深基坑施工技術在土木工程中的應用分析

張軍

(寧夏星海房地產開發有限公司，寧夏 石嘴山 753400)

0 引言

深基坑施工是土木工程建設中的重點環節，對工程項目的結構強度和使用年限起著決定性的影響。目前，關于深基坑施工技術的研究成果較多，及時總結和梳理相關成果對我國土木工程行業的健康發展有著非常重要的意義。本文通過對寧夏回族自治區石嘴山市平羅縣星海山水雅居地下車庫及人防工程項目施工經驗進行總結，介紹深基坑施工要點和注意事項，其經驗可有效提升類似工程深基坑施工的質量和效率，可供同行參考借鑒。

1 工程概況

寧夏回族自治區石嘴山市平羅縣星海山水雅居地下車庫及人防工程項目建筑面積為3138m2，車庫凈高3.55m，耐火等級和頂板防水等級均為一級標準。地下停車庫擋土側墻保護層為30mm厚擠塑聚苯板保護層，涂料頂棚、內墻，混凝土整體地面。框架抗震等級為二級，抗震設防烈度為8度，設計使用年限為50a。地上住宅樓設計為全現澆的剪力墻結構體系，外墻設計為加厚的鋼筋混凝土墻與加氣混凝土墻結構，商業配套和社區配套用房設計為框架結構。經查閱區域地質資料和實地現場勘察，施工場地內無斷層、裂隙密集帶、空洞、巖溶、塌陷、地下采空區等不良地質存在。持力層表面較平坦，穩定性較好。場地內及周邊無滑移、崩塌、塌陷、泥石流等不良地質。在勘察深度范圍內，除填土外，其下均為第四系黃河沖積相堆積地層。整個場區地層自上而下可分為雜填土、素填土、粉質黏土、粉土、細砂、粉質黏土、細砂。勘測結果表明該地塊工程地質條件穩定，具備深基坑施工條件。

2 施工前的準備

深基坑項目施工流程一般可概括為以下幾個主要步驟：施工準備→土方開挖→墊層處理→防水層施工→基礎工程→主體結構工程→外墻工程→竣工驗收。

施工前的準備主要包括：

（1）圖紙會審和技術準備。在設計施工組織和具體方案之前，首先要組織相關技術人員進行圖紙會審和技術交底。技術交底由項目總工程師牽頭組織，各分項工程師和主要項目負責人參與，全面了解設計意圖和施工標準，并在此基礎上編制專項施工方案[1]。如果在會審中發現設計問題，要及時與建設單位和設計院溝通和方案調整，避免在施工中發生圖紙更改。還應深入施工現場對地形地貌、坐標點、水準點等進行現場勘測。

（2）施工現場提前做好“三通一平”“，三通”指水通、電通和道路暢通“，一平”指場地平整。根據施工場地平面布置，提前完成生產、生活所需的臨建設施。

3 基坑開挖要點分析

3.1 測量放線

測放出基坑土方開挖過程中的控制邊線和標高線，放線結束用白灰標示出開挖邊坡線，以此線作為基準來對土方開挖的深度和作業面范圍進行控制[2]。因為在開挖過程中，需要經常對基坑軸線位置進行校核，確保與施工設計圖紙相吻合，所以軸線控制樁要延長到基坑開挖施工區域以外。測量放線一般包括基礎放線、樓層放線和基坑標高三部分。先結合平面控制網，做好各基礎施工階段的放線。用經緯儀投射主軸線，再根據主軸線對各細部放線，然后用外控放線法對樓層放線，最后對基坑進行標高測量。要沿水平方向在基坑四邊打入長木樁，以此木樁來控制基坑的標高。在基坑開挖過程中，使用水準儀在水準基點測定高程，然后根據之前打入的木樁按基準點來測量出各部位構件的相對標高。要充分借助信息化技術搭建起來的監測系統，隨時展開對開挖作業面的監測和控制，經常復核、檢查基坑開挖尺寸、標高、控制樁和水準點，確保符合設計要求。

3.2 基坑開挖及其關鍵要求

土方開挖以機械作業為主，主要使用反鏟挖掘機。挖土施工順序由東向西推進，土方出土坡道放坡坡率為1∶0.75。按土方厚度進行分層分段作業。

第一層土方挖運。在打完支護樁和攪拌樁之后，先對基坑周邊的放坡區域進行開挖，當挖至支護樁冠梁底標高處時，就需要人工輔助，對坡面進行修整，基坑周邊10m范圍內必須分層分段打上預應力錨索、土釘、噴錨、腰梁等，每層深度不能超過1.5 m。根據工程量需求，配備3臺挖機。

