建筑基坑支護技術應用探究

張力

福建師范大學

1 引言

基坑支護施工與建筑工程整體質(zhì)量具有非常緊密的聯(lián)系，基礎不牢，地動山搖。因此，在建筑工程基坑支護施工過程中，正確地選用基坑支護技術，保證建筑工程基礎施工的整體質(zhì)量、環(huán)境穩(wěn)定，是建筑工程施工作業(yè)順利開展的前提與保障。在實際施工的基坑支護過程中，由于地質(zhì)環(huán)境、氣候條件、施工工藝等多種因素的影響，建筑工程基坑支護施工一直存在較高的施工風險。因此，對建筑基坑支護技術進行適當探究，對相關支護技術的實際應用進行總結(jié)與討論，對建筑工程支護技術的進一步發(fā)展，具有非常重要的意義。

2 常見建筑工程基坑支護結(jié)構(gòu)

2.1 鋼鐵樁支護

鋼鐵樁支護的原理是利用鋼鐵本身的承載能力來抵抗土體的側(cè)壓力和防止地下水入侵地基。當前我國生產(chǎn)并投入使用的鋼鐵樁主要是鉗口和熱軋鋼材，最常見的鋼板形式是直副班形、U形和Z形鋼板樁，通過鋼板樁鎖扣使得單片獨立的鋼板樁連接成整體，對工程墻面形成保護膜，最終達到基坑支護墻面和保護基坑不被破壞的目的。鋼板樁以其使用方法簡單、重復利用率高、成本低廉，一直受到施工單位的青睞，但在實際施工過程中，鋼板樁的安裝會產(chǎn)生較大的噪聲污染，對于地質(zhì)情況復雜的基坑，其承載能力也受到質(zhì)疑，據(jù)工程專家分析[1]，鋼鐵樁最好應用于深度不大于7m的淺基坑支護，在此范圍內(nèi)其安全性基本能得到保證。

2.2 排樁支護

排樁支護的基本原理是在基坑周邊存在有軟弱土質(zhì)時，利用連續(xù)排樁法對支護樁進行注漿防水，在連續(xù)排列的鋼筋混凝土樁一級鋼板作為支撐的基礎上，獲取良好的基坑支護效果。排樁支護應用范圍廣泛，結(jié)構(gòu)形式靈活，可以適應多種模式下的基坑支護需求，其主要形式包括密排布置形式、疏排布置形式和規(guī)則排密布形式，在實際施工過程中要根據(jù)基坑深度、基坑覆蓋范圍、基坑所需的排樁支護選擇合理的布置形式。

2.3 土釘墻支護

土釘墻支護技術的基本原理是將數(shù)量眾多的細長錨桿密集地插入到基坑周圍的土體中，隨后在上面鋪設鋼筋網(wǎng)并進行噴錨處理，形成一種符合的防護層，從而對基坑周邊的土體起到良好的防護效果。

土釘墻支護技術施工速度較快且成本低廉，常見于基坑深度不大以及對周邊建筑物沉降和位移要求較低的施工現(xiàn)場[2]。

2.4 地下連續(xù)墻支護

地下連續(xù)墻是在基坑開挖之前先圈定出基坑方位，沿基坑周邊開挖出一面墻的厚度，深度視具體情況而定，然后安裝鋼筋，澆筑混凝土，形成一個整體圍護，防止地下水的深入，保證基坑施工安全，其應用關鍵在于提升墻體的支撐度和穩(wěn)定性，常用于土地性能較差、水位不深的地區(qū)。工程應用數(shù)據(jù)顯示，相比其他幾種基坑支護技術，地下連續(xù)墻技術的安全系數(shù)最高，適用于7m以上的基坑支護。但其缺點也很明顯，只能適用于軟土地區(qū)，對于土石結(jié)合或巖石結(jié)構(gòu)的場地，采用地下連續(xù)墻技術會極大地增加施工成本。另外，如果工程在市中心，其施工過程中產(chǎn)生的噪聲污染和泥漿污染也會給施工帶來很多困難[3]。

3 福建某工程基坑支護

3.1 基坑工程基本概況

福建某工程位于福州市閩侯縣，工程為地上12層，地下1層，建筑總高度47.7m，總建筑面積25951.2m2，地下建筑面積4594.0m2。場地內(nèi)部已初步整平，整體地勢較平坦，現(xiàn)有地面標高在6.85m～8.50m之間。

本工程基礎類型為靜壓式預應力高強混凝土管樁（PHC），地下室±0.000相對于羅零8.700m，地下室底板面標高-4.40m，底板厚0.40m，局部電梯坑集水坑面標高-7.50m，承臺厚度1.00m～1.80m，墊層厚0.10m。

基坑開挖深度約為4.00m～8.40m。根據(jù)有關規(guī)范，本基坑支護結(jié)構(gòu)的安全等級為二級，重要性系數(shù)為1.0，局部北部電梯坑集水坑處開挖較深安全等級為一級，重要性系數(shù)為1.1。基坑北側(cè)中部設置1部塔吊，考慮塔吊附著長度等安全因素，塔吊承臺外邊距主樓基坑平臺頂排樁邊0.775m處（基坑平臺邊采用排樁+預應力錨桿支護），塔吊承臺尺寸為5.0m×5.0m×1.5m，樁基為4根PHC500AB125管樁，樁身混凝土強度等級設計為C80，設計同主體樁基，有效樁長約41m。

