深基坑支護技術及監測方案

楊佳佳

(北京首華建設經營有限公司，北京 100010)

0 引 言

深基坑支護技術具有較強的專業性和技術性，在土建基礎工程施工中，施工質量對基坑開挖、降水等施工環節產生直接影響，具有重要作用。現代建筑發展到高層化、大型化的階段，基坑支撐技術對建筑業及其應用的深入研究具有推動作用。

1 深基坑支護技術概述

深基坑支護技術的特點是風險大、區域性強、技術含量高、系統性強、支護種類多，尤其是建筑行業，在發展過程中配套結構的種類越來越多。深基坑工程目前在市政工程中施工比較困難，建筑環境也相對復雜，要保證施工質量應選擇合適的深基坑支護技術和支護結構，結合項目的實際需求而定。基坑支護結構常用的有：①放坡、土釘墻、重力式水泥墻等土體加固工程；②排樁、地下連續墻等支擋、拉錨式圍護墻；③支錨系統，如拉錨、內撐等支錨系統。

2 工程概況

黃旗堡污水處理廠位于山東省濰坊市濰坊區黃旗堡鎮東北部，濰河西岸，鎮東環路以西，黃旗堡村東側，北海路西側。目前該處理廠處于運營狀態，其處理污水量為0.5萬m3/d。該工程為改擴建工程，擴建后處理污水量為1萬m3/d；除針對現有的生化池進行改造外，其他既有構筑物拆除，新建其配套設施及構筑物。

2.1 土釘墻支護施工

該工程基坑支護分為A-B、B-C、C-D、D-A共計4個支護段，其中A-B、C-D段為灌注樁支護且外側掛網噴漿，B-C段為1：1自然放坡+掛網噴漿，D-A段為1：0.5和1：03 2級放坡土釘墻支護，由于支護形式多樣，D-A支護段土釘完成后進行邊坡整體掛網噴漿施工。

基坑開挖層支護過程：基坑開挖第一層邊坡支護(邊坡修正土釘施工土釘注漿土釘注漿掛鋼筋網噴面)基坑第二層開挖第二層邊坡支護繼續重復開挖及支護至基坑設計底標高。見圖1。

圖1 土釘墻施工流程圖Fig.1 Soil Nailing Wall Construction Flow Chart

2.2 噴射混凝土施工要求

1)噴射作業前應對機械設備、管路和電纜線路等進行全面檢查及試運轉。

2)材料

(1)鋼筋采用HRB400。鋼材應符合規范要求，不得修改。

(2)噴射混凝土由42.5普通硅酸鹽水泥制成。根據施工時的天氣情況，考慮是否加入適量的加速劑。噴射混凝土的配合比建議為水泥：石子：砂=1：2：2細石混凝土(重量配比)，水灰比宜取0.4～0.45，其中，細骨料采用含泥量小于3 %的中粗砂，粗骨料采用粒徑5～10 mm的碎石。混凝土強度等級不低于C20，1天齡期抗壓強度不應低于8 MPa，3天不低于12 MPa，28天不低于20 MPa。

3)噴射作業

(1)依次進行噴藥操作，由下往上同一區段噴藥順序，一次噴藥完成。

(2)噴射作業時，噴頭垂直于受噴面，并與受噴面保持0.6～1.0 m的距離。

(3)噴射混凝土的回彈率不應大于15 %。

(4)噴混凝土終凝2 h后進行覆蓋保濕或噴水維護，根據溫度情況確定維護時間，但不應小于5d。氣溫低于+5°C時，不得噴水養護。

(5)如采用分層噴射時，后層噴射應在前層混凝土終凝后進行。

(6)在噴涂過程中，應根除和修復分層、蜂窩狀、孔隙、間隙或砂囊等缺陷。

4)鋪設鋼筋網

(1)鋼筋使用前要除去銹。

(2)鋼筋與墻體的間隙為30 mm。

(3)鋼筋網要與插筋等錨定裝置進行牢固的聯結，并加強連接筋的連接，不能在噴射時發生鋼筋晃動的現象。

(4)鋼筋網間的搭接長度應大于300 mm。

5)質量檢測

(1)面層噴涂混凝土要進行現場試塊強度試驗，每500 m2/個噴涂面積不得少于1組，每組不得少于3塊。

(2)噴涂混凝土面層厚度要進行檢測，每500 m2/噴涂混凝土面積應檢測不少于1組，每組不得少于3個檢測點；各試驗點表面平均厚度不小于設計厚度的80 %，最小不小于設計厚度的80 %。

