關(guān)于深基坑支護施工技術(shù)及常見問題研究

許守華（中國能源建設(shè)集團安徽電力建設(shè)第二工程公司，安徽合肥 230601）

關(guān)于深基坑支護施工技術(shù)及常見問題研究

許守華
（中國能源建設(shè)集團安徽電力建設(shè)第二工程公司，安徽合肥 230601）

深基坑開挖越來越多，深基坑支護難度逐步加大，基坑支護的施工組織設(shè)計方案必須依據(jù)工程地質(zhì)資料進行科學(xué)設(shè)計，其支護方案的優(yōu)劣直接影響工程進度、質(zhì)量和成本。本文首先分析了高層建筑深基坑支護工程施工特點及流程，通過詳細工程案例及操作工藝，進一步闡述了高層建筑深基坑支護的常見問題及控制措施。

高層建筑 基坑支護 施工流程 常見問題

深基坑支護不僅要求確保邊坡的穩(wěn)定，而且要滿足變形控制要求，保證基坑內(nèi)正常作業(yè)安全，而且要防止基坑及坑外土體移動，保證基坑附近建筑物、道路、管線的正常運行。為降低成本及加快進度，業(yè)主、施工單位往往不顧深基坑支護施工的復(fù)雜性和風(fēng)險性，而只看到其臨時性，從而導(dǎo)致高層建筑的深基坑施工工程安全事故時有發(fā)生。做好基坑支護的質(zhì)量控制對保證施工安全、臨近建筑物及施工人員生命、財產(chǎn)安全極其重要。

1　高層建筑深基坑支護工程施工特點及流程

隨著我國建筑的不斷發(fā)展，深基坑施工也向大深度、大廣度方向發(fā)展。基坑施工規(guī)模的加大也直接導(dǎo)致了施工周期變長，施工難度加大。筆者主要對我國高層建筑深基坑支護工程施工特點做如下闡述：

1.1深基坑支護工程施工特點

（1）基坑深度越來越深。現(xiàn)代城市建筑因受到多種因素的影響而逐步向地下空間發(fā)展，例如地下室的層數(shù)由原來的1層，2層發(fā)展到3層，4層或5層，6層，此外基坑開挖深度已達到10m～16m，甚至達到20m左右。

（2）工程地質(zhì)條件及基坑四周環(huán)境越來越復(fù)雜。城市超高層或高層建筑的建址多分布有密集的建筑物及人口，同時與重要交通要道緊密相連，外加建址四周建筑結(jié)構(gòu)較陳舊及管線分布密度較高，所以基坑開挖必須確保基坑自身及四周建筑物的穩(wěn)定性。

（3）基坑支護方法越來越多。現(xiàn)代高層建筑深基坑支護方法主要包括人工挖孔樁、深層攪拌樁、混凝土灌注樁、鋼板樁、預(yù)制樁、錨釘墻、地下連續(xù)墻及各種墻、樁、管、板、撐與錨桿的聯(lián)合支護。

（4）基坑支護的安全隱患越來越大。由于深基坑工程技術(shù)復(fù)雜，涉及范圍廣，事故頻繁，因此在施工過程中應(yīng)進行監(jiān)測，并應(yīng)具備應(yīng)急措施。基坑支護失效勢必引起已有建筑設(shè)施受到破壞，影響著建址四周地下管線、已有房屋及道路的穩(wěn)定性，甚至發(fā)生嚴重的安全事故，造成的經(jīng)濟損失和社會影響往往十分嚴重。所以工程實踐過程必須對深基坑支護結(jié)構(gòu)進行科學(xué)設(shè)計，同時采取必要的支護技術(shù)措施，以確保深基坑支護工程的順利推進。

（5）深基坑支護工程量大、工期緊。由于深基坑開挖深度一般較大，工程量比淺基坑增加很多。抓緊施工工期，不僅是施工管理上的要求，它對減小基坑變形，減小基坑周圍環(huán)境的變形也具有特別的意義。

