建筑工程中深基坑支護的施工工藝研究

姚倩

（銅仁市萬山區住房和城鄉建設局， 貴州 銅仁 554300）

現階段， 伴隨著中國社會經濟的飛速發展， 城鄉一體化發展， 城市建設項目越來越多， 切實地滿足了人們在工作和生活中的各種需要， 建筑行業也面臨著更加良好的發展機遇和挑戰。 建筑工程中最重要的不是上部結構， 上部結構又新又漂亮， 還需下部平穩的地基作后盾， 因此， 在工程逐步增加的情況下、 規模逐步增大時， 建筑行業的各界人士都需將目光投向基礎建設， 開展研究和完善， 才能夠在建筑工程項目中起到推動意義， 在質量和安全等方面提高建筑質量。 建筑物的施工， 都需面對深基坑施工這一重要的環節， 深基坑施工在根本上確保了建筑的安全性， 然而， 為了更好的發揮其作用，進而要求技術上嚴格執行， 具體操作上， 有一定難度和復雜性。 技術方式可變， 需結合現場條件， 施工人員根據工程的具體情況進行嚴格的篩選， 科學的決策和高效的執行， 從而， 為了在確保成本節約前提下， 做到質量第一， 較好的滿足了建設整體性的需要[1]。

1 工程深基坑支護技術綜述等

深基坑支護技術在建筑物中占有根本地位， 在施工中， 能確保項目安全。 它的技術實施和開挖深度有著直接聯系， 無論什么建筑形式， 在建筑工程中， 基礎建設幾乎都要碰到， 唯有基礎打好， 以確保上部施工平穩、 安全。 對一般基礎開挖內容而言，無需嚴格技術支撐， 在地質條件惡劣的情況下、 地下施工環境比較復雜或者水深超過5m的工程項目等， 對施工方法進行嚴格篩選是非常重要， 保證基坑穩定的措施。 對于復雜地質， 要求施工人員在井下勘察， 基坑周圍設有豎直的擋土圍護， 通過對結構進行穩定性研究， 施工樁， 墻和支撐， 從而， 更有效地分解基坑內、 外土體壓力等， 便能很好的將土體中的壓力傳遞并分散， 在基礎建設方面， 周邊設施方面、 建構物的安全性才能得到保證。 臨時圍護結構施工， 但建造方式與技術都很考究， 不僅考慮了費用， 更需要兼顧后期保養， 就技術分類而言，是非常豐富和多樣的。 根據目前發展情況來看， 國內建筑工程應用最多的仍然是重力式擋墻、 錨桿支護和各類樁支護等3 種技術。 在實際運行中， 需施工人員確定， 根據地質環境， 地面現狀， 地下管線布設等情況作為基本參考， 綜合考慮了上部建筑物作用， 確定基坑的深度， 選用支護結構， 搞好安全等級證的考核工作， 通過與實際情況較好地吻合了支護方案， 促進建筑基礎的穩定發展[2]。

2 建筑工程中深基坑支護的施工特點

2.1 影響施工的因素很多

不同地區的地質結構、 地質條件不同， 這些因素對支護施工都有一定的影響。 如： 周邊地面設施、建筑物、 地下管線對支護施工均有一定的影響。 如果周圍環境太復雜， 地下管線眾多， 將對工藝技術選擇產生影響， 對施工方案產生影響， 甚至會給實際加固效果帶來不利影響， 引起不均勻沉降。 所以在進行支護施工的時候， 要顧及地面、 地下和其他許多影響因素。

2.2 工程勘測比較復雜

由于在深基坑支護施工過程中， 存在著很多影響因素， 為了保證加固效果達到最佳， 搞好現場勘測是必要的， 應以勘測數據為基礎， 對施工條件進行分析， 查明場地的地質形態， 基坑巖層， 地下水位、 周圍地面建筑的分布， 為施工設計提供資料。所以， 在支護施工勘測工作中涉及了計算， 測量等環節、 勘察和其他工作內容以及數據收集、 整理困難且精度要求高。 特別是有些區域較大、 較深的大型基坑， 測量范圍較大， 要求采用專業技術， 一旦測量失誤， 會造成施工設計的不足[3]。

