土木工程房屋建設中深基坑支護技術的應用研究

龔關

（廣西旅發南國體育建設投資有限公司， 廣西 南寧 530000）

1 深基坑支護技術概述

深基坑工程是一項復雜的系統性工作， 它涉及面廣， 影響因素多， 所以應該綜合考慮周邊環境條件、 場地自然條件、 主體結構特征、 施工條件等諸多不利因素， 并針對具體情況選擇相應的支護手段。當前常見的支護形式有樁錨支護、 板墻支護、 箱型梁支護、 地下連續墻支護、 鋼支撐支護等幾大類。每一種支護形式都有各自適用范圍， 可根據實際需要靈活運用， 但無論何種支護形式， 均屬于被動受力狀態， 只能解決承載問題而不能解決變形與穩定問題。 由此看出， 基坑支護的安全度主要依賴于基坑本身的強度， 如果支護結構存在先天缺陷（如位移超限）， 則會導致整個支護結構喪失穩定性， 造成嚴重后果。 所以說， 確?；又ёo的安全度關鍵還得靠提高基坑本身的強度。

基坑支護材料： 從總體上講， 現代基坑支護技術已經比較完善， 國外的許多公司也擁有專門研究基坑支護技術的機構， 其推出了很多新產品。 我國的一些科研單位和廠家也陸續開發了一批優質產品，使得基坑支護技術更趨向于實用化。 基坑監測： 在基坑支護過程中， 通過信息反饋指導基坑施工， 檢驗基坑施工質量， 分析基坑變形規律， 評價基坑支護效果。 基坑支護結構計算： 包括荷載組合、 內力計算、 沉降計算、 抗滑穩定計算、 水平位移計算、傾覆穩定計算等[1]。

2 土木工程房屋建設中深基坑支護技術的重要性

隨著我國經濟的飛速發展， 城市化進程加快。在這樣的背景下， 各個大型項目相繼開始興建， 其中包括了許多重要場所， 例如： 商業區、 居民住宅小區等。 而為了確保安全施工和降低成本， 就需要采取科學合理的措施來防止事故發生， 因此， 深基坑支護技術應運而生。 由于當前部分地質條件較差，無法達到施工標準或者規范， 導致現澆混凝土結構出現裂縫甚至坍塌； 同時還可能引起鄰近建筑物及道路等損害， 嚴重威脅周邊群眾的正常生活與社會穩定。

土木工程房屋建設中深基坑支護技術是一種能夠有效地保證周圍環境不受到破壞， 并且使得整體性更強的方式。 它主要針對的是那些具備一定承載力以及抗變形能力， 但是卻難以滿足設計要求的軟弱巖層或者淤泥質黏土層， 從而實現良好的施工效果。 通過深基坑支護技術， 將已知條件下的地面荷載傳遞給未知條件下的天然地基， 從而最終改善地基狀態， 提高地基承載力。 深基坑支護技術作用機制非常復雜， 涉及很多專業領域， 例如： 土壤固結理論、 樁土共同作用原理、 錨桿靜壓樁原理、 鋼筋混凝土灌注樁原理等， 利用這些先進的技術手段，才能讓深基坑支護技術獲得廣泛推廣。 深基坑支護技術可以保證施工人員和周圍居民生命財產安全。眾所周知， 無論哪種類型的基坑都存在較高風險系數， 尤其是當采取降水措施時更容易受雨季影響誘發坍塌等意外情況。 此時若沒有科學完善的防治手段便會給社會帶來巨大損失甚至危及群眾生命， 相反， 倘若通過科學合理的基坑支護技術則可以避免上述情況的發生。 比如對于軟弱地層或淤泥質土等復雜地形區域內的基坑， 常見的做法是加固地表并且打入鋼板樁， 雖然前期投資費用增加了些， 但后續維修費用卻極低。 再比如， 近年來興起的逆作法施工技術即先從地下向地面建筑物頂部澆注混凝土柱體， 待達到一定強度之后再把底部挖空， 繼而回填混凝土柱體。 這樣既節省了材料又縮短了工期，同時還提升了整體抗震性能[2]。