1.2深基坑支護的施工工藝流程

（1）土層錨桿施工工藝流程。土方開挖→修整邊壁→測量、放線→鉆機就位→接鉆桿→校正孔位→調(diào)整角度→打開水源→鉆孔（接鉆桿）→鉆至設(shè)計深度→沖洗→插錨桿→壓力灌漿養(yǎng)護→裸露主筋除銹→上橫梁→焊錨具→張拉→錨頭（錨具）鎖定。

土層錨桿干作業(yè)施工程序與水作業(yè)鉆進法基本相同，只是鉆孔時不用水沖泥渣成孔，而是將土體順鉆桿排出孔外而成孔。

（2）噴射混凝土面層施工工藝流程。立面子整→綁扎鋼筋網(wǎng)片→干配混凝土料→依次打開電、風(fēng)、水開關(guān)→進行噴射混凝土作業(yè)→混凝土面層養(yǎng)護。

2　工程概況及操作工藝

擬建某工程基坑開挖深度約14.85m，為保證建筑基坑邊坡穩(wěn)定及安全，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況對基坑邊坡采用土釘墻及預(yù)應(yīng)力錨桿和排樁支護方案，土釘墻面層為內(nèi)掛一層φ6@200×200鋼筋網(wǎng)，外噴C20細石混凝土。本文主要就南北邊坡進行探討，采用土釘墻及預(yù)應(yīng)力錨桿支護（如圖1-5）。

2.1錨桿及土釘墻支護（南、北邊坡）

該基坑邊坡高度12.0m，采用土釘噴錨支護方案，有效支護高度12m，設(shè)置土釘8排，放坡坡比1：0.2，土釘孔直徑130mm、傾角15°，土釘水平間距1.5m，以梅花形布置。

土釘水平間距為1.5m，與水平方向夾角15°，孔徑0.13m，孔內(nèi)置筋見剖面圖，托架間距為2.0m。土釘個數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。

孔內(nèi)注漿用M15水泥砂漿，采用壓力注漿，摻入水泥用量7%的膨脹劑。土釘墻面層為噴射細石砼，厚度為100±20mm，強度等級為C20，并摻入水泥用量3%的速凝劑。網(wǎng)面筋采用一層φ6@200×200的鋼筋網(wǎng)。

2.2操作工藝

（1）基坑開挖。基坑開挖應(yīng)按設(shè)計規(guī)定以每2.5m為一層，分段開挖，做到隨時開挖，隨時支護，隨時噴混凝土，在完成上層作業(yè)面的錨桿預(yù)應(yīng)力張拉或土釘與噴射混凝土以前，不宜進行下一層土的開挖。當(dāng)上一層土釘或錨桿未完時，允許在距離四周邊坡10m的基坑中部自由開挖，但應(yīng)注意與分層作業(yè)區(qū)的開挖相協(xié)調(diào)；嚴禁邊壁出現(xiàn)超挖或造成邊壁土體松動或擋土結(jié)構(gòu)的破壞。

（2）排水。錨桿、土釘支護宜在排除作業(yè)層地下水的情況下進行施工。基坑南側(cè)坡頂?shù)孛娌捎肅20混凝土硬化至圍墻腳部；基坑北側(cè)坡頂向外延伸2m范圍內(nèi)用C20混凝土硬化，并且里高外低，便于徑流遠離邊坡。坡頂排水溝與基坑邊緣的距離為2.0m，溝底和兩側(cè)找平砂漿中摻入5%的防水劑。

（3）鉆孔和錨桿制作。鉆孔前先放線定位，保證土釘位置正確，鉆孔深度要比設(shè)計深度多100mm～200mm，以防止孔深不夠。錨桿應(yīng)由專人制作，接長應(yīng)采用幫條焊，為使錨桿置于鉆孔的中心，應(yīng)在錨桿上每隔2000mm設(shè)置定位托架一個；鉆孔完畢后應(yīng)立即安插錨桿以防塌孔，為保證非錨固段可以自由伸長，可在錨固段和自由段之間設(shè)置堵漿器，并用PVC管套住自由段。

