巖土工程深基坑支護的設計與施工技術

王強 殷尚偉 劉偉華 陳鑫文

中建五局土木工程有限公司 湖南 長沙 410004

基坑工程是巖土工程中一個非常重要的分支，需要具備一定的實踐經驗及風度的知識才能做好深基坑支護設計工做。基坑工程除了涉及到勘察巖土工程之外，還包括力學、測繪、地質。計算機技術等多個方面的學科相互交叉，是一項綜合性的學科。且該工程存在著一定的未知性[1]。因此基坑工程要不斷地積累經驗，才能有進步。隨著基坑工程數量增多，基坑的規模也越來越大，基坑的深度由最初的幾米發展到了幾十米。城市當中的深基坑工程常常位于建筑物、道路、管道或民防工程周圍，雖然屬于臨時結構，但其技術難度卻超過一些永久性結構，出現失誤，則會造成基坑失穩，嚴重的還會影響周邊原有的建筑物，造成一定的經濟損失。如果基坑開挖超過5m，就屬于深基坑，在施工的過程中還要加強對支護環節的重視程度[2]。在深基坑施工作業前要做好巖土勘察工作。充分的掌握施工周圍土層的分布特點，選擇合理的施工手段。

1 工程概況

擬建場地位于擬建場地位于九江供電公司東岸110KV變電站及興城南大道西南側、擬建安平路東南側、擬建怡廬支路東北側，怡廬苑小區西北側，原始地貌類型為崗丘-沖溝地貌，現場地未整平，場地地面高程 64.28～83.91 m間，地層統計詳見表1。建筑正負零為66.7 m。

表1 地層統計

2 巖土工程深基坑支護的設計

2.1 本基坑工程特點

九龍學校項目南側為怡廬苑小區，小區室外地面標高與九龍學校項目室外完成面標高最大高差8 m左右，該側基坑支護為永久支護；北側為山坡，西北角原地貌標高比九龍學校項目室外完成面標高高17 m左右，西北角為高邊坡區域，高差大，但是后期該側規劃修筑一條永久道路，具體詳見總平面圖1。支護結構的形式既要做到經濟合理、安全可靠，又要節省工期，帶來巨大的社會效益。基坑支護在施工過程應在保證其安全不失穩，保證其對周圍環境沒有實質性影響下進行，實現從強度控制設計轉變為強度控制、變形控制。

圖1 總平面

2.2 基坑支護結構方案選型

根據現場地質條件、周邊環境條件、基坑大小及深度，可選擇的支護結構形式有地下連續墻、鋼板樁、SMW工法樁、鉆孔灌注樁+錨索。現對各支護結構進行對比，各基坑支護結構比較詳見表2。由于九龍學校項目怡廬苑小區側支護為永久支護和北側為山坡，西北角為高邊坡區域，鋼板樁和SMW工法樁無法滿足要求，地下連續墻成本高，因此確定采用鉆孔灌注樁+錨索進行支護。

表2 各基坑支護結構比較

2.3 基坑支護結構設計

怡廬苑小區側支護采用沖擊鉆孔樁1000@1500+錨索1 3s15.2@1500，L=18500，Lf=8000，La=10500，D=150，與水平角度30°，軸向拉力標準值280kN，錨桿鎖定值按拉力標準值的75%，排樁支護平面圖詳見圖2。

圖2 排樁支護平面圖

北側為山坡，西北角為高邊坡區域采用沖擊鉆孔樁1000@1500+錨索12s15.2@1500，L=17500，Lf=8000，La=9500，D=150，與水平角度25°，軸向拉力標準值240kN，錨桿鎖定值按拉力標準值的75%+錨索2 2s15.2@1500，L=16500，Lf=6500，La=10000，D=150，與水平角度25°，軸向拉力標準值250kN，錨桿鎖定值按拉力標準值的75%+錨索3 2s15.2@1500，L=14000，Lf=5500，La=8500，D=150，與水平角度25°，軸向拉力標準值220kN，錨桿鎖定值按拉力標準值的75%，排樁支護平面圖詳見圖3。

圖3 排樁支護平面圖

3 巖土工程當中深基坑支護的特征

3.1 巖土工程影響因素較多

施工現場的地形環境一般都相當的復雜，所以在深基坑保護工程的過程中，往往需要綜合考慮很多種的原因[3]。通常情況下需要對深基坑周圍的土層和巖體結構做出必要的分析，以防止其對主體工程結構產生很大的壓力，從而使得深基坑主體結構無法保持穩定。

3.2 施工條件復雜

巖土工程當中的深基坑支護相比與一般建筑工程當中的深基坑支護技術相比難度更大，且由于施工條件惡劣，需要施工作業時投入更多的精力對深基坑支護工程的施工質量進行控制[4]。這就需要巖土工程深基坑支護設計人員對周圍的環境有一個全方位的了解。

3.3 施工風險較大

深基坑支護工程屬于臨時工程，其主要作用是降低巖土工程施工過程中的難度。但由于巖土工程施工本身就存在諸多風險。因此在進行巖土工程深基坑支護工程施工過程中要加強安全管控。

在一處售賣鍋碗瓢盆等生活用品的貨攤前，各類貨品隨意擺放，大部分沒有商標和合格證標識，個別貨品一眼就能看出有明顯的質量缺陷，但銷售價格并不算低。在筆者對貨品質量表示異議時，商家頗有些不耐煩：你要買就買，不買就不要問，我們這是農村，質量不能跟城市比，能用就行了，農民哪這么多講究。

4 樁錨支護施工技術

樁錨支護結構由擋土結構和外拉系統組成。擋土結構常常采用鉆孔灌注樁;而外拉體系則是由受拉桿件與錨固體共同組成，分為錨桿式(外拉系統在坑內沿坑壁設置)和地面拉錨式(外拉系統在坑外地表設置)兩種。