2.3 容易誘發安全事故

深基坑支護旨在增加施工安全性， 加強周圍土體。 深基坑支護的施工工藝為井下的施工操作， 施工深度越來越大， 周圍環境， 地質條件越來越復雜，施工材料和其他因素對施工安全產生了越來越重要的影響， 安全風險也將相應上升。 通過考察發現，支護施工時出現坍塌， 物體打擊等現象、 機械傷害和其他事故。 比如周圍的地質條件比較復雜、 障礙物很多， 土方開挖不盡合理， 沒有全面考慮障礙物的作用， 造成不均勻沉降， 致使周圍建筑物出現裂縫， 倒塌。 另一種情況是提土作業在施工過程中操作失誤， 土石在高空中落下， 砸到下面的施工人員。

2.4 技術手段的多樣化

支護施工的技術手段有很多， 支護效果存在一定的差別。 常用的支護結構的型式如下： 重力型擋土結構、 采用混合式支護結構、 懸臂式的支護結構等等。 不同的支護結構， 不同的施工技術手段， 有不同的適用范圍。 所以在實際建設中應該對建設需要進行深入的分析， 支護需要并根據實際條件， 視施工條件， 地質情況， 選用合適的支護施工技術，保證達到最佳支護效果[4]。

3 建筑工程中深基坑支護的施工技術

3.1 土釘墻支護施工工藝

土釘墻支護就是把基坑邊坡用鋼筋做成土釘加固， 邊坡表面鋪有鋼筋網， 又噴混凝土面層， 形成了以墻體為核心的邊坡加固型支撐的施工方法。 土釘墻在沒有預應力的情況下進行支護施工是比較簡單的。 可以提高施工效率， 占用工期短， 對周圍建筑物影響不大。 而且土釘墻自身的變形非常小， 支護效果良好， 能有效地改善邊坡的穩定性。

3.2 土層錨桿施工工藝

土層錨桿是一種常見的施工技術， 它的原理為：所述錨桿的一端與擋土樁連接、 擋土墻是聯結的，它的另一端錨固于土層之中， 用于保持被支撐土層穩定， 制止周圍土體坍塌、 移位。 土層錨桿支護基礎結構比較簡單， 接受合受力大、 成本低， 不能用橫向支護時， 工程量大的情況下施工會選用土層錨桿支護的施工工藝[5]。

3.3 鋼板樁支護的施工工藝

鋼板樁支護采用帶槽口型鋼支護， 采用鋼板擋土支護施工工藝。 由于鋼板樁屬于金屬材質， 自身有著很好的穩定性， 抗壓性， 容易打入堅實的土層，在硬土層中的支護效果很好。 并且鋼板樁具有良好的防水性能， 方便深水施工作業。 此外鋼板樁還可以回收重復使用， 施工效率高、 造價低廉， 無需額外的資金投入。 但是基坑深度太大， 可能會引起鋼板樁的變形、 破裂、 造成施工安全事故， 該項技術應用于埋深7m范圍內硬土層中深基坑工程支護。

3.4 地下連續墻支護施工技術

地下連續墻支護具有工效好， 工期短， 質量可靠等特點， 是一種比較普遍采用的支護技術。 這一技術具有以下特點， 用挖槽機械挖槽， 同時采用泥漿進行護壁， 挖好槽、 清好槽之后， 將鋼筋籠吊置于槽中， 澆注混凝土， 最后在地下組成一個或多個連續墻體。 從而使連續墻有較好的防滲、 擋土和承重功能， 在多種地質條件下均可應用。 由于防滲性能非常好， 既可擋土， 又可擋水。 此外地下連續墻還能承受很大的土壓力， 能滿足基坑開挖深度大于10m時對工程支護的要求， 開挖深度達到30m～50m， 地下連續墻也可以留作永久結構使用[6]。

