土建基礎施工中深基坑支護技術工藝分析探討

陳 亮 陳 爽 董 行

中交一公局第三工程有限公司

1 前言

近年來，深基坑支護技術日漸純熟，防護效果逐步突顯，滑坡、坍塌等安全事故的發(fā)生幾率呈現(xiàn)出明顯的下降態(tài)勢。在實際施工過程中，工程技術人員也積極借鑒先進的技術經(jīng)驗，并結合土建工程項目所處的地理位置、地質(zhì)條件與建筑規(guī)模等信息，不斷對支護技術進行創(chuàng)新，在確保施工質(zhì)量與安全的前提下，提高了施工進度。

2 深基坑支護主要技術類型

2.1 高壓旋噴樁技術

高壓旋噴樁技術工藝適用于淤泥質(zhì)土、可塑黏性土、砂土、黃土及碎石土等土建基礎。技術工藝流程包括：測量放線、確定孔位、鉆機鉆孔、下噴射管、攪拌制漿、給水供氣、噴射注漿、冒漿、旋擺提升、成樁成墻、充填回灌。在鉆機鉆孔階段，鉆孔口徑需要大于噴射管外徑20mm～50mm，以保證在噴射漿體時能夠正常返漿、冒漿，同時，為了確保鉆孔垂直，每鉆進5m的深度，需要用水平尺測量機身水平與立軸垂直一次，當鉆孔深度小于30m時，孔斜率不得大于1%。在噴射注漿階段，如果噴射過程因故中斷后，在恢復噴射時，必須進行復噴，復噴的搭接長度不得小于0.5m。如果孔內(nèi)出現(xiàn)漏漿情況，應停止提升，直到不漏漿時，繼續(xù)提升。高壓噴射注漿結束后，應當及時清洗灌漿泵及輸漿管路，防止噴嘴或者管路堵塞。

2.2 鉆孔灌注樁技術

鉆孔灌注樁技術工藝適用于粘性土、砂土、礫卵石、碎石、巖石等土建基礎。根據(jù)護壁形成方式的不同，可以分為泥漿護壁施工法以及全套管施工法。泥漿護壁施工法的工藝流程是：場地平整、制備泥漿、埋設護筒、安裝鉆機、鉆機成孔、清孔、放置鋼筋籠、灌注混凝土、拔出護筒。全套管施工法的工藝流程是平整場地、搭建工作臺、安裝鉆機、壓套管、鉆進成孔、放置鋼筋籠、放置導管、澆注混凝土、拉拔套管。全套管施工法適用范圍廣，在各種土質(zhì)的地基中均可使用，而且能夠建造比預制樁直徑大的多的混凝土樁，但是，由于在灌注混凝土時，始終處于泥水當中，這就增加了混凝土質(zhì)量的控制難度，另外，全套管施工法耗費時間長，成孔速度慢，在鉆孔過程中產(chǎn)生的泥渣極易對周邊環(huán)境造成污染[1]。

2.3 地下連續(xù)墻技術

地下連續(xù)墻技術工藝適用于基坑深度大于10m的軟土地基或者砂土地基當中，主要工藝流程包括：導墻、泥漿護壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墻段接頭處理等。在導墻施工中，導墻的深度一般控制在1.2m～1.5m 之間，墻頂高出地面10cm～15cm，這樣能夠有效防止地表水流入地基導致泥漿質(zhì)量下降。在成槽施工中，施工機械的選擇至關重要，對于軟土質(zhì)，地基深度在15m以上時，選用普通導板抓斗，對于密實的砂層或者礫土層選用多頭鉆或加重型液壓導板抓斗，對于大顆粒卵礫石土層通常選用沖擊鉆。地下連續(xù)墻支護技術施工噪聲小，墻體剛度大，防滲性能好，是深基坑支護施工中較為常用的一種技術類型。

