對簡單，因此能有效提高施工的效率，加快完善基坑支護結(jié)構(gòu)，減少對周圍環(huán)境的破壞。

2.4 基坑支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測

根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012、《建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范》JGJ311-2013、《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標準》GB50497-2019規(guī)范，基坑工程監(jiān)測內(nèi)容如下：

2.4.1 周圍環(huán)境的監(jiān)測

在基坑開挖前，結(jié)合施工現(xiàn)場情況，按照深基坑方案在基坑開挖邊線外0.5m左右位置設(shè)置觀測點，單邊監(jiān)測點數(shù)量不少于3個，水平間距控制在20m內(nèi)，并使用混凝土制作定型樁，并基坑上口1m范圍內(nèi)進行C15砼硬化；以便于后續(xù)施工中進行坡頂沉降、水平位移和裂縫的觀測；鄰近建筑物也進行沉降變形觀測。

2.4.2 深層位移監(jiān)測

主要監(jiān)測基坑開挖過程中支護結(jié)構(gòu)與土體隨開挖加深的水平位移和垂直位移隨時間的大小變化情況。

2.4.3 地下水位監(jiān)測

主要監(jiān)測基坑開挖過程中，基坑內(nèi)地下水位的變化，周邊水體補給滲流等情況。

2.4.4 基坑監(jiān)測要求

在施工前，承建方先了解掌握監(jiān)測對象基本情況。對基坑圍護結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境的水平位移與沉降監(jiān)測在基坑開挖土方之前就進行，由專人記錄在案。

各監(jiān)測點每日觀測一次，如遇位移沉降及其速率超5mm/d時，則增加觀測頻次。

每天觀測數(shù)據(jù)由專人填入基坑觀測記錄表內(nèi)，并在當天及時記錄電子版，并每周向建設(shè)單位匯報基坑位移數(shù)據(jù)。

每天觀測到的數(shù)據(jù)應(yīng)繪制成圖表，一般3-5天提供一次。

在基坑施工過程中要特別加強雨天和雨后的監(jiān)測，以及對各種可能危及支護安全的因素進行仔細觀測，出現(xiàn)較大位移時，第一時間上報項目經(jīng)理[5]。

沉降、支護邊坡水平、豎向位移觀測點每30m一個、設(shè)置坑外土體深層豎向位移點沿坑邊布置；道路沉降觀測點每15～25m設(shè)置一個；周邊建筑物沉降觀測點每10～15m設(shè)置一道、每邊不少于兩道。基坑外側(cè)四周30m范圍內(nèi)圍墻、地下管線、建筑物等沉降變形監(jiān)測點根據(jù)現(xiàn)場實際情況，由監(jiān)測單位制定詳細的基坑監(jiān)測方案；施工中要加強雷雨天與雨后觀測點監(jiān)測，以及對各種可能危及支護安全的水害來源進行仔細觀測。

基坑支護工程施工使用期內(nèi)，承建方安排專人每日定時進行基坑巡視檢查（巡視內(nèi)容參照《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》；項目技術(shù)員每日收聽氣象預(yù)報，發(fā)現(xiàn)異常氣候預(yù)報及時告知，項目做好預(yù)防暴雨、大風等惡劣天氣的準備。

3 建筑工程深基坑支護施工管理的對策方案

3.1 做好與設(shè)計院的勘察設(shè)計溝通工作

根據(jù)建筑工程勘察設(shè)計的規(guī)范標準要求，準確地分析擬建物的勘察設(shè)計思路，明確基坑工程施工的標準和要求。施工單位需要由專人負責與設(shè)計單位對接，技術(shù)人員對現(xiàn)場做好必要的工程土質(zhì)勘察。結(jié)合地質(zhì)水文基本情況數(shù)據(jù)，采取合理地勘數(shù)據(jù)分析方法，確定前期勘察設(shè)計的技術(shù)工作內(nèi)容。勘察過程中需要結(jié)合前期和后期的數(shù)據(jù)對比，分析基坑支護現(xiàn)場條件是否符合設(shè)計要求與前期地勘報告情況，選擇的支護方案中各項基礎(chǔ)條件是否符合地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范，施工中是否會出現(xiàn)基坑設(shè)計變更因素。施工單位需要結(jié)合實際情況，制定合理的施工方案，明確施工要求和質(zhì)量標準，方案編制完進行公司內(nèi)審，然后邀請地質(zhì)專家進行聯(lián)合會審，根據(jù)專家論證結(jié)果進行方案修改，并詳細繪制出施工部位各支護截面斷面圖；施工方應(yīng)加大對基坑支護施工前的會審技術(shù)投入，確保施工前發(fā)現(xiàn)問題、規(guī)避問題，這是保障工程深基坑支護技術(shù)順利實施的前提。

3.2 做好施工監(jiān)督工作

深基坑支護的管理水平關(guān)系到基坑工程施工安全與質(zhì)量；在基坑支護施工過程中，建設(shè)、監(jiān)理單位要重視落實監(jiān)督管理工作，嚴抓各分項工程施工隱蔽驗收，督促施工單位按照深基坑平面圖、支護斷面圖、施工技術(shù)要求進行深基坑支護施工；以保證深基坑支護工程能有效保障施工人員安全財產(chǎn)。

在施工過程中，技術(shù)人員要明確土方開挖與降水方案的主要內(nèi)容，對現(xiàn)場一線人員與基坑管理人員進行技術(shù)交底，做到標準人人心中知，基坑要點與危險點人人知；實現(xiàn)對深基坑施工過程的把控，確保能及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的問題并做出應(yīng)對措施，從而提升施工的高效性，充分保證施工的質(zhì)量安全。在建筑施工中應(yīng)用深基坑支護技術(shù)的目的是充分保證高層建筑的施工質(zhì)量安全，能有效減少高層建筑基坑工程安全問題發(fā)生概率；保障高層建筑基坑工程能順利完成，保障勞動人民的生命安全。

4 結(jié)束語

深基坑支護施工技術(shù)一直是建筑工程行業(yè)發(fā)展進程中一技術(shù)難點[6]，此次針對傳統(tǒng)技術(shù)的不足之處，結(jié)合有限元分析軟件技術(shù)對傳統(tǒng)施工技術(shù)進行了優(yōu)化，對提高深基坑支護施工技術(shù)水平具有重要現(xiàn)實意義。