淺析深坑支護(hù)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

馬 龍

（甘建投西南建設(shè)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

深基坑支護(hù)技術(shù)作為建筑施工中的重點(diǎn)，在不同的建筑施工項(xiàng)目中發(fā)揮著巨大的作用，其主要內(nèi)容包括前期的巖土工程勘測與項(xiàng)目工程的基礎(chǔ)調(diào)查，然后，根據(jù)實(shí)際情況，選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)并展開相應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，展開基坑開挖與支護(hù)的施工，并估測地層位移，進(jìn)行周邊工程的保護(hù)與加固。其中的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是對擋土圍墻結(jié)構(gòu)，包括連續(xù)墻、灌注樁擋墻等一系列施工技術(shù)的選擇，這種選擇是舉足輕重的一次抉擇。除此以外，更是對施工進(jìn)行整體評估后必須進(jìn)行的一項(xiàng)保護(hù)措施。總之，聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，深基坑支護(hù)作用不僅能夠保障工程的安全性，更能增加施工設(shè)施、施工場地的較大應(yīng)用價(jià)值，以保證更具效益的工程造價(jià)，為項(xiàng)目工程的后續(xù)建設(shè)添磚加瓦。

1 深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇要點(diǎn)

在建筑工程中，應(yīng)用深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要目的是保障建筑施工的地下結(jié)構(gòu)以及深坑四周土地的環(huán)境安全，其應(yīng)用方式是在深坑側(cè)壁以及四周進(jìn)行支擋和加固，并最終起到保護(hù)的作用。因此，對于建筑施工時(shí)采用何種支護(hù)結(jié)構(gòu)就是非常關(guān)鍵的選擇。筆者結(jié)合實(shí)際案例分析，綜合考慮現(xiàn)實(shí)因素，總結(jié)了幾點(diǎn)深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇要點(diǎn)。第一點(diǎn)，就是根據(jù)基坑的深度進(jìn)行選擇；第二點(diǎn)，考慮施工地點(diǎn)的土地性狀以及地下水的條件；第三點(diǎn)，測試基坑周邊環(huán)境應(yīng)對基坑變形時(shí)能夠承受的最大壓力，以及考量支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，特別是需要預(yù)測支護(hù)結(jié)構(gòu)可能失效的情況，列出有關(guān)后果[1]；第四點(diǎn)，結(jié)合建筑施工主體的地下結(jié)構(gòu)以及建筑基礎(chǔ)形式來綜合考慮，要注意規(guī)范基坑平面尺寸和形狀，并進(jìn)行準(zhǔn)確地測量；第五點(diǎn)，在實(shí)際建筑施工中，事先對支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)做出可行性分析，以避免后續(xù)工程出現(xiàn)問題；第六點(diǎn)，充分考量現(xiàn)場施工的實(shí)際條件和施工開展的季節(jié)影響，并做出技術(shù)難點(diǎn)分析；第七點(diǎn)，對建筑施工進(jìn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保性能以及施工工期的評判，做出合理的規(guī)劃。最終，對建筑施工中深坑結(jié)構(gòu)的選擇，以及施工技術(shù)的評估，都需要經(jīng)過現(xiàn)實(shí)的考量以及合理的預(yù)測后，才能開展工程建設(shè)。

2 深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載有3 種，即土壓力、水壓力以及附加荷載。其主要的支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型包含支擋式結(jié)構(gòu)、土釘墻結(jié)構(gòu)以及重力式水泥土墻，其中的支擋式結(jié)構(gòu)適用的安全等級為一、二、三級，土釘墻結(jié)構(gòu)和重力式水泥土墻適用的等級則為二、三級。支擋式結(jié)構(gòu)又分為排樁、地下連續(xù)墻、錨桿、內(nèi)支撐；土釘墻結(jié)構(gòu)又分為單一土釘墻與復(fù)合土釘墻。

第一，在排樁的設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)樁所穿過的土層的性質(zhì)、地下水的條件以及深基坑四周的環(huán)境影響來進(jìn)一步確定方案的可行性。并且在支護(hù)樁的施工范圍中，不能存在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較差的建筑物或者易于變形的建筑結(jié)構(gòu)，特別是要考慮地下管線的情況，慎重地考量可能會出現(xiàn)的擠土效應(yīng)后，再開展施工。