2.4 土釘墻支護技術

土釘墻支護技術適用于具有一定粘結性的粘性土、粉土、黃土或者砂土地基當中，土釘類型主要分為鉆孔注漿型、直接打入型以及打入注漿型三類。在施工過程中，土釘墻墻面的坡度不得大于1：0.2，土釘?shù)拈L度通常是開挖深度的0.5～1.2 倍，間距保持在1m～2m 左右，與水平在的夾角介于5°～20°之間，土釘鋼筋的直徑宜為16mm～32mm，一般選用HRB400、HRB500 級的鋼筋，土釘墻噴射混凝土面層配置的鋼筋網(wǎng)直徑宜在6mm～10mm 之間，間距宜為150mm～300mm之間，混凝土強度不得低于C20，混凝土面層厚度不得小于80mm。土釘墻支護技術的特點是施工設備簡單、施工效率高、施工工期短、投入成本低、施工噪聲小，并且對周圍其他建筑不會產(chǎn)生負面影響。

3 土建基礎施工中深基坑支護技術工藝應用案例

下面針對土釘墻支護技術在土建基礎施工中的實際應用案例，對深基坑中的土釘墻支護技術要點以及應用效果予以闡述。

3.1 工程概況

該民用住宅的樓高為16 層，建筑高度為60.50m，總建筑面積為16998m2，土建基礎采用鉆孔灌注樁，設一層地下室，基坑的開挖深度為自然地坪下6.1m，開挖面積為61m×28m，主體建筑為磚混結構，基底埋深2m，與基坑的距離為6m～10m。該住宅樓所處位置的地下水位深度為9.2m～11.0m，地基開挖土層自上至下依次為雜填土、黏土層、中細砂、中粗砂。其中歷史遺留建筑垃圾層的平均厚度為1.1m，黏土層的平均厚度為3.6m，中細砂土層的平均厚度為2.7m，中粗砂的總厚度為14m。經(jīng)過實地勘測及反復研究決定，該項目土建基礎中的深基坑支護施工采用土釘墻技術工藝。

3.2 土釘墻參數(shù)設定

遵照施工組織設計與施工圖紙要求，該民用住宅地基基坑側壁的安全等級為三級，重要性系數(shù)為γ0=0.9，根據(jù)土釘支護技術規(guī)程的設計方法，對土釘墻各部件進行參數(shù)設定，驗算結果如下：基坑邊坡的角度為70°，土釘長度為3m～4m，釘體選用50×50×5mm 的角鋼，土釘?shù)脑O置形式分為兩種，一種是直擊法，即直接將土釘打入土層當中，向下傾斜的角度為5°，另一種是采取鉆孔注漿的方法形成土釘，鉆孔直徑為60mm，向下傾斜的角度為20°，灌注的水泥漿強度為M10級。土釘?shù)乃脚c豎向間距的取值均為1.2m，面層噴射的水泥砂漿厚度為80mm，砂漿等級為M20，鋼筋網(wǎng)的直徑為6mm，面積為200×200mm。

