試析建筑深基坑支護(hù)及土方開(kāi)挖施工技術(shù)

李春

中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司（451000）

0 前言

隨著建筑層數(shù)的增多，基坑支護(hù)及土方開(kāi)挖的工作量也在增加，人們對(duì)其質(zhì)量和安全要求也越來(lái)越嚴(yán)格，施工企業(yè)需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，采用合理施工技術(shù)，如地下連續(xù)墻的構(gòu)建、土釘墻施工技術(shù)等，以此來(lái)促進(jìn)基坑施工的順利進(jìn)行，降低不良因素的影響。

1 深基坑工程

深基坑指的是開(kāi)挖深度超過(guò)3m（含3m）的基坑（槽）的土方開(kāi)挖、支護(hù)、降水過(guò)程，或者開(kāi)挖深度不超過(guò)3m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜，或影響毗鄰建（構(gòu)）筑物安全的基坑（槽）的土方開(kāi)挖、支護(hù)、降水工程。深基坑支護(hù)及土方開(kāi)挖作業(yè)是深基坑工程中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，兩者相輔相成，相互配合，可有效保證建筑地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。

深基坑具有的特征有：首先，深基坑支護(hù)體系屬于臨時(shí)性工程項(xiàng)目，風(fēng)險(xiǎn)性較高，安全設(shè)備齊全性較差；其次，區(qū)域性較強(qiáng)，在支護(hù)及土方開(kāi)挖作業(yè)中需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況進(jìn)行勘查，因地制宜制訂合理的施工方案；再次，深基坑工程施工中存在的影響因素較多，工程困難性較大；最后，深基坑工程的綜合性較強(qiáng)，要求施工技術(shù)人員不但要了解巖土工程相關(guān)知識(shí)，還需要掌握力學(xué)理論、測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多方面知識(shí)。

2 工程案例

2.1 工程概況

河南省三門峽市師家渠佳苑工程B地塊處于三門峽市湖濱區(qū)經(jīng)一路西側(cè)，北側(cè)為擬建道路、A地塊和隴海鐵路，農(nóng)行家屬院坐落于工程的南側(cè)，擬建經(jīng)二南路位于工程的西側(cè)，該工程建筑面積為71447.01m2。B地塊工程包括3棟住宅樓，住宅共31層，1、2層商業(yè)2棟，配電室1棟，2層地下車庫(kù)，有商業(yè)和配套設(shè)施。該工程建筑抗震烈度7度，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)，工程采用鋼混剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.2 工程地質(zhì)概況

擬工程項(xiàng)目的建設(shè)區(qū)域地勢(shì)平坦，局部有未拆民宅，且堆放大量的建筑垃圾，地表高程為382.0～385.5m。對(duì)基坑支護(hù)影響較大的地質(zhì)層是上面4層，分別為：黃土狀粉土，為黃褐色粉粒，土層中混雜磚塊、碎石和混凝土塊，揭露層厚度為0.5～4m；黃褐色粉粒狀且質(zhì)地較為均勻的黃土狀粉土，土質(zhì)表面有較多孔隙，有部分白色網(wǎng)膜、姜石，該層的濕陷性較為明顯，揭露層厚度為3.5～5.9m；黃褐色粉粒狀且質(zhì)地較均勻的黃土狀粉土，表面有大量的0.1～0.2mm孔隙，混雜小姜石，局部有較為明顯的濕陷性，揭露層厚度為3.2～5.5m；黃褐色粉粒為主要物質(zhì)且質(zhì)地較為均勻的黃土狀粉土，小孔隙較多，局部濕陷性較強(qiáng)，土層為中等濕度，揭露層厚度為3.6～6.5m。

3 支護(hù)施工

圖1 基坑支護(hù)剖面圖1

圖2 基坑支護(hù)剖面圖2

3.1 土釘墻施工流程

3.1.1 修坡

如圖1及圖2所示，基坑開(kāi)挖施工中，要嚴(yán)格按照支護(hù)設(shè)計(jì)的規(guī)范完成放坡，處理邊坡時(shí)需先完成開(kāi)挖和支護(hù)施工，中間部分可采用分層開(kāi)挖方式，采取掛線定位的方式保證噴射混凝土面層的平整度滿足施工要求。