第二，在地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)中，一般根據(jù)實(shí)際情況，選擇600 mm、800 mm、1 000 mm 以及1 200 mm的墻體厚度。如果成槽施工中可能造成不利影響時(shí)，應(yīng)該采取較小的槽段長度，甚至在必要的情況下，可以采用攪拌樁對槽壁進(jìn)行再次加固。

第三，對于錨桿的應(yīng)用設(shè)計(jì)，最好采用鋼絞線錨桿，除非施工時(shí)能夠應(yīng)用錨桿承載力較低的支護(hù)加固，也可以考慮鋼筋錨桿。此外，錨桿的注漿應(yīng)當(dāng)采用二次壓力注漿工藝，在遇到特別復(fù)雜的地質(zhì)情況時(shí)，一定要對施工現(xiàn)場進(jìn)行充分的試驗(yàn)，以準(zhǔn)確地測量錨桿的實(shí)用性。

第四，內(nèi)支撐的設(shè)計(jì)構(gòu)造應(yīng)當(dāng)采用受力明確、連接可靠并且施工方便的結(jié)構(gòu)形式，注重整體的對稱性和平衡性，強(qiáng)調(diào)實(shí)際施工時(shí)的地下結(jié)構(gòu)、施工順序的合理性。此外，內(nèi)支撐的布置可以分為平面和豎向兩種形式，需要根據(jù)實(shí)際情況做出選擇。

第五，土釘墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注重基坑坡面的設(shè)置，當(dāng)面對基坑較深時(shí)，可適當(dāng)調(diào)小坡度比，并且考慮開挖時(shí)的坡面穩(wěn)定性和承受力。除此以外，特別強(qiáng)調(diào)土釘?shù)倪x擇，現(xiàn)階段的深基坑支護(hù)施工宜采用鋼筋土釘，但同時(shí)需要根據(jù)土質(zhì)來進(jìn)行土釘?shù)倪x擇。

3 深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)以及支護(hù)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)主要分為重力式結(jié)構(gòu)、加固式結(jié)構(gòu)以及支擋式結(jié)構(gòu)三種類型。其中，重力式深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)主要是水泥土墻，而支擋式結(jié)構(gòu)分為擋土構(gòu)件和撐錨構(gòu)件，其中擋土構(gòu)件又分為單、雙排支護(hù)樁和地下連續(xù)墻，而撐錨構(gòu)件分為坑內(nèi)支撐和外拉錨桿。針對擋土構(gòu)件中支護(hù)樁和地下連續(xù)墻這兩種類型，主要的支護(hù)形式分為懸臂式結(jié)構(gòu)、錨拉式和支撐式結(jié)構(gòu)、雙排樁以及逆作法[2]。其中，懸臂式結(jié)構(gòu)適用于較淺的基坑，而錨拉式和支撐式結(jié)構(gòu)則可以應(yīng)用于較深的基坑。另外，當(dāng)上述兩種結(jié)構(gòu)都不適合實(shí)際的施工情況時(shí)，就可以考慮使用雙排樁來進(jìn)行加固。最后一種支護(hù)形式逆作法主要適用于基坑周邊環(huán)境十分復(fù)雜的情況。在面對深坑施工環(huán)境時(shí)，就可以考慮使用逆作法來操作。逆作法加固式結(jié)構(gòu)主要分為單一土釘墻和復(fù)合土釘墻。因此，明確大致的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分類，接下來就是逐一地進(jìn)行施工技術(shù)要點(diǎn)分析。

第一，排樁。排樁分為型鋼樁、鋼管樁、鋼板樁、混凝土灌注樁以及型鋼水泥土攪拌樁。主要是沿著基坑側(cè)壁進(jìn)行排列設(shè)置的支護(hù)樁以及冠梁組合而成的支擋式結(jié)構(gòu)部件，亦稱為懸臂式支擋結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中對可采用降水或截水帷幕的基坑進(jìn)行加固。