3.5 傾斜樁支護的施工工藝

傾斜樁支護施工技術， 是一種比較新的深基坑支護技術， 與傳統的懸臂直裝支護技術相比較， 傾斜樁支護的結構具有較好的加固性能， 能有效地降低土壓力， 基坑穩定性高。 而傾斜樁支護施工技術的運用， 傾斜角度的確定、 布樁方式對于支護效果的影響， 對于基坑的整體穩定性影響很大， 施工設計要求高。 結果表明： 基坑整體穩定系數將隨支護樁傾斜角度增加而增大， 表明傾斜角度愈大基坑愈安全。 此外， 支護樁斜直相間設置， 基坑整休比單斜樁更穩定。

4 建筑工程深基坑支護施工存在問題

4.1 結構設計欠缺合理性

不同土質給支護結構帶來的壓力是不一樣的，在施工技術選擇側重方面也會存在著一些不同。 建設之前要先勘察， 取樣土質， 以期為深基坑支護的施工設計提供數據支持。 但是有些項目， 采樣不夠全面， 標準不夠， 減少采樣數量， 造成土質分析的結果不夠客觀、 精確， 不能有效地掌握土地壓力、參數設計等， 結構設計依據不可信， 導致深基坑支護技術的選擇存在誤差， 支護結構設計有缺陷。 選型不正確， 設計有瑕疵， 埋下隱患， 一旦土層改變引起土休的滑坡， 坍塌， 會引發安全事故。

4.2 實際建設不夠規范

通過認識發現， 在部分深基坑的支護建設中，施工前的設計和實際施工效果有很大的不同， 在許多情況下， 實際的施工效果達不到設計標準。 比如為了趕工期、 降低施工成本， 沒有按照設計的要求去建造， 沒有采用規定的施工材料， 致使施工質量達不到標準。 又比如有的項目缺乏技術交底， 施工中沒有認真檢查支護結構， 結構承壓能力未達到要求， 引起支護結構的變形。

4.3 邊坡修復質量較差

開展合適邊坡修復工作等， 能夠提升支護施工質量， 加強支護效果。 但是實際建設中， 工程項日多， 邊坡修復的質量較低， 修復工作達不到要求。如邊坡欠挖、 超挖等， 造成了邊坡的實際狀況與設計不符。 又比如盲目追求施工進度等等， 未做邊坡修復， 造成了邊坡結構的失穩， 自身存在安全隱患，導致支護施工安全事故的出現， 影響了施工進度。

4.4 成孔注漿不合格等

在實際應用中， 許多支護施工技術， 施工時均需打孔注漿作業。 如土釘墻支護的施工技術、 錨固支護施工技術均將按支護要求打孔注漿。 從而達到打孔注漿支護的效果， 施工質量的好壞有著直接的作用， 有關文獻中提出了成孔注漿的要求。 但在部分工程支護施工過程中， 成孔注漿的質量不過關， 注漿壓力大、 流量小、 流速快、 次序達不到要求。

5 深基坑支護施工技術管理對策等

5.1 搞好設計管理

為了保證支護結構設計、 施工方案設計科學合理， 前期一定要仔細現場勘測， 對工程地質情況、場地條件進行了深入調查， 以及土質的完全采樣，保證取樣數量、 取樣范圍滿足要求， 從而為下文的設計打下了數據基礎。 設計階段應與土樣的分析結果充分相結合， 從周圍的地形， 地勢來看， 精確地計算土壓力， 預測了周圍建筑對基坑產生的影響，對支護結構可能發生的變形進行了分析， 并與開挖深度相結合、 對地下結構的大小和形狀進行了反復的檢驗、 修改設計方案， 多方案比選， 由此選擇了合適的支護技術。 在技術選擇上， 必須在保證支護效果前提下， 從施工成本， 施工周期等方面綜合考慮、 在技術上的可行性上， 盡量選擇經濟實惠， 施工便捷， 工藝上切實可行的、 安全、 可靠的施工方案， 爭取以安全為前提， 達到更加經濟， 合理的目的。