3.1.2 鑿孔

結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙和工程地質(zhì)，以設(shè)計(jì)孔位為基準(zhǔn)測(cè)量方向，明確孔位，之后結(jié)合設(shè)計(jì)中所要求的孔長(zhǎng)、俯角和孔徑完成鑿孔處理。施工中作好驗(yàn)收記錄，兩側(cè)土釘?shù)母叨炔顟?yīng)為0.2m，一側(cè)鉆孔角度需高于設(shè)計(jì)值，一側(cè)鉆孔角要低于設(shè)計(jì)值。

3.1.3 土釘安放

按設(shè)計(jì)規(guī)范完成桿體加工。為確保土釘位置滿足工程施工要求，需焊接居中支架，支架的間距為2.5m，隨后在孔內(nèi)置入土釘。

3.1.4 注漿

將純水泥漿注入設(shè)置土釘鋼筋的孔中，水泥強(qiáng)度在M20以上，土釘和孔壁間不留空隙，由內(nèi)而外注漿，注漿管與孔底相距0.5～1m，使用編織袋封堵孔口，避免漿液外溢，若有條件還可在水泥砂漿中加入適量膨脹劑。

3.1.5 掛鋼筋網(wǎng)片

基于設(shè)計(jì)的要求，在邊坡面上間隔綁扎鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)的規(guī)格為 φ6@175×175 或 φ6@250×250，鋼筋搭接的長(zhǎng)度在300mm以上。完成網(wǎng)片鋼筋綁扎施工后使用φ14鋼筋連接土釘頭，將其焊接在桿體上，焊接施工中需確保焊點(diǎn)的牢固性。

3.1.6 噴混凝土

完成工程驗(yàn)收后方可噴射混凝土，面層混凝土設(shè)計(jì)厚度為 100mm，水泥、石和砂配合比為 1∶2∶2，采用P.C32.5R水泥，水泥強(qiáng)度為C20。

3.2 微型樁施工流程

3.2.1 鉆機(jī)就位

搭設(shè)就位鉆機(jī)后，應(yīng)及時(shí)移動(dòng)鉆機(jī)，讓轉(zhuǎn)盤的中心與護(hù)筒中心保持一致。然后起吊鉆頭，移動(dòng)鉆機(jī)，使鉆頭的中心與樁位對(duì)應(yīng)[2]。樁位偏差不得超過(guò)20mm，直樁體的垂直度偏差在1%以內(nèi)，并按照設(shè)計(jì)要求調(diào)整斜樁的傾斜度，鉆機(jī)底盤的水平度滿足要求后方可開(kāi)展鉆孔施工。

3.2.2 成孔

成孔時(shí)主要應(yīng)用小型鉆機(jī)，孔率應(yīng)在1%以內(nèi)，孔深誤差在50mm，樁徑誤差不得超過(guò)10mm。微型樁施工中，需采取有效措施避免發(fā)生穿孔和漿液損失等問(wèn)題。對(duì)此，施工人員可采取跳孔施工、間歇施工等施工方式，也可在漿液中添加適量速凝劑。

3.2.3 插管

在中間位置插入鋼管，且在鋼管下段1/3的位置配置梅花眼，在注漿施工前使用彈性橡膠作好密封處理。

3.2.4 回填石料

采用粒徑為0.5～1cm的碎石回填，在回填施工中避免異物進(jìn)入孔內(nèi)。為提高回填的密實(shí)度，可適度振動(dòng)鋼管，以體積計(jì)算法明確碎石填充量。工作人員要先計(jì)算鉆孔的容積，進(jìn)而明確單孔使用的碎石量。鉆孔容積計(jì)算的過(guò)程中容易出現(xiàn)誤差，且投放時(shí)空隙也會(huì)發(fā)生較大變化，投放量誤差要控制在10%～20%。其中，縮徑和級(jí)配不良是導(dǎo)致樁身強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)的主要因素。

3.2.5 注漿

注漿材料主要使用純水泥漿，注漿壓力在0.8 MPa以上，水灰比在0.45～0.55，采用高速攪拌機(jī)拌制水泥砂漿。隨后將其移至低速攪拌儲(chǔ)漿桶中，攪拌和注漿同時(shí)進(jìn)行，水泥砂漿從管外流出后方可拔管。做好鋼管端部的密封工作，并嚴(yán)格按照施工要求加壓，水泥漿液自管外流出后方可停止加壓。

4 土方開(kāi)挖

4.1 土方開(kāi)挖的注意事項(xiàng)

