淺析建筑施工過程中深基坑支護技術的應用

牛新會

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1 深基坑支護技術特點

深基坑工程是集巖土工程、材料工程、結構工程等于一體的系統工程，也是涉及綜合勘探、土方開挖、支護、降水、基坑監測和信息化管理等的系統工程。深基坑工程包括擋土、支護、降水、土方開挖等4個緊密相連的環節，所有工序必須合理才能保證基坑工程安全可靠，這說明深基坑工程雖然是臨時性工程，但是具有較大的風險性，在施工過程中必須合理分工、操作得當。

2 深基坑支護技術常見類型

2.1 混凝土灌注樁支護結構

隨著工程建設領域技術的不斷發展，大型深基坑越來越多，采用大直徑混凝土灌注樁作為支護樁已成為行業內的普遍現象。鉆孔灌注樁一般采用機械成孔，明挖基坑中多采用螺旋鉆機、沖擊式鉆機和正反循環鉆機等施工工藝。一般而言，在深基坑支護工程的施工中，都會根據實際施工情況來選擇合適的支護技術。混凝土灌注樁是一種十分常見的支護技術，其施工工藝比較簡單，且成樁率較高。如果基坑不受環境限制且含水較多，可將灌注樁結構與止水帷幕結合使用，施工過程中要注意止水帷幕的施工質量。

2.2 SMW工法樁支護結構

從20世紀80年代起，國內相繼研制成功了多軸式SMW工法連續墻鉆孔機、四軸深層攪拌機、大深度大扭矩四軸深層攪拌機等施工機械。SMW工法樁施工時利用攪拌設備就地切削土體，然后注入水泥類混合液攪拌均勻，形成水泥土攪拌墻，最后在墻中插入型鋼，即形成一道具有一定強度和剛度、連續完整、無接縫的地下墻體。型鋼水泥土攪拌墻中三軸水泥土攪拌樁的直徑宜采用650、850、1 000 mm，型鋼水泥土攪拌墻中型鋼的間距和平面布置形式應根據計算確定。試驗研究表明，SMW工法樁在不同土層中的使用效果也不相同。SMW工法樁支護結構具有施工方便、擋水性強、不擾動鄰近土體、施工時間短、造價成本低等特點[1]，有著十分廣闊的應用前景。

2.3 鋼板樁支護結構

鋼板樁支護結構是一種常用的比較普遍的支護類型，具有強度高、各樁之間聯系緊密、隔水效果好、施工靈活、可重復使用等優點。鋼板樁支護結構工藝要求低，施工操作簡單，鋼材都是成品制作，一方面提高了施工效率，另一方面增加了施工作業面。鋼板樁支護結構也存在缺點：首先，鋼板樁在打進土層時有擠土現象，而拔出時則又會擾動土層，造成板樁和土層之間形成空隙，嚴重影響支護效果及周邊環境；其次，受鋼板長度的限制，開挖深度也受到影響，一般為7～8 m。綜上所述，鋼板樁在實際工程中的應用存在著一定的使用范圍。

3 深基坑支護技術施工要點

3.1 理解深基坑支護的重要性

深基坑支護工程屬于危大工程（危險性較大的分部分項工程），雖然是一種臨時性支撐體系，但施工難度和施工精度要求均較高。因此，企業應當有自己的安全、質量管理體系和機制，并對現場管理人員進行思想教育，樹立重安全、保質量的理念。在常見的容易出現事故的施工區域應設置警示標志及相應的防護設備，一旦出現險情，立即采取有效措施，保證人員安全，并最大限度降低工程損失。深基坑的降水和排水措施也尤為重要，應嚴格按照設計圖紙進行施工，保證工程基坑安全。另外，企業還要有應急預案，在暴雨或受不可抗力影響的情況下，能夠保證基坑穩定[2]。

3.2 加強深基坑工程施工監測

在深基坑支護施工過程中，加強施工監測對于保障深基坑工程安全、質量很有必要，同時也要求相關的監測人員必須嚴謹地開展深基坑監測工作。監測單位在進行基坑工程施工前，應先編制監控測量方案，嚴格按照監測方案進行監測，并將所監測到的數據記錄在檔，及時分析監測數據變化對基坑的影響程度，用信息化手段去解決深基坑施工過程中存在的問題，做到動態監測、動態控制，保證基坑穩定。

3.3 加強深基坑工程施工管理

在深基坑施工前，項目技術負責人要對管理人員進行安全技術交底，確保每一位管理人員都清楚施工技術重、難點，對在基坑支護過程中可能存在的問題和突發情況有所準備。根據筆者從事項目管理工作的經驗來看，在深基坑工程施工過程中所發生的安全事故，很大一部分并不是由于技術操作不規范引起的，而是因為項目管理者在施工管理中麻痹大意，全局統籌不到位。為規避這些風險，在進行深基坑支護施工時，要注意提升施工管理水平和技術操作能力，以保證施工人員的生命安全和工程質量。