3 土木工程房屋建設中深基坑支護技術的應用

3.1 深層攪拌樁支護技術

深層攪拌樁支護技術是一種新型、 高效、 節能和環保的基坑工程施工方法， 它主要通過向地基內注入水泥漿液， 使得原本松散的土體固結成具有整體性、 連續性和承載力較強的復合地基， 從而達到降低地基沉降量并控制地基變形的目的。 深層攪拌樁支護技術是利用鉆機等動力裝置帶動鉆桿轉動，同時把混凝土或者砂石等材料送至孔底， 然后再由潛水泵或者泥漿泵抽出， 最終完成成樁作業。 這樣一個循環周期之后， 便可以實現對軟弱地基的處理。該項技術適用于淤泥質粘土、 粉土、 飽和黃土、 素填土及雜填土等各類地基[3]。

深層攪拌樁支護技術優點： 減少基坑開挖范圍、縮短施工工期、 節約勞動力資源、 防止鄰近建筑物產生附加沉降、 改善場地條件， 提高場地利用率、無噪音污染、 占地少且造價低廉。 深層攪拌樁支護技術也存在許多缺陷： 影響正常施工、 容易引起流砂問題、 穩定性差；、 抗拔樁端阻力小、 對上部結構產生擾動。 總的來說， 深層攪拌樁支護技術是一種比較好的基坑工程施工方式， 但仍舊存在很多局限性， 如果想讓其發揮更大的功效， 還需要相關人員根據當前情況予以創新， 只有這樣才能夠真正滿足社會發展需求。 技術特點： 屬剛柔耦合系數較大的支擋結構； 自身重量輕， 運輸、 吊裝都非常方便；單位面積荷載分布均勻， 側壁摩擦力較大， 適宜于地下水位較高的地區； 樁間距可調， 靈活性大； 樁長受地質條件限制， 尤其是超長樁。 適用范圍： 已建建筑物地基、 擬建建筑物地基、 橋梁墩臺地基。

3.2 旋挖鉆孔樁施工

孔灌注樁作為一種新型的基坑支護結構體系得到了迅速推廣與普及。 旋挖鉆孔樁施工技術是利用鉆機在地面上將鉆桿垂直放入土層中成孔后， 再用泥漿泵將泥漿壓送至鉆頭底部， 并在噴嘴處形成高壓沖擊力， 從而帶動鋼筋籠在土層中旋轉切削破碎巖石， 最終形成樁孔， 然后在清渣之后把混凝土澆筑入樁孔中即可完成整個施工流程。 旋挖鉆孔灌注樁具備如下特點： 施工效率較高； 施工質量好且安全性強； 適合復雜環境條件下施工； 便于實現信息化管理控制； 節約資源消耗。 目前， 旋挖鉆孔灌注樁技術在土木工程房屋建設中被廣泛采納， 尤其是旋挖鉆孔灌注樁施工技術更加受到重視。 但是， 由于其屬于一種新興技術， 所以還存在許多待改善和完善的缺陷。 比如說， 施工人員對旋挖鉆孔灌注樁施工技術認識不夠充分， 造成施工準備不足， 影響施工進度； 旋挖鉆孔灌注樁施工操作難度大， 容易引起坍塌事故； 另外， 由于施工周期長， 相關配套材料供給困難， 導致生產成本偏高， 也會嚴重阻礙該技術的快速發展。 針對以上幾個常見的問題， 總結有以下幾點建議： 首先， 各級領導必須正確看待旋挖鉆孔灌注樁施工技術， 積極組織相關單位學習培訓， 讓技術人員熟練掌握施工技巧， 同時， 做好相關政策補貼申請工作， 鼓勵企業購買專門的施工設備， 幫助他們降低運營成本， 減輕財務負擔。 其次， 應定期召集參與旋挖鉆孔灌注樁施工技術的施工隊伍進行座談， 共同商討解決辦法， 盡量避免施工意外發生[4]。

