建筑工程深基坑支護(hù)的影響因素和處置方法分析

王曉斌　妙少軍

摘要：在簡述建筑工程深基坑支護(hù)重要性的基礎(chǔ)上，首先闡述深基坑支護(hù)的主要影響因素，進(jìn)而闡述了深基坑支護(hù)在勘察設(shè)計、施工準(zhǔn)備、支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工方法、土方挖掘和現(xiàn)場管理、地下水防治、全過程檢測監(jiān)督等方面的重點處置方法，可供從事建筑工程深基坑支護(hù)施工的技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；深基坑；支護(hù)施工；影響因素；處置方法

1? ?深基坑支護(hù)的重要性

深基坑支護(hù)的主要作用，是為了保證深基坑地下結(jié)構(gòu)的施工安全，保證深基坑周邊的地面建筑物和地下結(jié)構(gòu)的安全。深基坑支護(hù)大都是臨時結(jié)構(gòu)，其安全系數(shù)相對較小、風(fēng)險較大。基坑支護(hù)工程施工涉及范圍廣、變化因素多，容易發(fā)生安全事故和影響施工質(zhì)量，為此需要分析深基坑支護(hù)的主要影響因素，并提出重點處置方法。

在深基坑工程施工過程中，若存在不符合深基坑支護(hù)要求的問題，將嚴(yán)重影響深基坑工程進(jìn)度和質(zhì)量，極易發(fā)生塌方等事故，嚴(yán)重威脅施工人員的生命安全。因此必須結(jié)合深基坑工程施工的實際情況進(jìn)行分析研究，及時發(fā)現(xiàn)不利的影響因素并加以解決。

2? ?主要影響因素

深基坑支護(hù)的影響因素是全方位、多方面的，本文主要從勘察設(shè)計、施工準(zhǔn)備、支護(hù)結(jié)構(gòu)施工、土方挖掘、地下水防治等方面進(jìn)行分析。

2.1? ?勘察設(shè)計不到位

建筑工程的深基坑在軟土層、砂層、流砂層、地下水位高等復(fù)雜地質(zhì)條件下施工時，如果對建筑工程深基坑及其周邊的勘察不到位，就會造成深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、土體不穩(wěn)定、止水結(jié)構(gòu)泄漏、地面建筑物和地下構(gòu)筑物受損。

深基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、時空布局、施工方案等方面存在缺陷，均會對深基坑支護(hù)產(chǎn)生不利影響。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)需要承受深基坑側(cè)壁被支護(hù)土體壓力，在設(shè)計深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)時，如果對土體和地下水的壓力測算過小，會造成支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度偏小，導(dǎo)致深基坑地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生質(zhì)量和安全隱患。

在深基坑土方挖掘過程中，如果不根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)情況進(jìn)行分析，或處置不當(dāng)，就有可能發(fā)生深基坑位移、滲漏和坍塌事故，甚至造成鄰近建筑物不均勻沉降、道路和地下管網(wǎng)產(chǎn)生破裂，以致影響施工進(jìn)度。

2.2? ?施工準(zhǔn)備不充分

施工準(zhǔn)備不充分包括：深基坑測量放線不準(zhǔn)確；地面清表不符合要求；圍擋設(shè)置不合理；配電設(shè)備未及時安裝；原材料和施工機(jī)械設(shè)備配備有問題，原材料質(zhì)量和機(jī)械設(shè)備技術(shù)性能不合格；未在深基坑外側(cè)修筑邊坡或擋土圍堰；未對參與施工的人員進(jìn)行安全技術(shù)交底等。上述問題均會影響施工進(jìn)度，甚至引發(fā)安全、質(zhì)量事故。

2.3? ?支護(hù)結(jié)構(gòu)有缺陷

如果深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量存在問題，就有可能造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、位移或損壞，導(dǎo)致深基坑的側(cè)壁坍塌、地下結(jié)構(gòu)施工停頓、施工人員傷亡，進(jìn)而引起地面鄰近建筑物產(chǎn)生沉降、道路和地下管線受到破壞。

鉆孔作業(yè)不規(guī)范、鉆孔深度不到位、孔底殘渣清理不徹底、泥漿配比不合格、成孔注漿不及時等，均會對支護(hù)樁的施工質(zhì)量帶來不利影響，進(jìn)而會對深基坑的安全施工帶來嚴(yán)重威脅。例如支護(hù)樁的嵌入深度不足、樁徑過小、鋼筋籠配筋直徑偏小，均會造成支護(hù)結(jié)構(gòu)損壞，導(dǎo)致深基坑邊坡失穩(wěn)甚至塌陷。