5.2 搞好施工過程管理

如果施工過程沒有達到設計要求， 自然達不到設計的效果， 達不到預期支護目的。 所以在實際建設過程當中， 應按照設計要求， 技術標準的要求，搞好施工過程的管理和控制。 特別是在基坑開挖和施工過程中， 施工現場的管理是十分必要的， 各種土方開挖機械的停放， 須嚴格按照設計要求進行，施工方案不允許任意改變， 從而避免挖土機械與支撐系統發生碰撞， 引發安全事故。 為了保證工程項目施工的有序開展， 施工前， 要擬定周密、 切實可行的施工方案， 并進行細致的現場部署， 并且有技術員在場， 專為解答和輔導技術難題， 搞好現場協調， 開展質量確認， 及時修正錯誤， 杜絕了質量安全隱患。 此外， 為了限制有關人的行動， 有必要建立清晰的管理制度， 對施工工藝、 流程及施工安全等方面進行了詳細的規定， 并作好技術交底工作，嚴把關鍵工序， 特殊工序關， 請施工人員根據圖紙，按照目標、 按照規范建設[7]。

5.3 搞好邊坡修復

邊坡修復力度不夠， 可能會造成邊坡失穩， 松散， 影響了支護效果。 所以， 應該做好邊坡的恢復，對深基坑周圍地面進行了防護。 如果在深基坑四周的地面上找到約2 倍水深內出現裂縫， 應加以注意，并及時對邊坡進行恢復、 補救、 防護及其他降低下滑力的措施， 提高邊坡穩定狀況。 如果有地面水通過縫隙進入， 導致邊坡土質疏松， 則應盡早堵住間隙， 疏導地面水， 增加邊坡的穩定性， 避免支護結構的變形。

5.4 改善成孔注漿質量

在眾多支護施工技術中， 成孔注漿屬于一個關鍵過程， 一定要搞好質量管理。 如果成孔注漿品質不好， 勢必給支護結構穩定性帶來不利影響， 繼而對整體支護效果產生影響。 在成孔過程中， 為了確保成孔承受力合格， 應合理設置樁位、 樁高， 通過準確的測量， 確保成孔位置滿足設計要求。 而鉆孔之后， 應仔細核對并反復實測證實， 避免與設計相背離。 但就注漿而言， 盡管注漿量愈大， 注漿效果高， 但是存在一個最優注漿量。 為了把握注漿的最佳用量， 可以選擇一些注漿孔為先導孔， 做重復的試驗， 確定了注漿施工參數， 從而保證注漿效果， 以免漏漿跑漿。 此外， 注漿壓力也應精確掌握， 控制注漿次數等， 需要各孔注漿壓力、 水灰比基本不變。

5.5 強化施工人員管理

深基坑支護工程的建設具有很強的專業性和復雜性， 施工管理人員需具備相應專業知識， 施工隊需具備相關工藝技術， 熟練掌握支護施工。 具體到管理人員， 應掌握支護施工的詳細情況， 理解有關工程文件之條文， 了解支護施工過程中存在的險情，懂得施工現場管理、 懂得施工質量控制， 有相關從業資質。 特別是現場技術人員、 管理人員須持證書上崗， 有相關崗位勝任力。 此外， 還應提升基層民工隊伍素質與才能。 以提升施工團隊的整體素質，應調查施工團隊民工的基本狀況， 年齡和文化程度等、 技術水平的要求。 在深基坑支護施工過程中勞動強度大， 用工年齡應控制在20 ～45 歲， 年齡過小或者年齡過大都不合適， 不能從事有關的工作。 并針對支護施工特點， 有針對性地培養民工， 使之正確認識支護施工的技術標準， 技術要求， 避免錯誤施工。

5.6 強化建筑工程深基坑支護的質量監控

5.6.1 對支護結構的頂部位移進行了監測

進行建設時需每5 ～20m設計1 個有效的監測點， 對重點關鍵部位， 適當增加次數， 通常采用光學測量、 鋼絲伸縮測量， 全站儀觀察等。

5.6.2 支護結構的傾斜檢測

支護結構受力時， 常常發生傾斜， 在周圍環境因素的影響下， 對結構穩定不利。 為了避免隱患的發生， 那么就有必要對關鍵環節建立監測點并利用監測點， 保障周邊安全， 探測時可用經緯觀測法進行。