（4）注漿。孔內(nèi)注漿用M15水泥砂漿，采用壓力注漿，摻入水泥用量7%的膨脹劑。注漿前要用水引路潤濕輸漿管道；灌漿后要及時清洗輸漿管、灌漿設(shè)備；灌漿后自然養(yǎng)護不少于7d，待強度達到設(shè)計強度的75%時方可進行張拉工藝；在灌漿體硬化之前，不能承受外力或由外力引起的錨桿移動。

（5）噴射混凝土。鋼筋網(wǎng)應(yīng)在噴射一層混凝土后鋪設(shè)，鋼筋保護層厚度不宜小于20mm。鋼筋網(wǎng)片可用插入土中的鋼筋固定，在混凝土噴射時應(yīng)不出現(xiàn)移動。

鋼筋網(wǎng)片采用φ6@2 0 0×2 0 0綁扎而成，網(wǎng)格允許偏差為10mm，鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時每邊的搭接長度為200mm。噴射混凝土為細石混凝土，厚度為100±20mm，強度等級為C20；為加強支護效果，在噴射時摻入3%的速凝劑。在噴射混凝土初凝2h后方可進行下一道工序，此后應(yīng)連續(xù)噴水養(yǎng)護5～7d。

3　深基坑工程施工常見問題研究

近年來，隨著大基坑工程的要求越來越高，隨之出現(xiàn)的問題也越來越多。下面將就深基坑工程存在的幾個問題進行討論：

3.1深基坑工程設(shè)計階段存在的問題

（1）基坑工程結(jié)構(gòu)選型不合理。深基坑工程的支護結(jié)構(gòu)大致可以分為樁式和墻式兩種，而樁式的支護結(jié)構(gòu)又可以分為連續(xù)的板樁結(jié)構(gòu)和分離的排樁結(jié)構(gòu)，板樁結(jié)構(gòu)因為它的特點目前使用較少，而分離的排樁目前大量地運用在無地下水或者允許坑外降水或者設(shè)置止水帷幕的工程。墻式支護結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻。

（2）基坑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計土壓力的確定。隨著巖土力學(xué)理論的發(fā)展，提出了多種計算理論和方法，目前的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般都以古典的庫倫公式或朗肯公式作為計算土壓力的基本公式。由于土的物理力學(xué)指標的空間各向異性，導(dǎo)致使用這些力學(xué)指標時的不確定性。

3.2深基坑工程施工階段存在的問題

（1）施工過程與施工設(shè)計的差別大。在深基坑中需要支護施工時，會用到深層攪拌樁，但其水泥摻量會不夠，這就影響水泥土的支護強度，進而使得水泥土發(fā)生裂縫，另外，在實際施工中，偷工減料的現(xiàn)象也時常發(fā)生，深基坑挖土設(shè)計中常常對挖土程序有所要求來減少支護變形，并進行圖紙交底，而實際施工中往往不管這些，這往往就會造成偷工減料現(xiàn)象的發(fā)生。深基坑開挖是一個空間問題。傳統(tǒng)的深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計是按平面應(yīng)變問題處理的。在未能進行空間問題處理之前而需按平面應(yīng)變假設(shè)設(shè)計時，支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)開挖空間效應(yīng)的要求。這點在設(shè)計與實際施工相差較大，也需要引起高度的重視。

（2）土層開挖和邊坡支護不配套。在施工過程中協(xié)調(diào)管理的難度大，土方施工單位搶進度，拖延工期，開挖順序較亂，特別是雨天期間施工，甚至不顧擋土支護施工所需要工作面，留給支護施工的操作面幾乎是無法操作，時間上也無法去完成支護工作，對屬于巖土工程的地下施工項目，資質(zhì)限制不嚴格，基坑支護工程轉(zhuǎn)手承包較為普遍，一些施工單位不具備技術(shù)條件，為了追求利潤而隨意修改工程設(shè)計，降低安全度。現(xiàn)場管理混亂，以致出現(xiàn)險情，未做到信息化施工和動態(tài)化管理。這也是深基坑支護施工中常見的問題之一。