4 深基坑支護技術在實際工程中的應用

4.1 工程概況

錦業時代C區D5大道工程項目位于西安市高新區錦業路，北側毗鄰綠地繽紛匯，東側緊鄰邁克商業中心及君悅大酒店，西側為錦業時代一期、二期住宅及商業區?？傉嫉孛娣e為155 870.55 m2，其中地上建筑面積103 744.62 m2；地下面積52 125.93 m2。該工程建筑高度272 m，建筑層數49層，主體結構形式采用鋼筋混凝土核心筒加外框筒鋼結構。該基坑擬開挖深度15.72 m，現場如圖1所示。經勘探，該項目土層為雜填土、粉質黏土和砂礫土，地下水位埋深為13.2～15.3 m，且地處高新區繁華地段，施工條件比較苛刻，尤其是基準線以下工程施工，更加困難。

圖1 基坑現場

4.2 支護方案

根據工程地質和水文地質條件及基坑深度，結合周圍環境、施工條件等情況，通過在技術經濟、環境影響等方面的綜合比選，最終選用混凝土灌注樁結合預應力旋噴錨索結構進行支護施工。

支護結構在基坑北側、東側、南側采用直徑800 mm混凝土灌注樁與預應力旋噴錨索聯合支護，基坑西側有二期地下車庫，無法施工錨索，采用直徑1 000 mm雙排樁進行支護。

4.3 施工工藝

4.3.1 成孔方法比選

1）沖擊鉆機：用卷揚機帶動一定質量的沖擊鉆頭，在一定的高度內周期性地作自由落體運動，沖擊破碎巖層或沖擠土層形成樁孔，再用泥漿循環或撈渣筒等方法將巖屑鉆渣排出。此方法適用于黃土、粉質黏土、巖層等均勻地層中，在不均勻地層中易形成斜孔。

2）人工挖孔：樁孔采用人工挖掘的方法進行成孔，然后安放鋼筋籠，澆筑混凝土，形成樁體。為確保人工挖孔樁施工過程中的安全，施工時必須預防孔壁坍塌和流砂現象，制定合理的護壁措施。護壁方法可以采用現澆混凝土護壁、噴射混凝土護壁、磚砌體護壁、沉井護壁、鋼套管護壁、型鋼或木板樁工具式護壁等多種。人工挖孔樁施工效率低，且在地下水位較高處須采取降水措施。

3）旋挖鉆機：在泥漿護壁的條件下，旋挖鉆機上的轉盤或動力頭帶動可伸縮式鉆桿和鉆桿底部的鉆頭旋轉，用鉆斗底端和側面開口上的切削刀具切削巖土，同時切削下來的巖土從開口處進人鉆斗內。待鉆斗裝滿鉆屑后，通過伸縮鉆桿把鉆頭提到孔口，自動開底卸土，再把鉆斗下到孔底繼續鉆進。如此反復，直至鉆到設計孔深。該方法在砂礫土層中易產生沉渣厚度大、坍孔嚴重、混凝土超灌等問題，成樁質量不易控制。

4）反循環鉆機：鉆機工作時，旋轉盤帶動鉆桿端部的鉆頭切削破碎孔內巖土，沖洗液從鉆桿與孔壁間的環狀間隙中流入孔底，冷卻鉆頭并攜帶被切削下來的巖土鉆渣，由鉆桿內腔返回地面，與此同時，沖洗液又返回孔內形成循環。由于鉆桿內腔較井孔直徑小得多，所以鉆桿內泥水上升速度較正循環快得多。該工藝產生較多泥漿，對環境污染較大，施工效率較低。

5）長螺旋后插筋：利用長螺旋鉆機鉆孔至設計深度，在提鉆的同時利用混凝土泵通過鉆桿中心通道，以一定的壓力將混凝土壓至樁孔中，混凝土灌注到設定標高后，再借助鋼筋籠自重或專用振動設備將鋼筋籠插入混凝土中。該方法可防止在砂礫土層中施工時的斷樁、頸縮、坍孔等通病，保證施工質量，同時具有穿砂礫土層能力強、施工效率高、噪聲低、不需要泥漿護壁、施工現場干凈文明、綜合效益高等優勢。

本工程場地內由于砂礫土層厚度較大且地層分布不均勻，地下水位較高，故采用長螺旋后插筋工藝施工。

4.3.2 施工難點及解決措施

基坑西側雙排樁樁位以下為原錦業時代一期和二期基坑開挖外放和坡道回填區域，深度約12 m，以混凝土、磚渣碎塊、灰渣等建筑垃圾和黏性土為主，混凝土塊粒徑0.3～1.5 m，個別粒徑達到2.0 m，且壓實度低，孔隙率較大，長螺旋鉆機成孔困難，成樁質量難以保證，而采用其他施工工藝也難以滿足工程質量及工期要求。

經過綜合分析，決定采用旋挖鉆機和長螺旋后插筋相結合的施工方法。先用旋挖鉆機成孔，成孔直徑1 000 mm，深度至穿透雜填土層為止，然后用粉質黏土分層夯實回填至孔口，再用長螺旋后插筋工藝成樁，成功解決了深厚雜填土中混凝土灌注樁施工困難的問題。

5 結語

深基坑支護工程是建筑地下工程施工的重點，對施工質量與工程進度起著至關重要的作用。建筑工程深基坑施工具有一定的復雜性和挑戰性，采用不同施工工藝相結合的方法可以有效解決施工難題。

在實際的施工過程中，施工單位要綜合考慮影響深基坑施工質量的主要因素，結合工程的現場情況，做好勘察、設計、施工、測量、監測等多方面的統籌兼顧，以最佳的管理水平去進行深基坑支護工程的施工。