6)凡未盡事宜，按有關規定、規程、規范執行。

2.3 土釘墻施工要求

(1)土釘墻面層施工要求與噴射混凝土要求一致。

(2)施工要求：①按設計要求開挖工作面，修整邊坡，埋設噴射混凝土厚度控制標志；②安設土釘(包括成孔、插筋體、注漿、安設連接件等)；③綁扎、固定鋼筋網，設置加強筋；④坡面(即埋設下水管)設置排水系統；⑤噴涂面層混凝土，保濕或噴水養護均應覆蓋在混凝土終凝2小時后；⑥設置坡頂、坡腳排水系統。

(3)成孔要求：①當地下管線等設施存在于土釘成孔的范圍內時，應找準位置，避開后，再開展成孔作業；②當成洞遇到不明障礙物時，成洞作業應停止，待查明障礙情況后方可繼續成洞，并采取針對性措施；③采用機械成孔工藝，在難成孔的情況下，可采用灌注水泥漿的施工工藝對墻體進行保護或套管進行后續處理。

(4)制作安裝土釘桿身：①使用鋼筋前應將銹跡扶直、去除；②采用搭接焊或幫條焊接的方式連接土釘拉桿，幫條取直徑與土釘相同的鋼筋進行雙面焊接，雙面焊接的搭接長度或帶材長度不得小于釘體直徑的5倍，焊縫厚度不應小于0.3倍，寬度不應小于0.7倍；③土釘成孔后要及時插到桿身上，處理好后再插到桿身上，遇到塌孔和縮頸的情況。放置土釘時要防止扭轉和彎曲，桿身放置的角度要和鉆孔的角度相吻合。

(5)土釘注漿要求：①注漿材料選用水泥漿，水灰比為0.50～0.55。注漿體強度不低于20 MPa；②水泥漿要均勻混合，初凝前要先用一次混合好的水泥漿；③孔內虛土殘余，應在注漿前清除干凈；④注漿時應在距孔底200～250 mm處插入注漿管，并在孔口部位設置由孔底注漿的止漿塞和排氣筒，注漿壓力為0.4 MPa，從注漿管端部到孔底不應超過200 mm；注漿拔管時，應始終將注漿液面埋入注漿管的出漿口，待鮮漿溢出孔口后，再停止注漿；注漿后，液面下降時，就要補漿了。

(6)質量檢測：應檢測土釘的抗拔承載力，應檢測土釘個數不低于總土釘個數的1 %，同一土層應檢測土釘個數不低于3個。不應小于土釘軸向拉力標準值1.3倍的抗拉承載力檢測值。按《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-2012)附錄D的試驗方法進行檢測試驗，在注漿固結體強度達到15 MPa后進行，檢測土釘不合格時擴大檢測數量。

3 深基坑支護施工技術

3.1 施工準備進行深基坑支護

鋼板樁進入基坑底面下的深度、打樁間距、打樁設備等，都需要在鋼板樁深基坑支護施工前進行測算。同時，針對運送到現場的鋼板樁，是否存在大面積銹蝕等問題，還需對其外觀質量進行檢查，并對鋼板樁的強度、剛度等力學性能進行抽樣檢測，對料場堆放的符合要求的鋼板樁進行外觀檢查，一般采用兩點平衡吊裝方式進行鋼板樁裝卸。吊裝前應先檢查吊裝設備安全，下一步施工前還得先進行試吊，試吊過程是將鋼板樁吊至離地0.5 m處再停穩，待穩定后檢查無松垮現象即可執行。此外，在吊運時，一次起重的次數也要嚴格控制，不能太多，以免發生安全事故。