樁錨支護結構的施工相對較為簡單，而且由于基坑內沒有支擋，坑內有較大的凈空空間，從而也為提高勞動效率、能確保土方開挖與運輸、結構地下部分施工所需的作業空間，節省工期創造了前提性條件。

現場施工較為簡便，能夠采用機械方式進行鉆孔，排樁具有良好整體剛度和抗側移能力，整體工作性能較為可靠，但是各個樁基間的聯系性差，還需要在樁頂澆筑大截面鋼筋混凝土冠梁，施工人員要重視樁體之間的銜接性，提升基坑之間的緊密度，保證基坑的支護效果。

九龍學校項目怡廬苑側采用'樁錨支護'，樁徑1.0 m，樁心距1.50 m，設置1排錨桿，錨桿位于樁間，成孔150；高邊坡采用'樁錨支護'，樁徑1.0 m，樁心距1.50 m，設置3排錨桿，錨桿位于樁間，成孔150。

錨索注漿強度M30，錨索的自由段，除銹后刷瀝青防銹漆處理，并加套管，全長注漿，注漿采用二次高壓注漿，怡廬苑永久性錨索防腐蝕處理應符合以下規定：

1) 錨桿的自由段位于土層中時，可采用除銹、刷瀝青船底漆、瀝青玻纖布纏裹其層數不少于二層;水泥漿與自由段保護管的搭接長度不小于0.3 m；

2) 自由段套管兩端100～200 mm長度范圍內用黃油充填，外繞扎工程膠布固定；

3) 位于無腐蝕性巖土層內的錨固段應除銹，砂漿保護層厚度應不小于25 mm；

4) 錨頭的錨具經除銹、涂防腐漆三度后應采用鋼筋網罩、現澆混凝土封閉，且混凝土強度等級不應低于C30，厚度不應小于100 mm，混凝土保護層厚度不應小于50 mm。

5 巖土工程深基坑支護的設計與施工要點分析

5.1 施工前的準備工作

在進行巖土工程深基坑支護工程施工前，相關工作人員要做好西安長的地質勘查工作，并形成勘察報告。并及時的更新勘察報告當中的相關數據以保障工程順利的開展。一般情況下，這類勘察工作的勘察內容包括巖土勘察比較報告、區域水文地質勘察報告、地下水位變化、水流實際情況等等。

5.2 深基坑設計開挖施工重點

在進行深基坑開挖作業前，要最大化的利用現有的土地資源，以保障開挖工作可以順利的開展，同時也為支護工作奠定一定的基礎。

5.2.1 周邊放樣

在進行深基坑支護工程施工之前，相關的工作人員要做好放樣工作。放樣結束之后要提報監理工程師進行審核。在進行深基坑開挖前還要進行二次復核放樣。

5.2.2 開挖與支護相互配合

在深基坑工程施工過程中，為了保障開挖順利，現場挖機要順著基坑周邊對支護段進行分層分段的挖掘。現場管理人員要做好交底及管理工作，杜絕出現超挖的現象。在基坑開挖期間，還要嚴格的按照支護工程施工的進度進行開挖。在開挖之前，建設單位要組織專項協調會，明確各方責任主體，加強各方溝通，在開挖的過程中要全方位的對支護施工進程進行監管，以確保進度按時完成[5]。除此之外，基坑表面的高度要和支護豎向間隔距離保持一致。第一層的開挖深度通常不超過支護結構標高以下20cm，后續每層可以按照1.6m的距離進行開挖。挖到第二層的時候就需要按照挖掘一段保留一段的方法來進行支撐。當挖掘工作進行到最后一層的時候抵達基坑底端。此時的上層支護結構注漿時間要保障24小時，面層的混凝土噴射的時間則需要12個小時。當養護強度達到相關設計規范要求的時候才能繼續進行下一層的開挖作業。在開挖過程中，一定要避免機械設備與支護結構產生撞擊，避免支護結構的穩定性受到破壞。

5.2.3 優化施工

在開工前，相關人員要對施工周圍的的地下障礙物做好勘察工作，對周邊的環境有詳細的了解，并結合現場的實際情況做好施工方案的優化工作。確定并對土釘的實際位置和傾角做出優化調整，確保他們與地基緊密結合[6]。除此之外，還必須嚴格的按照標準來完成施工作業。如在施工過程中出現了事故，要對錨索數量做出適當的增減，并由此來調節施工的角度以及有關參數，盡可能的降低事故影響。相關作業技術人員在把錨索的部位定好以后，要盡快進行注漿處理。如果在作業過程中也到了阻礙，要更有效的降低注漿壓力和砂漿的計量，以保障基坑周邊的土體和建筑物不會出現變形。

5.2.4 基坑防排水

在深基坑施工過程中，還要注意地下潛水帶來的影響。在施工前就要做好各種強排水的工作。首先在基坑5m范圍內不允許設置飲水點。在基坑周圍還要設置一些排水設施，避免因雨水天氣出現形成積水而引發基坑坍塌的問題。基坑的排水要以集水明排為主，在設置現場抽水裝置的過程中，要保障排水量高于1.5倍的總涌水量。

6 結語

綜上所述，深基坑支護技術是巖土工程建設期間十分關鍵的內容。且由于深基坑的支護現場施工技術需求較高，本文根據有關的技術標準以及實際施工要求展開了論述，比如：樁錨支護等。各工程建設技術要針對現場施工的實際施工要求，選擇各種支護技術的不同的特點來選取最佳的施工方案，以保障施工質量。

除此之外，加強對相關作業人員的技能培訓，以此來提高施工過程當中的質量，使得深基坑支護技術有更好的發展。