第二，地下連續(xù)墻。主要是現(xiàn)澆地下連續(xù)墻，在實(shí)際應(yīng)用中，對分槽段使用專用機(jī)械成槽、澆筑鋼筋混凝土所形成的連續(xù)地下墻體的達(dá)到加固目的。這樣的支擋式結(jié)構(gòu)相比于上述的排樁，整體性更好，并且還有抗?jié)B止水的特點(diǎn)，可以同時(shí)用作主體地下結(jié)構(gòu)外墻，還能夠有效截水。但這種形式也有不足之處，即地下連續(xù)墻的施工中需要引進(jìn)專業(yè)的成墻施工設(shè)備，并且整個(gè)技術(shù)難度較大，同時(shí)，工程造價(jià)相比其他結(jié)構(gòu)也高一些。

第三，錨桿。以土錨為例，其主要構(gòu)造有錨頭、錨頭墊座、圍護(hù)墻、鉆孔、防護(hù)套管、拉桿（拉索）、錨固體以及錨底板。其中，最重要的成分是拉桿、錨固體和錨頭，針對拉桿來說又可以細(xì)化為桿體（鋼絞線、粗鋼筋）、管套、連接器、定位支架等，如果在桿體部分采用鋼絞線時(shí)，也可稱為錨索。對于錨固體而言，其實(shí)就是注漿形成的固結(jié)體，用于穩(wěn)定巖土體內(nèi)，起錨固的作用。除此以外，錨頭的組成則有錨具和支座墊塊，需要通過腰梁（冠梁）作為連接的擋土構(gòu)件。從錨桿的整體進(jìn)行分析，其具有的應(yīng)用特點(diǎn)可表現(xiàn)在既適用于土質(zhì)條件較好的區(qū)域，同時(shí)，在場外條件允許時(shí)也可以使用，并且使用錨桿有利于基坑土方開挖過程施工和地下工程施工，對尺寸較大的施工工程，即深基坑而言，是比較合適且經(jīng)濟(jì)的一種方式。在使用錨桿時(shí)還需要注意，錨桿對于軟土層和較高水位的碎石土、砂土層是不合適的方式，并且在基坑周圍存在建筑物地下室、地下構(gòu)筑物等時(shí)，就需要測量錨桿的有效錨固長度，換言之，如果基坑過于深，而錨桿長度不足，就不能采用錨桿固定。此外，當(dāng)錨桿施工會造成基坑四周的建筑物或者結(jié)構(gòu)遭受損害時(shí)，不應(yīng)當(dāng)采用錨桿固定，而且，切記不能違反城市地下空間規(guī)劃進(jìn)行錨桿固定[3]。

第四，內(nèi)支撐。就是設(shè)置在基坑內(nèi)用以支撐擋土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)部件。內(nèi)支撐包括腰梁（冠梁）、支撐以及立柱。從分類來看，內(nèi)支撐分為鋼支撐和混凝土支撐兩種結(jié)構(gòu)。鋼支撐又分為鋼管支撐和型鋼支撐。根據(jù)實(shí)際情況來分析，可以發(fā)現(xiàn)鋼支撐具有裝拆快速、方便的特點(diǎn)。使用鋼支撐能夠盡快地發(fā)揮支撐作用，以縮短施工時(shí)間，減弱圍護(hù)墻的變形。此外，鋼支撐還可以重復(fù)使用，因此，多用于專業(yè)化施工，并且其能夠根據(jù)圍護(hù)墻的變形情況人為地施加預(yù)緊力，做到及時(shí)調(diào)整預(yù)緊力值以及限制圍護(hù)墻變形發(fā)展。對于混凝土支撐而言，其主要是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙所規(guī)定的位置進(jìn)行支撐，由現(xiàn)場支模澆筑而成。相比于其他內(nèi)支撐形式，混凝土支撐具有形狀多樣化的特點(diǎn)，即根據(jù)澆筑方式而變化，并且，在質(zhì)地上有整體剛度較大，受氣溫影響較小的特點(diǎn)，使得圍護(hù)墻的形變較小、更有利于保護(hù)地下結(jié)構(gòu)及其周邊環(huán)境。總之，混凝土支撐能夠便捷地變化構(gòu)件的截面和配筋，能夠很好地適應(yīng)其內(nèi)力的變化，是一種安全可靠的方式。