（3）邊坡修理不達標。一般深基坑在開挖時均使用機械開挖、人工簡單修坡后即開始擋土支護、初噴工序。而在實際開挖時，由于施工管理人員不到位，技術(shù)交底不充分，分層分段開挖高度不一，挖機操作手的操作水平等因素的影響，使機械開挖后的邊坡表面平整度、順直度極不規(guī)則，而人工修坡時不可能深度挖掘，只能就機挖表面作平順修整，沒有經(jīng)過嚴格檢查驗收就開始初噴，因此會出現(xiàn)超挖和欠挖現(xiàn)象。

4　高層建筑深基坑支護施工質(zhì)量控制要點

4.1重視前期地質(zhì)勘察工作

要熟悉并掌握工程的地質(zhì)勘察報告，熟悉基坑開挖地的地形、地貌和地質(zhì)特點，分析深基坑可能導(dǎo)致邊坡土體滑坡的各種可能，對影響邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵地段、地層和土質(zhì)技術(shù)指標做到心中有數(shù)。由于地質(zhì)勘察資料不一定很詳細而且與實際情況往往有出入，在基坑開挖中還要經(jīng)常比對現(xiàn)場的地質(zhì)情況，與地質(zhì)勘察報告差異很大時要及時書面告知建設(shè)單位，由建設(shè)單位通知勘察和設(shè)計單位，必要時調(diào)整施工組織設(shè)計。

4.2土方開挖的質(zhì)量控制

基坑支護施工要與挖土互相配合，合理安排工序及工期。土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計相一致，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則，減少開挖過程中原土體的擾動范圍，縮短基坑開挖卸荷后無支撐的暴露時間，對稱開挖，均衡開挖，合理利用土體自身在開挖過程中控制位移的能力。基坑開挖過程中，應(yīng)防止碰撞支護結(jié)構(gòu)、工程樁或擾動基底原始土層。發(fā)生異常情況時，應(yīng)立即停止挖土，并應(yīng)立即查清原因和采取措施，方可繼續(xù)挖土。

4.3深基坑周圍土體止水效果的控制

在地下水位較高的地區(qū)，地下水對深基坑工程施工帶來的危險程度是相當(dāng)高的。地下水的來源一般為上層滯水、潛水、承壓水、雨水及基坑周圍的滲漏管道水，由于水的來源復(fù)雜，枯水期和豐水期水位變化的影響，在制定止水方案時應(yīng)從深基坑工程的防水、降水和排水3個方面考慮，根據(jù)地質(zhì)勘察部門提供的地質(zhì)資料，深入分析地下水的成因，了解深基坑周圍環(huán)境，對周邊有建筑基坑，宜采用以堵為主，抽水為輔，否則會導(dǎo)致基坑周圍土體與水體的流失，使建筑物不均勻沉陷，甚至發(fā)生坑底流沙、管涌等現(xiàn)象，增大了處理難度，拖延了工期，反之，以降水為主。

5　結(jié)語

隨著高層建筑的發(fā)展，大基坑工程的要求越來越高，隨之出現(xiàn)的問題也越來越多。由于地質(zhì)條件的不確定性，基坑開挖地質(zhì)情況與地質(zhì)勘察報告略有不同，施工單位必須在基坑開挖過程中根據(jù)地質(zhì)條件的變化，及時同施工單位調(diào)整和改進基坑支護施工方案，確保深基坑的施工安全。

［1］王志新，卜曉翠.深基坑支護的設(shè)計與施工［J］.山西建筑，2012.33.

［2］辛國品.建筑工程施工中深基坑支護的施工技術(shù)管理［J］.城市建筑，2013.14.