根據(jù)鉆孔揭示情況及巖土層空間分布及其工程地質(zhì)性能，場地工程地質(zhì)參數(shù)如表1所示。

表1 擬建工程地質(zhì)參數(shù)表

3.2 基坑支護結(jié)構(gòu)選型

3.2.1 結(jié)構(gòu)選型

根據(jù)該場地的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、周邊環(huán)境等條件，本工程地下室一般開挖至③中砂和④淤泥質(zhì)土層。基坑支護采用如下支護型式。

（1）場地南側(cè)及東側(cè)段基坑開挖深度約4.00m～4.60m，基坑支護采用放坡+噴錨支護，設計開挖坡度1:0.6～1.2。

（2）場地西側(cè)及北側(cè)電梯坑位置開挖深度約5.20m～8.40m，基坑支護上部采用放坡∕噴錨支護，開挖坡度1:1.0～1.2，下部采用排樁+預應力擴孔錨索支護，排樁采用400×170Ⅳ型拉森鋼板樁，樁中心距400mm，樁長12或15m，錨索采用Φ400mm擴孔預應力錨索，共設置1道錨索。

3.2.2 主要材料選用

（1）鋼筋均應符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50204—2015）的要求，不應采用改制材。

（2）預應力鋼絞線。采用Φs15.2鋼絞線，抗拉強度設計值fpy=1320N∕mm2。

（3）拉森鋼板樁。采用SP-U400×170×15.5型鋼板樁；圍檁、牛腿：采用Q235B號鋼材。

（4）焊條。采用E43XX（用于Ⅰ級鋼筋及Q235B號鋼材焊接），E50XX(用于Ⅲ級鋼筋焊接）。

（5）水泥。PO42.5#普通硅酸鹽水泥（錨管注漿、噴射面層用）。

3.3 基坑支護施工難點及解決措施

3.3.1 坑中坑支護

本工程基坑施工的重難點是基坑之中還有基坑，其支護面并不平整，難以形成完整整體，經(jīng)本項目技術人員綜合論證，參考設計單位和勘察單位意見，在施工過程中坑中坑支護的具體做法如圖1所示。

圖1 坑中坑支護做法示意圖

3.3.2 基坑降水

根據(jù)場地勘察報告對基坑開挖有影響的地下水為賦存于①雜（素）填土層中的上層滯水和中砂層中的孔隙潛水，場地地下水穩(wěn)定水位埋深約為2.16m～4.30m。本工程地下室基坑底開挖至②淤泥質(zhì)土層或③中砂層，施工過程中必須采取降水措施以確保施工安全。

（1）為確保地下室施工期間干作業(yè)的進行，本工程基坑采用管井降水法，在基坑坑內(nèi)周邊布置降水井，同時在基坑坑內(nèi)周邊布置適量的集水坑用于疏干基坑積水。

（2）根據(jù)地層分布情況及基礎分布特點，在坑內(nèi)周邊及內(nèi)部和電梯坑位置共布置35口降水管井、4口備用降水井，井深18.0m。集水坑數(shù)量及分布根據(jù)基坑開挖情況動態(tài)設置，降水井施工時，若實際地質(zhì)情況與勘察資料有出入，與業(yè)主、勘察單位會同協(xié)商，對本設計做修改或補充。

3.3.3 基坑排水

（1）坡頂截水溝。坑外四周應設截水溝和集水井，截取地表水，截水溝斷面（寬深各400mm）；四角、直線邊間隔30m設置一口平面尺寸600mm×600mm、深度800mm的集水井，集水井比溝底深0.4m。集水井根據(jù)地形用泵排水或自然排除。

（2）基坑內(nèi)在開挖過程中設置臨時排水溝（或盲溝），并酌情在坑底設若干集水井(集水井位置及數(shù)量根據(jù)開挖情況動態(tài)設置)，采用潛水泵抽水，明溝和集水井隨開挖深度加深，抽水排到坑外明溝，經(jīng)集水井沉淀后排入市政下水道。

3.4 基坑支護效果評價

本工程地下室主體結(jié)構(gòu)施工完成并完成防水工程后，進行基坑回填施工。在整個基坑開挖及地下室主題結(jié)構(gòu)施工過程中，未發(fā)生基坑土方坍塌、漏水、滑坡等安全質(zhì)量事故，相關監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，說明支護結(jié)構(gòu)選型合理，圓滿完成支護任務。

4 結(jié)束語

我國現(xiàn)用基坑支護技術繁多，但每一種技術都有相應的優(yōu)點和不足，在實際施工過程中往往需要技術人員將多種支護技術結(jié)合使用，以保證支護效果。本文結(jié)合工程實例，詳細闡述了組合式基坑支護的實際應用，分析結(jié)果表明：基坑支護施工具有極強的系統(tǒng)性、綜合性和風險性，其施工質(zhì)量和穩(wěn)定性對建筑工程施工的總體質(zhì)量有著至關重要的影響。在基坑支護結(jié)構(gòu)選型過程中，一定要結(jié)合施工現(xiàn)場地質(zhì)情況，合理選擇支護形式，編制專項施工方案和施工質(zhì)量控制要點，保證建筑工程施工的安全性和穩(wěn)定性。