3.3 灌注樁支護技術

灌注樁支護技術是指在基坑開挖過程中采用鉆孔、 成孔和安放鋼筋籠等工序將混凝土澆筑于基坑底部， 從而形成整體式結構， 并且其抗壓強度可達到甚至超過混凝土自身強度標準值的一種基坑支護手段。 目前該項技術已經被廣泛使用于高層建筑群體當中， 同時也逐漸取代傳統的圍護墻壁， 具有良好的實際效果。 深基坑支護技術應用灌注樁支護技術在房屋建設中得到了廣泛的運用， 針對軟弱粘性土層或砂卵石層中的基礎部位， 需先做置換處理后再行施工。 1） “鋼板樁” 法， 即將鋼板樁打入至預計標高后， 利用千斤頂逐段拔除鋼板樁， 最終達到施工目的， 該方案適合于黏性土層或砂卵石層中的基礎埋深小于3m的情況下； 2） “振沖碎石樁” 法，即向孔內投入一定數量的碎石（粒徑約10mm）， 然后利用機械振動的方式破壞土顆粒之間的聯系， 從而改善土的力學強度指標， 然后再將碎石抽走， 從而形成新的復合地基， 但該方案僅能夠用于粉土和粉質黏土層中的基礎埋深小于5m的場合； 3） “旋噴樁” 法， 即將旋噴管插入鉆孔內， 然后在壓縮空氣的驅動下將水泥漿液由噴嘴射出， 充滿整個鉆孔空間， 最后借助于混凝土自身的流動性將巖土材料帶離原位。 該方案主要用于砂礫石層中的基礎埋深超過5m的場合； 4） “夯擴樁” 法， 即在干硬性的巖土中直接夯實樁端， 從而達到增強樁側摩阻力的效果， 然后再往樁孔里填入一定厚度的細沙， 待其固結后就完成了樁基礎的施工； 5） “錨桿靜壓樁”法， 即在錨索上焊接若干根螺紋鋼筋， 當它受到拉力時便伸長， 反之則收縮， 從而將土層擠密， 達到止水防滲的功效； 6） “樹根樁” 法， 即把大口徑的木樁打入到堅硬的巖石中， 然后沿著樁軸線方向均勻布置許多小口徑的圓木樁， 從而構成了一個連續的樁排[5]。

3.4 下導管施工技術

下導管施工技術是一種新型支護方法， 它可有效減少基坑變形量， 確保邊坡及基底的整體性和穩定性； 同時還能夠防止軟弱土層出現坍塌情況， 具有很好的抗震功能。 目前該項技術主要被廣泛運用于建筑領域之中， 并且得到了業內專家學者的認可。但是作為一種先進的支護手段， 必須充分考慮當地自然條件、 氣候特點以及周圍環境等諸多影響因素，才能真正實現良好的社會價值。

1） 成孔設備： 在基坑開挖前期應用水力沖擊鉆機或潛水泵配合泥漿泵對深基坑周圍進行降水處理，直至地表沉降小于20mm； 2） 鋼筋籠制作： 待樁身混凝土強度達到設計強度的70%后， 即可通知監理單位組織驗收， 若符合規范要求則澆注第二節鋼筋籠； 3） 混凝土灌注： 鋼筋籠綁扎完畢后， 立即向鋼筋籠內注入清潔的河砂， 再按照12 ～14 根/m的數量插入導管； 4） 振搗： 灌注砼時， 嚴格控制砼的配合比、 坍落度以及拌和時間； 5） 拔管： 拔管速度視混凝土灌注密實度而定， 一般控制在2min 左右； 6）養護： 拆模后， 對混凝土表面覆蓋草袋灑水養護，并做好記錄， 測量放線： 在基坑四周掛設水平標尺，利用水準儀測量出開挖線， 并引至槽底部， 用紅油漆畫出； 7） 驗收簽字： 檢查基坑的軸線偏差、 寬度、 長度等指標均滿足設計圖紙要求后， 請總監理工程師審批驗收， 并辦理交接手續。