土方開(kāi)挖的順序和方法應(yīng)當(dāng)符合工程設(shè)計(jì)，始終秉承開(kāi)槽支撐和先撐后挖的原則。在開(kāi)挖施工中應(yīng)分層開(kāi)挖，以防超挖。深基坑挖土后土體回彈變形超過(guò)規(guī)定范圍，進(jìn)而出現(xiàn)地基卸載等問(wèn)題[3]。

該工程B區(qū)塊施工中主要分為東西兩個(gè)區(qū)域，在開(kāi)挖施工時(shí)要從中向東西兩側(cè)分層開(kāi)挖。在1#樓及3#樓東側(cè)開(kāi)設(shè)土外坡道，坡道口位置基坑的深度為5.5m。且主要應(yīng)用后退式開(kāi)挖，開(kāi)挖的深度與基底標(biāo)高相同，車庫(kù)基礎(chǔ)形式為天然地基聯(lián)合獨(dú)立基礎(chǔ)。基坑邊采用分層開(kāi)挖施工方式，單層開(kāi)挖的深度要與設(shè)計(jì)錨桿豎向間距相同。詳見(jiàn)表1。

基坑周邊開(kāi)挖施工中，應(yīng)堅(jiān)持開(kāi)挖和支護(hù)協(xié)同進(jìn)行的原則。開(kāi)挖施工后需及時(shí)支護(hù)坡面，相同坡面上層支護(hù)體施工的時(shí)間與下層土開(kāi)挖的時(shí)間間隔在5d以內(nèi)，基坑四周3m以內(nèi)的位置不可堆放土方，并做好土方轉(zhuǎn)運(yùn)工作，防止土方集中放置破壞邊坡的穩(wěn)定性。為避免反鏟下坑開(kāi)挖，基坑中部土層開(kāi)挖采用一次性開(kāi)挖施工方式，反鏟和土方運(yùn)輸通道通常設(shè)置于基坑的中部。

表1 土方開(kāi)挖質(zhì)量要求

4.2 土方開(kāi)挖方法

單層土方開(kāi)挖施工中，務(wù)必嚴(yán)格按照工程施工要求預(yù)留運(yùn)輸通道，土方運(yùn)輸車輛不可在邊坡上部平臺(tái)上運(yùn)行。

土方開(kāi)挖施工前，避免生活用水和雨水滲入基坑。為此，可在基坑外側(cè)設(shè)置截水溝，采用紅磚和砂漿砌筑排水溝斷面，排水溝側(cè)面基地面抹面施工中使用1：2的水泥砂漿，以強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)的排水效果。再者，仔細(xì)檢查挖土和運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備是否就位，如設(shè)備無(wú)法安全運(yùn)行，則要與相關(guān)單位采取有效的應(yīng)對(duì)措施。

挖樁間土的過(guò)程中，大型挖掘機(jī)開(kāi)挖高度為1.5m，且其與樁的距離為0.2m。小型挖掘機(jī)主要處理樁前和樁間的土方，挖掘機(jī)開(kāi)挖時(shí)需預(yù)留10 cm的樁間土，樁間土開(kāi)挖時(shí)預(yù)留0.06m，在清理和平整施工中配以人工處理方式。

土方開(kāi)挖中必須高度重視錨桿基坑護(hù)坡施工，采取分段開(kāi)挖方式，以免超挖。規(guī)定每段長(zhǎng)10m，每一層的開(kāi)挖深度為1～2m。支護(hù)施工完成，且混凝土面層強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后，方可進(jìn)行下層土方開(kāi)挖和下層錨桿施工。

土方開(kāi)挖時(shí)應(yīng)在施工區(qū)域開(kāi)挖高程控制方格網(wǎng)，以高程控制點(diǎn)為基礎(chǔ)在網(wǎng)格木樁上確定標(biāo)高，使用卷尺或水準(zhǔn)儀嚴(yán)格控制下挖深度。

采用挖掘機(jī)開(kāi)挖時(shí)，施工人員需仔細(xì)檢查挖掘機(jī)的性能。前后行走的過(guò)程中要明確是否存在障礙物。采用機(jī)械回轉(zhuǎn)式挖掘機(jī)，施工人員需明確四周是否有物料和行人。輔助人員要明確挖點(diǎn)和回轉(zhuǎn)區(qū)域，不可在禁區(qū)作業(yè)。

機(jī)械無(wú)法完成開(kāi)挖的位置可配合人工開(kāi)挖，同時(shí)將松土運(yùn)送至機(jī)械作業(yè)區(qū)域內(nèi)后用機(jī)械運(yùn)出。