6 深基坑新工藝應用淺析等

6.1 GPS 技術的基坑變形監測

在深基坑開挖時， 由于坑內卸荷， 使周邊結構受內外壓力之差而發生位移， 引起外側土體變形，造成災害事故。 當前， 實時監測土體位移是一種有效防止基坑變形帶來危害的行之有效的技術手段。GPS 技術是集網絡， 計算機和數據處理于一體、 數據分析和其他許多現代技術都能自動地， 實時地進行收集和分析、 對基坑變形進行數據處理， 實現了測點三維位移的同步測量， 在建筑基坑的變形中，在地質災害監測及其他方面實用性較強。

GPS 技術在深基坑監測中的運用， 同時具有局限性， 近期出現的以GPS 技術為核心的綜合監測系統， 經過科研人員的共同努力， 不斷突破當前限制。最新GPS 綜合系統是以GPS 技術為核心的深基坑變形綜合監控系統、 深基坑形變監測資料可視化系統、基于3S 技術的在線實時分析系統等等， 這些綜合監測系統都是建立在單一GPS 監測的技術之上， GPS技術適應性增強、 可靠性高、 效率高， 在基坑變形監測方面得到了較完善地運用， 推動了深基坑監測的發展。

6.2 PCMW 工法支護技術

PCMW 工法基坑支護又稱管樁-水泥土復合檔墻， 作為創新基坑側壁支護形式之一， 近年來已逐漸被國內許多地區所采用。 這種支護形式為： 將預應力高強混凝土管樁置入一排互相套接的三軸水泥土攪拌樁中， 由此形成了具有截水與擋土雙重作用的復合支護結構。 PCMW 工方法支護兼具水泥土攪拌樁截水特性與混凝土管樁擋土功能， 相對于通常采用灌注樁+截水帷幕的支護方式， 節約了支護結構的占地空間， 節省建材（鋼材、 混凝土）， 造價比較節約。 PCMW 工法支護可以直接使用已有的機械設備（三軸鉆機， 履帶式吊機等） 及構件（PHC管樁） 進行施工， 并且施工過程快速、 環保。

當前， PCMW 工法已被國內建筑領域的基坑支護工程多次成功采用， 這種支護形式在淤泥、 淤泥質粘土、 砂土和其他軟土地區， 大多應用于城市市區內基坑支護現場受限的項目中， 有很好的工程應用前景。 它的設計、 建設和檢驗要求應該在實踐的基礎上得到進一步的發展和提高。

6.3 SMW 工法深基坑圍護工藝

所謂SMW 工法就是將土與水泥漿液就地混合攪拌， 構筑地下連續墻體的方法， 簡稱SMW 工法。SMW 工法一般分為2 種： 1） 只需原狀土與水泥混合即可； 2） 將芯材置入水泥攪拌體中。 以確保SMW 連續運行， 使用重復套打法進行建設。 SMW工法在深基坑圍護施工中應用較新， 與常規基坑圍護工藝相比， SMW 工法用于基坑圍護， 具有省錢、省時、 效果顯著、 占地少、 擋水效果佳、 基坑穩定性高、 對周邊環境影響較小的優點。 SMW 工法也并非十全十美， 設計和施工中出現了一些問題， 有待進一步改進和解決， 但是從整體上看， 這種工法對圍護結構所體現出來的優勢， 使得其具有很好的應用前景， 其中最引人注目的就是， 施工所用型鋼可循環重復使用， 大大減少施工成本。 就基坑圍護結構而言， SMW 工法顯然利弊共存， 是較為新穎的施工工藝， 在施工成本上有著其它工藝不可比擬的優越性， 同時， 在止水、 抗側向壓力等方面體現了優良的特性。

7 結語

深基坑工程項目建設過程中， 為避免邊坡的位移、 坍塌， 引發安全事故， 支護施工技術的運用是十分必要的。 但是調查研究表明， 有些項目在進行支護施工時， 支護結構設計合理性不足， 施工過程不夠規范， 邊坡修復質量較差， 成孔注漿不合格等，施工者的素質不高， 實際施工和設計之間存在著差距， 沒有達到理想的支護效果。 所以， 支護施工中應該做好設計管理工作、 施工過程管理等、 邊坡的恢復工作， 同時， 應改善成孔注漿的質量， 提高施工人員的素質， 從而改善支護質量。