第二層土方挖運。在第一層土方開挖完成，打上的預應力錨索張拉達到設計強度之后，才能進行第二層土方的開挖工作，依然要分段進行，出土坡道按1∶1.75的坡率進行放坡，使用反鏟挖掘機作業，從周邊開始，往中心區域推進，整個施工過程以機械為主，人工輔助修整。

如果沒有第二道錨索的支護樁，就可從冠梁底標高開始，分層進行，每層開挖厚度不超過2m，直至坑底；如果存在第二道預應力錨索施工，開挖到腰梁底標高處時，就需進行第二道錨索施工。下一層的施工也需要等到錨索張拉達到設計強度之后才能進行。

坑底開挖和清底。在第二道預應力錨索滿足設計強度要求以后，就可進行最后的土方開挖收尾工作。此階段為全面大開挖作業，機械作業面直接挖到坑底標高以上300mm 處，留下300mm用人工清底，出土坡道放坡坡率為 1∶0.75。

在整個開挖作業過程中，要隨時做好監測，發現異常應立即停止。如果在開挖中遇到地下水，要及時采取降水措施，存在潛在風險的區域要及時采取基坑支護措施，避免發生坍塌風險。在進行基礎層施工之前，必須組織建設單位、施工單位、監理單位、設計單位和勘察單位相關人員進行驗槽，并保持驗槽記錄，確認符合驗收標準以后，方可進行下道作業。

3.3 錨桿安裝

該項目使用的錨桿為直徑20/22/25mm的三級鋼筋，長度分為9/12/15m三個規格，錨固段直徑為130mm。在支護樁施工結束以后，就需要插入第一道錨桿成孔和注漿。當下一層土方挖至上一層錨桿下300mm位置時，就需要插入第二層錨桿。預應力錨桿為高強度錨桿，由導向帽、隔離架、注漿管和定位托架組成。預應力錨桿孔位要求傾角25°，鉆孔直徑為150mm，鉆孔完成后要及時做好清孔處理，清除孔內沉渣，要求孔壁垂直，孔內不能有松動和掉渣、塌陷，清孔后插入錨桿時，插入深度不能低于錨桿總長度的95%，并應將注漿管與拉桿綁在一起，同時插入孔內至距離孔底15cm處。注漿分為一次注漿和二次注漿兩個步驟，注漿材料為普通硅酸鹽水泥漿，水灰比為0.5～0.6。一次注漿灌漿壓力為0.5MPa，灌漿動作要連續進行，直到水泥漿從孔口流出為止。7～10h后可進行第二次高壓注漿，注漿壓力為2.5～5MPa，待混凝土強度滿足設計要求后再進行張拉鎖定。

4 基坑混凝土結構主體工程施工技術

4.1 基礎處理

該項目采用鋼筋混凝土筏板基礎，基礎層下的墊層為C20素混凝土，厚度為100mm。如果在筏板基礎底板處存在反梁和墻體結構時，應每隔3m在板面預留排水洞口。基坑回填土必須使用素土，要分層夯實，并且每層的厚度不能超過250mm，壓實系數≥0.94。

4.2 鋼筋施工

該項目使用的鋼筋均為現場加工，主要為HRB400E類型，即強度為400MPa的熱軋帶肋鋼筋。下料之前，首先要綜合考慮構件施工位置、構件尺寸、施工搭接長度、錨固長度、箍筋內側凈尺寸等各種因素，然后再下料加工，避免造成資源浪費。需要注意的是，如果梁縱向有多排鋼筋，那么箍筋的搭接長度就需要適當加長，不僅能讓其可以完全包容主筋，而且還有留有一定的彎折余量。本工程框架抗震等級為二級，為滿足抗震性能要求，柱、梁箍筋端頭的彎鉤角度、箍筋間距，以及平直段的長度一定要嚴格控制。梁柱縱向受力鋼筋的抗拉強度與屈服強度的實測比值不能低于1.25；且鋼筋屈服強度的實測值和標準值之間的比值也不能大于1.3。在鋼筋搭接頭的要求上，樓板鋼筋為綁扎工藝，但框架柱豎向和梁縱向鋼筋的接頭要求進行焊接。在樓梯板下層筋和板筋底面、柱筋和梁筋側面等位置支墊綁扎好砂漿墊塊；在筏片基礎上層鋼筋下方和樓梯板、樓板上層鋼筋下方需要支設螺紋鋼筋馬凳，數量以每平方米1根為宜，這樣做的目的是為了確保上層鋼筋的位置在澆筑中不易發生移動，同時又能增加保護層的有效厚度。對于雙向板的底部鋼筋而言，要按照短下長上的原則進行放置。當需要在澆筑樓板上預留洞口時，洞內鋼筋需要沿洞邊曲線繞過，一定不能在洞口處截斷。如果洞口直徑不足300mm，就無需在洞邊添加補充鋼筋。在澆筑過程中，要注意不能直接踩踏鋼筋，振搗過程中也不能觸碰到鋼筋和墊塊，避免鋼筋移位或發生變形。