支護(hù)施工與土方開(kāi)挖施工需保持協(xié)調(diào)關(guān)系，維護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)安全。施工人員先要處理基坑周圍的土方，后處理基坑中部的土方，做到土方和支護(hù)施工互不干涉。完成支護(hù)施工后，繼續(xù)挖掘預(yù)留土方，以提高工程施工質(zhì)量。

4.3 基坑排水

深基坑工程中，排水設(shè)施一般設(shè)置在基坑上口位置、底部、內(nèi)部等區(qū)域內(nèi)。施工人員在基坑上口位置可設(shè)置截水墻，在底部位置可設(shè)置排水溝和集水坑等設(shè)施。在規(guī)劃過(guò)程中，排水系統(tǒng)與基坑邊緣位置的距離要控制在大于1.5m的位置上。在設(shè)置底部排水溝和集水坑時(shí)，要作好防滲處理，避免沉降等問(wèn)題的產(chǎn)生。基坑內(nèi)部在開(kāi)挖過(guò)程中需設(shè)置臨時(shí)排水系統(tǒng)，與底部排水系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)，及時(shí)將基坑開(kāi)挖中存在的水有效排出。臨時(shí)排水系統(tǒng)與基坑邊緣位置要控制在0.5m以上。在排水設(shè)施選用上，要以大功率潛水泵和污水泵為主，尤其是雨量較大區(qū)域內(nèi)，應(yīng)加強(qiáng)大功率排水設(shè)備的應(yīng)用，以削弱洪澇災(zāi)害的影響，降低深基坑施工難度。

5 基坑支護(hù)安全技術(shù)措施

5.1 基坑開(kāi)挖安全措施

在基坑開(kāi)挖作業(yè)前，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況及開(kāi)挖周邊環(huán)境特征進(jìn)行了解，搞清楚建筑基礎(chǔ)埋設(shè)深度，根據(jù)工程建設(shè)要求合理規(guī)劃基坑開(kāi)挖施工方案，規(guī)劃科學(xué)施工流程，作好安全防護(hù)措施，減少危險(xiǎn)的發(fā)生。

5.2 孔樁安全技術(shù)

孔口周邊要設(shè)置防護(hù)圈，安排專人對(duì)孔口內(nèi)施工予以監(jiān)督和控制。在吊裝過(guò)程中，應(yīng)采用科學(xué)防護(hù)措施，避免墜落傷人事故的發(fā)生。在孔樁開(kāi)挖過(guò)程中，如果深度不足5m可直接借助井外照明設(shè)施輔助施工，如果深度超過(guò)5m則需設(shè)置井下照明設(shè)備。施工前檢查水泵質(zhì)量和性能，要求施工人員使用安全防護(hù)設(shè)備。檢查電纜線路的質(zhì)量，確保其無(wú)破損。成孔過(guò)程中要加強(qiáng)施工環(huán)境的通風(fēng)效果，減少有害氣體堆積對(duì)施工人員安全造成威脅。孔樁施工中加大觀察力度，及時(shí)解決存在的問(wèn)題，改進(jìn)施工質(zhì)量。

5.3 做好土方開(kāi)挖監(jiān)管工作

土方開(kāi)挖前務(wù)必做好開(kāi)挖方案的制訂及技術(shù)交底工作。開(kāi)挖過(guò)程中，可安排技術(shù)人員做好從旁指導(dǎo)，確保開(kāi)挖深度、基坑坡度。尤其是在使用土釘墻施工技術(shù)時(shí)，要嚴(yán)格控制開(kāi)挖深度，以免降低基坑穩(wěn)定性，引發(fā)滑移等問(wèn)題。

5.4 做好支護(hù)質(zhì)量控制

工作人員需完善支護(hù)施工質(zhì)量檢驗(yàn)制度，并將其落實(shí)到具體工作中。在施工前對(duì)支護(hù)材料及支護(hù)結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，保證原材料、成品及半成品質(zhì)量與實(shí)際要求相符。

6 結(jié)語(yǔ)

基坑支護(hù)及土方開(kāi)挖是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。在實(shí)際施工作業(yè)中，必須嚴(yán)格按照方案要求有順序地開(kāi)展施工作業(yè)，且做好施工中的監(jiān)督和管控工作，以減少質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生，有效提高深基坑施工的整體質(zhì)量，增大建筑工程安全系數(shù)。