設(shè)置內(nèi)支撐是深基坑安全施工的重要保障，如果鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐的鋼材或加工質(zhì)量有問題，鋼筋混凝土內(nèi)支撐的鋼筋質(zhì)量和混凝土配比有問題，內(nèi)支撐的格構(gòu)柱或與其周邊的連接部位有問題，以及圈梁設(shè)計和內(nèi)支撐布置不合理，均會對深基坑的施工安全和質(zhì)量帶來嚴(yán)重后果。

2.4? ?土方挖掘無章法

深基坑的土方挖掘需要按照土方挖掘施工方案，采取分層開挖方法。應(yīng)當(dāng)結(jié)合深基坑的地質(zhì)狀況決定每層挖土厚度，不可超過每層挖土厚度，以避免造成深基坑側(cè)壁土壓力迅速增大，導(dǎo)致深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)被破壞、側(cè)壁土方坍塌。

土方挖掘順序也要按照土方挖掘施工方案組織實施。土方挖掘順序不當(dāng)，也會引起基坑局部變形，位移過大，導(dǎo)致基坑側(cè)壁坍塌。如果某局部挖土過深，容易造成這一處支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力較為集中，導(dǎo)致該支護(hù)結(jié)構(gòu)被破壞，從而引起該部位坍塌。

深基坑的絕大部分土方施工，均須使用挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸汽車等工程機(jī)械進(jìn)行挖掘、裝載和運(yùn)輸，如果這些設(shè)備在作業(yè)過程中違反安全操作規(guī)程和深基坑作業(yè)要求，就有可能造成深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)被損壞，給深基坑安全施工帶來嚴(yán)重影響。

2.5? ?地下水防治有問題

地下水包括土層滯留水、地表水、雨水、松散地層滲入水等。排除地下水是深基坑施工的一項重要措施，如果不能及時排除地下水，就會給深基坑的正常施工帶來不利影響。地下水滲透具有破壞作用，深基坑外側(cè)土體在水壓力作用下，會產(chǎn)生土體流失現(xiàn)象，從而引起深基坑坍塌。由于深基坑外側(cè)水壓力及土壓力的存在，再加上基坑底部土質(zhì)不好，極易將深基坑底面頂裂，造成管涌現(xiàn)象，給深基坑正常施工帶來不利影響。

值得注意的是，排除深基坑地下水、降低地下水位，可能引起深基坑周邊地面沉降。這是因為隨著深基坑水位的下降，深基坑側(cè)壁不斷滲水，其外側(cè)地下水在不斷下降，深基坑周圍的土體會產(chǎn)生固結(jié)，從而引起深基坑周邊地面發(fā)生沉降。

3? ?重點處置方法

3.1? ?做好勘察設(shè)計工作

要做好深基坑支護(hù)工程的施工，首先需要做好勘察設(shè)計工作。通過勘察、測量，查明深基坑工程用地及其周邊地區(qū)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況，合理選用地質(zhì)報告中的各土層參數(shù)，對土體的粘聚力及土壓力模式分別進(jìn)行計算，選用經(jīng)濟(jì)、可行、合理的計算結(jié)果，出具切實可行的地質(zhì)勘察報告。

要根據(jù)地質(zhì)勘察報告，精心設(shè)計深基坑支護(hù)、土方挖掘、降水等施工方案，并預(yù)測可能產(chǎn)生的變化及其后果。同時要制定應(yīng)急預(yù)案，做好施工過程中的各項防范工作。

3.2? ?完善施工準(zhǔn)備工作

3.2.1? ?制定應(yīng)急預(yù)案

深基坑支護(hù)工程施工周期長，施工內(nèi)容包括從土方開挖到完成地面以下的全部施工項目，因此涉及施工安全的影響因素很多，且安全事故具有突發(fā)性。因此必須制定符合深基坑支護(hù)施工和地下結(jié)構(gòu)施工全過程所需的應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案。

3.2.2? ?常規(guī)準(zhǔn)備工作

在深基坑正式開工之前，需要開展的準(zhǔn)備工作包括：按照施工圖紙，在施工區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測量放線、地面清表、圍擋設(shè)置、安裝配電設(shè)備；按照施工進(jìn)度配備原材料和施工機(jī)械設(shè)備，檢查原材料質(zhì)量；檢驗機(jī)械設(shè)備的技術(shù)性能；對施工和操作人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。上述各項項準(zhǔn)備工作必須周到細(xì)致、準(zhǔn)確無誤。