3.5 地下連續墻支護技術

地下連續墻支護技術是一種新型、 高效、 安全可靠和環保節能的基坑支護方法， 由三部分組成： 即鉆孔灌注樁（或稱“護壁樁”）、 水泥攪拌樁（CFB） 與鋼板樁等。 該項技術具有適應性強、 施工速度快、造價低廉、 質量易控制、 無振動噪音、 防滲止水效果好等優點， 并且在軟弱地層條件下同樣適用。 目前， 地下連續墻已被廣泛應用到許多領域當中， 如港口碼頭、 鐵路公路橋梁、 地下商業街、 地下停車庫、 電廠冷卻塔底板、 污水處理池等各類基礎工程的圍護結構中。 地下連續墻作為一種新興的支護手段， 越來越受到世界范圍內學者們的青睞。 地下連續墻是指在軟弱土層中沿基坑四周或一側開挖深度較大（大于5m） 并與之相連接的槽孔， 在槽孔內澆筑鋼筋混凝土后形成的帶狀結構， 稱為地下連續墻。該技術屬于地下工程領域， 其是在傳統的鉆孔灌注樁支護的基礎上發展起來的， 在基坑開挖過程中能很好地適應復雜多變的地質情況， 能克服土層的非均勻性給樁端承載力所帶來的不利影響， 尤其是針對黏性土、 淤泥質土等地質條件差的軟土地基， 其優勢更為突出。 另外， 地下連續墻除了能夠獲得良好的擋土、 擋水、 截滲和承重功能外， 還可以作為錨桿、 土釘、 地下連續墻組合的一部分參與圍護結構的設計， 從而達到更佳的支護效果。

地下連續墻支護技術主要施工內容： 施工前應進行現場調查， 確定基槽開挖邊線， 做好測量放線記錄， 繪制平面圖和剖面圖。 按照基槽尺寸采取合適的坡比和放坡系數， 確定地下連續墻的長度和間距， 以便計算墻體厚度。 清除槽底淤泥、 雜物， 修整槽底至設計標高， 驗收合格后澆筑混凝土墊層。鋪設導軌， 將預先埋入槽內的導軌固定牢固， 檢查導軌位置正確后再鋪設鋼筋網片。 待鋼筋網片綁扎完畢后， 立即進行混凝土澆筑， 待混凝土達到初凝時， 拆除導軌， 拔出鋼筋籠， 移走導軌， 回填混凝土。 養護期滿后， 切割外露鋼筋籠， 鑿毛接茬處混凝土表面， 然后恢復原狀， 將槽底沉渣、 浮漿清理干凈， 沖洗干凈后， 繼續下道工序， 循環往復直至達到設計要求的支護深度。

4 土木工程房屋建設中深基坑支護技術優化措施

4.1 做好充分的施工技術準備

土木工程房屋建設中深基坑支護技術， 做好充分的施工技術準備， 是有效降低事故發生率和提高工作質量與效益的關鍵。 針對目前我國城市地下空間開發利用不足， 使得大型機械無法到達施工現場等客觀因素影響， 必須采取相應的解決方案才能確保項目順利完成。 1） 加強監管力度， 落實責任追究制為防止類似事件再次發生， 需從多個角度入手展開綜合治理。 首先， 政府部門應該嚴格審核各企業資質條件， 將那些違規操作或者沒有經過專業培訓的人員清除出隊伍； 其次， 還要積極推廣新技術和新材料， 努力尋求更科學的挖掘機械， 讓整個施工環節變得更加便捷且安全性也更高； 2） 增強施工單位自身競爭力， 提升風險抵抗能力， 近年來， 隨著社會主義市場經濟快速穩步向前邁進， 越來越多的民營企業逐漸涌現于市場之上， 但由于這些公司內部缺乏健全的管理機構和明確的指導思想， 往往只注重眼前利益而忽視長遠計劃， 甚至還有很多小型私人承包商通常都抱持“撿漏” 心態參與到城市軌道交通站點周邊區域的開發活動中去， 給施工造成較大難度； 3） 建立健全相關法律法規， 維護正常秩序為避免深基坑工程施工事故頻繁發生， 促使相關職能部門盡快完善相關法律法規， 細化標準， 加大執法力度； 4） 加強信息宣傳教育， 普及安全知識，鑒于深基坑工程的特殊性， 所涉及的危害面比較寬泛， 所以要借助電視臺、 報紙、 網絡等媒介平臺，加大安全知識宣傳力度， 尤其是針對施工企業負責人、 施工現場工作人員等群體， 要引起工作人員的高度警惕， 樹立牢固的安全意識[6]。