4.3 模板施工

在鋼筋施工之后，混凝土澆筑之前，要進行模板搭設。本工程使用的模板為木膠合板，采用輪扣鋼管支架支撐。模板體系的選擇和搭建施工方案，一定要結合框架結構形式、荷載大小、支撐面類型、施工方法、支架材料等因素進行綜合設計，在滿足強度、剛度、穩定性的基礎上才能進行施工[3]。在模板施工中，需要注意下面幾個要點：

（1）為了增加模板承載力，防止漏漿，模板搭接頭一定要錯位搭接，并且用膠帶將搭接縫隙進行粘貼。

（2）當梁、板的跨度達到4m 時，一定要按照“跨度×0.15%”的系數標準對模板起拱。

（3）在對構造柱進行支模前，一定要清理干凈鋼筋上的砂漿等雜物。一般情況下，構造柱需要進行二次澆筑，所以模板也要兩次支設。支設時，可將柱頂的一個側面搭成漏斗形狀，這樣更便于混凝土澆筑。

（4）拆模前，要先對同條件下的試塊進行測試，強度到達1.5MPa時，方可拆除。拆模順序與搭建順序相反。

4.4 混凝土澆筑施工

在該項目中，基層墊層使用C20混凝土，剪力墻、梁、柱、樓板、樓梯部位使用C30混凝土，基礎底板使用C30P6抗滲混凝土；隔墻使用MU10燒結多孔磚，用M7.5水泥砂漿砌筑，具體如表1所示。

表1 結構工程主要材料等級或類型

該項目基層底板混凝土為C30P6抗滲類型，澆筑厚度為500mm，全部按照大體積防水混凝土的等級標準進行施工。為了降低水化熱反應，控制裂縫，補償收縮，增強抗滲能力和和易性，混凝土原料配制均采用礦渣硅酸鹽水泥，石子級配為5～25mm，含泥量小于1%，砂子為中砂，含砂率控制在40%左右，砂子含泥量小于3%，并摻和粉煤灰和膨脹劑，盡可能控制水泥的用量，這種配比不僅有利于控制混凝土結構收縮，還能有效提高混凝土抗拉強度。

該項目現場混凝土澆筑工藝采用斜面分層法，每層的澆筑厚度控制在45cm左右，并且做到連續澆筑，第二層澆筑要在第一層初凝之前進行。考慮到泵送工藝會形成一個較長的攤鋪斜坡，因此振搗作業需要從坡腳和坡頂兩個方向同時開始，從兩端向中部推進。第二層振搗時，振搗棒一定要深入下層50mm以上，以保證層間結合質量，避免出現分層。每次振搗結束以表面不再沉落和出現浮漿為準，振搗棒的移動間距不能大于有效振搗半徑的1.5倍。澆筑過程中要及時通過事先預留的集水坑處理好混凝土的泌水，否則會導致粗骨料下沉，從而產生不均勻的結構收縮裂縫。

4.5 混凝土養護

混凝土澆筑后的養護是保證混凝土結構施工質量的關鍵，混凝土結構工程質量允許偏差如表2所示。底板混凝土多采用蓄熱保溫養護法。現場澆筑完成振搗后的1h左右，使用長刮尺對表面刮平，抹子搓壓，趕走泌水。終凝后及時覆蓋保溫材料，做好灑水，以保持混凝土表面處于濕潤狀態。澆水的頻次根據當地的氣溫靈活掌握。拆模后普通混凝土要灑水養護7d以上，抗滲混凝土養護14d以上。冬季施工還需做好保溫養護。

表2 混凝土結構工程質量允許偏差（單位：mm）

5 結束語

綜上所述，建筑主體結構的增高，結構強度及抗震強度的增強，使基坑工程的施工難度和要求也增加。在寧夏回族自治區石嘴山市平羅縣星海山水雅居地下車庫及人防工程項目的深基坑施工中，我們不僅要做好了施工前的準備工作，還按照要求做好了基坑的開挖和混凝土結構的施工。基坑混凝土結構主體工程施工涉及基礎處理、鋼筋施工、模板施工、混凝土澆筑施工以及混凝土的養護，這是深基坑施工工程質量的保障。