3.2.3? ?挖掘前的準(zhǔn)備工作

為了便于挖掘施工，在深基坑土方正式挖掘之前，需要在深基坑外側(cè)修筑邊坡，并在邊坡表面噴灑混凝土砂漿。為了防止地面水流入深基坑，需在深基坑邊坡外圍設(shè)置擋土圍堰，用于防止地表水流入深基坑。深基坑周圍的邊坡施工由挖掘機(jī)加人工修補(bǔ)完成，深基坑邊坡外圍的圍堰由裝載機(jī)和人工配合完成。

3.3? ?選擇適宜的支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工方法

深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)有多種類型，可分為加固型和支擋型。鋼筋混凝土灌注樁、鋼筋混凝土攪拌樁、高壓噴射樁、鋼板樁等，屬于加固型，地下連續(xù)墻、排樁等屬于支擋型。為了防止坍塌，對于過深的基坑，還需要設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)或者鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐。

3.3.1? ?坑壁支護(hù)

不同類型的支護(hù)結(jié)構(gòu)有各自的適用條件，要根據(jù)建筑工程性質(zhì)和規(guī)模、深基坑的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的具體情況，進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)施工方案的比較和分析。通常嗎，選擇既可承擔(dān)深基坑側(cè)壁土體壓力和地下水壓力，又可防止地下水滲漏的支護(hù)結(jié)構(gòu)，達(dá)到既能保證深基坑施工安全和質(zhì)量，又能降低施工成本的目的。

對于深基坑的鋼筋混凝土灌注樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，其鉆孔深度確定、孔底殘渣清理、泥漿配比、鋼筋配置、成孔注漿等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須按照施工方案組織施工。對于地下連續(xù)墻等支擋結(jié)構(gòu)，其成槽深度確定、槽底殘渣清理、泥漿配比、鋼筋配置、成槽注漿等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也必須按照施工方案組織施工。

3.3.2? ?內(nèi)支撐

較長、較寬、較深的基坑，在采取加固型支護(hù)結(jié)構(gòu)的同時，須設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)或者鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐，并按照“先撐后挖”的順序組織施工。單層內(nèi)支撐需要與支護(hù)樁的蓋梁緊密連接，多層內(nèi)支撐還需要與支護(hù)樁中部圍檁緊密連接。

鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐要嚴(yán)格按照加工圖紙規(guī)定結(jié)構(gòu)、尺寸和技術(shù)要求，進(jìn)行加工并檢驗加工質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐兩端與支護(hù)樁蓋梁上的牛腿連接要牢固。鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐一端的伸縮機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)其與支護(hù)樁的預(yù)應(yīng)力，應(yīng)做到調(diào)節(jié)、固定有效。

要嚴(yán)格按照施工圖紙規(guī)定的鋼筋規(guī)格、尺寸和焊接技術(shù)要求制作鋼筋籠，鋪設(shè)底模和制配側(cè)模，并控制混凝土配比，做好混凝土試件送檢并合格后，再進(jìn)行混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)。鋼筋混凝土內(nèi)支撐與支護(hù)樁的蓋梁同時施工，其鋼筋連接在一起并同時澆筑。在設(shè)置內(nèi)支撐深基坑內(nèi)的適當(dāng)位置，設(shè)立豎向支撐即格構(gòu)柱。內(nèi)支撐的格構(gòu)柱應(yīng)按照施工方案的要求進(jìn)行布置和施工，以防止內(nèi)支撐變形影響支撐效果。

3.3.3? ?其他支護(hù)

深基坑地下結(jié)構(gòu)工程的工期較長，對地下水豐富的深基坑，為此應(yīng)采取防滲、截滲等防水措施。要對裸露的坑壁采取錨桿、土釘、噴射混凝土等方法進(jìn)行支護(hù)。深基坑挖掘和支護(hù)結(jié)構(gòu)完成施工后，應(yīng)及時進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)和安裝工程的施工。在施工過程中，應(yīng)隨時檢查坑壁的穩(wěn)定情況，及時做好橫向支護(hù)。

3.3.4? ?支護(hù)結(jié)構(gòu)拆除

深基坑內(nèi)支撐及其格構(gòu)柱，應(yīng)在坑內(nèi)建筑物梁、板、柱結(jié)構(gòu)及換撐結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計要求強(qiáng)度后，按照“先托后拆”的順序和“對稱拆除”的方法組織拆除施工。拆撐和換撐順序應(yīng)滿足現(xiàn)場實際工況需求，并結(jié)合支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的監(jiān)測結(jié)果予以實施。