4.2 提高施工質量控制水平

采取科學合理的方案外， 還須通過提高施工質量控制水平， 從而避免或減少事故發生率， 才能真正做好相關防范措施。1） 加強對深基坑周邊環境和地下管線資料的收集與分析， 明確地下障礙物的位置、 埋深及變形情況， 根據工程特點選擇適宜的施工機械設備， 盡可能縮短作業循環時間， 嚴格按照操作規程執行。 針對深基坑內部存在空洞、 流砂、 涌泥、 塌陷等險情，編制專項施工方案， 完善相關監測手段， 健全信息反饋系統， 密切跟蹤檢查動態變化狀況， 及時調整施工參數和處理意見， 將風險消滅在萌芽階段； 2）運用新材料、 新工藝、 新技術， 努力推廣應用“四新” 技術， 即： 新型鋼筋連接技術、 新型止水帶（板） 施工技術、 新型混凝土配合比技術、 新型灌漿技術等， 增強支護結構抗滲、 耐久性能， 延長支護結構壽命， 同時降低人工費用和施工難度， 節約投資， 更好滿足深基坑工程建設的要求； 3） 堅持“以人為本” 的原則， 創造良好的文明施工條件，包括： 合理布局施工現場， 搞好場容衛生， 防止污染附近區域環境； 加強對員工的教育培訓， 提升職工素養， 樹立企業品牌形象； 4） 充分考慮當地氣候條件， 尤其是冬季寒冷天氣對深基坑穩定性影響較大， 所以要做好溫度裂縫的防治工作。 積極引入國際上先進的深基坑施工技術， 例如土釘墻法、 錨桿靜壓樁法、 地下連續墻法、 逆作法、 地下室底板后澆帶法等； 5） 加強深基坑工程施工過程中的協調指揮工作， 落實責任， 加強溝通， 杜絕盲目蠻干現象的產生。

4.3 提升施工人員綜合素質

加強對施工人員安全意識教育， 首先應當做到嚴格遵守各項操作流程， 并且熟練掌握所需要用到的機械器具； 注重培養施工隊伍自身素質與專業知識， 定期組織學習新知識， 了解新動態， 拓寬視野，積極創造條件鼓勵他們外出學習或交流活動， 吸收更多的科研成果， 促進理論實踐緊密聯系。 其次，時刻保持清醒頭腦， 樹立“安全第一” 思想觀念，從根源上杜絕違章指揮現象的發生。 將預防工作落實到位， 每個環節都要層層把關， 確保整體質量達標。 再次， 認真貫徹執行《建筑法》 《安全管理條例》 《消防法》 等相關政策法規， 增強企業內部職工的安全責任感和憂患意識， 讓廣大職工牢固樹立“安全第一” 的思想， 堅決克服麻痹松懈心理， 切實履行安全崗位職責。 充分利用網絡媒介， 通過電子顯示屏、 宣傳欄、 橫幅等方式向社會公眾普及基坑支護的相關常識， 特別是要對周邊居民群眾進行耐心細致的講解說明， 爭取獲得群眾的信賴與配合，共同營造良好氛圍。 最后， 還可以適度舉辦安全警示教育日活動， 邀請省級領導蒞臨檢查指導， 派遣專家走入校園進行授課輔導， 接受師生咨詢投訴，面對面答疑釋惑， 幫助師生排除困難， 解決問題，疏導情緒， 努力打造“零距離” 溝通渠道。 選擇符合條件的監測單位承擔基坑支護監測工作， 督促完善數據資料， 盡早編寫報告書， 準備申報驗收材料。

5 結語

綜上所述， 深基坑支護技術就是指從基礎邊緣向基坑內部或兩側延伸， 直至達到地表面標高的擋墻、 樁、 錨桿等支護形式， 其均屬于深基坑工程項目中最常見的組成部分。 雖然深基坑支護技術已經被廣泛應用， 但仍舊存在許多缺陷。 例如： 在某些地段， 其支護結構往往受限制較嚴格， 無法滿足新型支護結構的搭接要求， 導致支護結構整體剛度降低甚至失效， 同時也容易產生滲漏水的風險， 增加了工程投資費用。 鑒于此， 施工人員有必要對傳統深基坑支護技術予以完善， 并根據深基坑開挖難度系數、 支撐軸力計算模型、 抗滑承載力驗算公式等進行優化， 以便更好地適應深基坑工程的實際情況。