第五，土釘墻。土釘墻是隨基坑開挖分層設(shè)置的、縱橫向密布的土釘群，也是噴射混凝土面層以及原位土體所組成的支護(hù)結(jié)構(gòu)。其主要應(yīng)用于非軟土基坑，特別是當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，要及時(shí)采取降水或者截水的措施，以防止施工效果大打折扣。在各類土釘墻中，單一土釘墻可應(yīng)用于深度不大于12 m、無地下水影響的非軟土地區(qū)。復(fù)合土釘墻又分為錨桿復(fù)合土釘墻、水泥土樁復(fù)合土釘墻以及微型復(fù)合土釘墻3 種類型。其中，錨桿復(fù)合土釘墻應(yīng)用于深度不大于15 m 的無地下水影響的非軟土地區(qū)；水泥土樁復(fù)合土釘墻應(yīng)用于深度不大于12 m 的非軟土基坑，當(dāng)深度不大于6 m 時(shí)，還可應(yīng)用于淤泥質(zhì)土基坑，但是，不能用在高水位的碎石土、砂土以及粉土層中；微型復(fù)合土釘墻應(yīng)用于深度不大于12 m的無地下水影響的非軟土基坑，當(dāng)深度不大于6 m時(shí)，還可應(yīng)用于淤泥質(zhì)土基坑。土釘墻適用的安全等級為二至三級，當(dāng)基坑預(yù)測的滑動面內(nèi)有建筑物以及重要地下管線時(shí)，就不宜采用土釘墻的支護(hù)技術(shù)了。

第六，重力式水泥土墻。重力式水泥土墻的應(yīng)用原理主要是依據(jù)基坑的深度，調(diào)整嵌固的深度與寬度。并且，按照一般的情況，針對淤泥質(zhì)土的支護(hù)工程，在確定嵌固深度時(shí)，不宜小于基坑深度的1.2倍，同時(shí)，寬度的選擇不宜小于基坑深度的0.7 倍。針對淤泥支護(hù)工程，應(yīng)當(dāng)注意在構(gòu)造時(shí)確保重力式水泥土墻的嵌固深度大于基坑深度的1.3 倍，同時(shí)，寬度需要大于基坑深度的0.8 倍。當(dāng)采用格柵形式時(shí)，需要注意格柵的面積置換率，例如，在淤泥質(zhì)土的支護(hù)工程中，就需要保證其格柵的面積置換率大于0.7，而面對淤泥時(shí)，則不宜小于0.8，并且，針對一般黏性土、砂土而言，格柵的面積置換率不宜小于0.6。要注意區(qū)分淤泥質(zhì)土、淤泥以及一般性土質(zhì)的差別，針對不同的情況，選擇不同的支護(hù)技術(shù)。對于上述情況而言，在實(shí)際應(yīng)用中，格柵內(nèi)側(cè)的長寬比，盡可能地不大于2。此外，水泥土攪拌樁的搭接寬度實(shí)際應(yīng)用重力式水泥土墻支護(hù)工程技術(shù)中，需要注意其搭接寬度應(yīng)大于150 mm。

4 結(jié)束語

綜上所述，深坑支護(hù)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用是十分廣泛的，并且，根據(jù)地質(zhì)環(huán)境的不同、基坑深度的差異以及各種外力的影響，使得相關(guān)負(fù)責(zé)人在進(jìn)行施工支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇時(shí)，必須要依照現(xiàn)實(shí)情況，慎重決定。因此，在實(shí)際工程建設(shè)時(shí)，根據(jù)不同支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)，例如，剛度、支護(hù)深度、施工速度、重復(fù)使用率、變形率以及抗彎等級等一系列的應(yīng)用特點(diǎn)，結(jié)合工程的需求進(jìn)行選擇，不僅能最大程度地確保工程的安全性，同時(shí)，也能夠促使建筑施工項(xiàng)目得到更全面的保障。