3.3 土釘墻技術工藝流程

該民用住宅土建基礎中的土釘墻支護工藝流程主要包括基面開挖、布設鋼筋網(wǎng)、制作土釘、土釘設置、噴射面層砂漿以及面層養(yǎng)護。首先是基層開挖工序，挖掘機械選用反挖掘機，并遵循“逐層開挖”的原則，每一層的開挖深度為3m，工作面長度為10m～15m，為了保證平整度以及受噴面的放坡角，在挖掘過程中應當預留出10cm～20cm的土層，并通過人工削坡的方式，將坡角控制在70°左右，這樣，能夠給施工作業(yè)留有足夠的作業(yè)空間，為支護施工的順利展開提供有利條件。在制作土釘時，選用選用50×50×5mm 的角鋼，而鋼筋網(wǎng)下料編扎成6×3.1m 的鋼筋網(wǎng)片，土釘一端切割成尖錐狀，這樣有利于土釘植入土層[2]。在施工過程中，基坑上層的黏土與粉質(zhì)土層，采用鉆孔注漿土釘，排布形式按照梅花形來布設孔位，鉆孔機選擇輕便式的鑿巖鉆孔機，并利用特制的螺旋形鉆頭，當鉆孔工序結束后，借助于空壓機將冷風吹入孔內(nèi)，以達到清除孔內(nèi)雜物的目的，鉆孔清理完畢，方可植入土釘，并將土釘送入孔底，當土釘觸及底基時，應當抽回一定距離，使外露的土釘長度足夠噴射面層厚度。土釘安裝就位后，采用重力式灌注法向基坑內(nèi)灌注砂漿，漿液順著V型槽緩緩流入鉆孔，也可以借助灌漿管完成該道工序。對于基坑下層的砂質(zhì)土層，則選用長度為3m的土釘，利用錘擊法，將角鋼土釘錘入土體，在人工錘擊時，應掌握好力道與錘擊角度，避免角度傾斜導致土釘端頭出現(xiàn)劈裂現(xiàn)象。

當基坑內(nèi)土釘設置完畢后，將預制好的鋼筋網(wǎng)掛在外露的土釘上，同時打入30×Φ14mm的鋼筋釘，確保土釘外露10cm，并將網(wǎng)釘用細鐵絲綁扎牢固，鋼筋網(wǎng)與坡面的凈距離應保持在2cm～3cm。土釘端部與面層采用50×Φ25mm 的短筋予以連接，并按照3×3m的網(wǎng)距來放置排水管，排水管的材質(zhì)通常選擇PVC管材，當上述工序結束后，方可噴射混凝土。配制混凝土所需的水泥強度等級為425R的普通硅酸鹽水泥，中粗砂與含水量的配合比值為1：2。噴射時按照由上至下，由左到右的順序，以直徑為60cm～80cm 畫弧并螺旋式前進，噴頭距離噴面80cm～100cm，噴射結束后，及時對混凝土面層進行噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間通常為7天，這樣能夠保證混凝土的力學強度滿足標準要求。

3.4 施工監(jiān)測與應用效果

通過對施工全過程的監(jiān)測，土釘墻體的最大變形量為15mm，一般變形部位的變形量都小于10mm，最大沉降量為5mm，而且混凝土面層并未產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。由于在基坑開挖過程中，發(fā)現(xiàn)基坑土層性狀發(fā)生了改變，部分區(qū)域存在大量的淤積土，性狀較為松散，因此，為了收到理想的支護效果，在設置土釘時，將土釘間距縮小1m，土釘?shù)拈L度值變?yōu)?m，這樣，能夠有效避免土體坍塌事故的發(fā)生。通過現(xiàn)場施工實踐驗證，該住宅樓基坑采用土釘墻支護技術，不但能夠起到較好的防護作用，而且也為施工單位節(jié)省了大量的資金。如果采用深層攪拌樁的施工方案，單造價達到375元/m2，支護總價為45萬元左右，而利用土釘墻支護技術，能夠節(jié)省近20萬元的費用，單方造價僅僅為208元/m2。另外，施工進度與工期層面看，土釘墻施工不需要占用獨立的工期，與挖土工期始終保持一致，而如果采用深層攪拌樁技術，必須預留出45天以上的單獨施工時間，由此可以看出，土釘墻支護技術具有防護性能好、操作簡單靈活、施工效率高、節(jié)省投入成本等諸多優(yōu)勢。

4 結束語

深基坑支護是土建基礎施工當中一項重要的防護技術，對穩(wěn)固地基，確保建筑工程整體質(zhì)量發(fā)揮著不可替代的保障作用，因此，施工單位在實際施工過程中，應當結合深基坑類型，科學合理選用針對性強、適用性好的支護技術，在保證施工質(zhì)量的前提條件下，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。