應(yīng)按照深基坑土方回填順序，自下而上逐層拆除內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)。內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)拆除與土方回填，應(yīng)做到隨拆隨填，必要時對坑壁支護(hù)結(jié)構(gòu)采取臨時加固措施。一般情況下，深基坑側(cè)壁支護(hù)結(jié)構(gòu)可以保留、不予拆除。

3.4? ?有序組織土方挖掘

3.4.1? ?土方挖掘

完成深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工，待鋼筋混凝土內(nèi)支撐強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐按設(shè)計要求施加預(yù)應(yīng)力后，方可按照施工方案規(guī)定的順序和參數(shù)。采取分層、分段、限時、對稱挖掘的方法組織土方挖掘施工，嚴(yán)禁提前進(jìn)行土方挖掘和土方超挖。

基坑土方開挖時，應(yīng)按照土方挖掘施工方案并結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)的實際情況和特點，選擇具體、合理的挖掘順序和分層挖掘的厚度，使土體壓力分散釋放。對稱挖掘要從兩邊向中心同時開挖，或由中心向兩邊、四周同時開挖，以使支撐應(yīng)力通過內(nèi)支撐相互抵消。采用上述挖掘方法，能預(yù)防支護(hù)結(jié)構(gòu)因局部應(yīng)力集中而造成土體失穩(wěn)，保證深基坑整體的穩(wěn)定性。

3.4.2? ?現(xiàn)場管理

深基坑土方的挖掘、裝載和運(yùn)輸需使用挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸汽車等工程機(jī)械，施工人員要對上述工程機(jī)械的操作人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，防止其在作業(yè)過程中違規(guī)作業(yè)。嚴(yán)禁工程機(jī)械碰撞支護(hù)樁、內(nèi)支撐、格構(gòu)柱、圍檁（圈梁）、錨桿等深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，不得在深基坑內(nèi)支撐上放置重物。

3.5? ?防治地下水

對深基坑地下水的防治，應(yīng)選用合理的排水降水方法。深基坑排水降水有多種方法，如明溝排水、井點降水、大口徑管井排水等。上述方法各有其技術(shù)特點和適用條件，應(yīng)當(dāng)根據(jù)深基坑的施工特點、水文地質(zhì)條件、周邊建筑物情況等，選用合理、經(jīng)濟(jì)、可行的排水降水方法，同時配備防止土體固結(jié)和地面沉降的具體措施，方可預(yù)防深基坑周邊建筑物、地下管線等結(jié)構(gòu)受到不良影響。

為了防治地下水，可根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況采取地下水回灌、隔水帷幕等預(yù)防措施。還可針對地面可能發(fā)生沉降的跡象，采取地下連續(xù)墻、鋼板樁、深層攪拌樁、注漿加固等應(yīng)急措施形成隔斷墻，防止深基坑周邊地面產(chǎn)生沉降。

3.6? ?全過程監(jiān)測監(jiān)督

在建筑工程的深基坑內(nèi)部進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，屬于高危工程項目，其支護(hù)結(jié)構(gòu)必須牢固可靠。為了使深基坑內(nèi)部的施工項目順利進(jìn)行，確保施工安全和質(zhì)量，除了必須采取上述處置方法以外，還必須對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全過程檢測和監(jiān)督。

要重點做好整個支護(hù)結(jié)構(gòu)的觀察、檢測、預(yù)測、預(yù)防工作，確保各個支護(hù)結(jié)構(gòu)完好不發(fā)生形變。要做好檢測、監(jiān)督記錄，對發(fā)現(xiàn)的問題提出處置意見。通過加強(qiáng)施工現(xiàn)場的檢測監(jiān)督，落實深基坑各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量、安全指標(biāo)，達(dá)到提高施工質(zhì)量、確保施工安全的目的。

4? ?結(jié)束語

建筑工程深基坑支護(hù)和地下結(jié)構(gòu)工程的影響因素，貫穿于深基坑施工的全過程，應(yīng)當(dāng)抓住深基坑支護(hù)和地下結(jié)構(gòu)施工的主要矛盾，確保在重大問題上不出現(xiàn)差錯，并在此基礎(chǔ)上深入細(xì)致地落實各項具體措施，方可優(yōu)質(zhì)、安全、高效、順利地完成施工任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳先明.巖土工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2019，46（2）：161-162.

[2] 郭月亮.談巖土工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)措施[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2018（17）：193-194+197.

[3] 李德斌，程雪瑩.深基坑支護(hù)工程施工技術(shù)管理的方法[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（13）：2236.