3.2 鋼板樁采用錘擊法施工

研究發現，以蒸汽打樁機、柴油打樁機和振動打樁錘為主的鋼板樁打樁設備是鋼板樁的敲擊設備。但由于深基坑大多位于市中心，為了減少打樁施工的噪聲污染，采用液壓振動打樁機。鋼板樁深基坑支護需要進行壓制，以最大程度保證深基坑支護施工的穩定性，從而確定鋼板樁錘擊強度、打樁方式等。鋼板樁施工要注意幾個環節：①應先進行樁施工，測量放線工作，并準確定位樁的位置。特別是第一個鋼板樁打入后，應自行測量鋼板樁的位置、垂直度和暴露長度，這樣才能保證鋼板樁之間的銜接緊密，才能使板樁的護壁效果和止水效果得到提高；②在打進鋼板樁前，需在鋼板樁鎖口上均勻涂油，以減少拔出時的摩擦阻力；③是在鋼板樁的打入過程中，如發現鋼板樁垂直度偏差大于2 %，需拔除重新打入；④需安排專人指揮，隨時檢查鋼板樁垂直度，復查其位置是否準確；⑤在打鋼板樁的過程中，要保證鋼板樁的定位偏差不超過5 cm，并且在完成鋼板樁墻體穩定性及止水效果檢查后，需要及時對局部漏水的地方進行修補。

3.3 基坑支護監控情況

在深基坑的地基建造過程中，基坑的側壁、底板和周邊建筑都需要實時監控，以確保基坑側壁的安全，對深基坑側壁的變形情況及時掌握，切實保證了施工地基的平穩進行。

3.4 除樁方法

基坑側壁混凝土強度達到設計要求后，需要拆除框架和支座，拉出鋼板樁，完成施工任務。在進行鋼板樁拔樁施工前，需要根據現場的實際情況，按照一定的拔樁順序，制定出有效的拔樁、拔樁作業的方案，制定出合適的拔樁流程。在周邊場地，必須密切關注拉樁的穩定狀態。如發現失穩跡象，必須停止拔樁，對拔樁后留下的樁孔應及時回填，然后壓實，加強穩定性。在目前的高層建筑深基坑鋼板樁拔除工程中，往往會選擇利用設備震動產生的強迫震動，使土體在拔除過程中發生擾動的振錘機械設備來操作，鋼板樁和土體的摩擦粘合度就是用這樣的方法破壞的，再用起吊設備把鋼板樁拔下來就可以了。但利用此法，鋼板樁在拔除過程中會帶出較多的泥土，而采用灌砂、灌水等方法，則能減少泥土帶出的毛病。

4 易出現問題及深基坑支護施工解決辦法

4.1 護墻橫向變形

當基坑開挖較淺時，在基坑周圍土體土壓作用下，由于沒有設置支撐結構而因此圍護墻的橫向變形會隨著開挖深度的增加而增大。它的解決辦法主要有：在圍護結構和支架結構之間增加剛性；對圍護結構加深入土深度；對基坑內被動區的土體，加固采用條形加固和裙形加固2種方式。

4.2 基坑底部隆起

隨著基坑開挖土體的卸載，或由于支護結構插入基坑深度不足，導致其穩定性低下，基坑底部不透水土層自重壓力無法承受下方承壓水頭壓力，基坑底部土體增大。其解決方案主要有：增加圍護結構的土壤深度；對基坑底部土體進行加固；地下水降至基坑以下；增加基坑底板結構。

5 結 語

在注重安全、追求效益的當下，突破技術應用壁壘成為坑基建設部門的主要工作內容，確保支護技術的安全可靠對整個建設工程意義重大。為此，要在4個方面進行實踐革新，也就是說，設計方案科學化，技術管理結構日臻完善，標準和監控完成度統一化，環保節能技術的采用，為深基坑支護施工技術形成具有較高實用性和可行性的基礎上夯實基礎。