深基坑支護技術在工程中的應用

夏春雨 苗嶺 萬龍

（中國建筑第七工程局有限公司，河南鄭州 450000）

對深基坑進行支護施工是保證其結構穩定性的主要措施之一，目前，建筑領域內相關支護技術的研究成果較多，可用于工程支護的施工技術也具有種類多樣的特點，為確保支護施工可以在深基坑工程施工中發揮預期的效果，進一步提高基坑的安全性，下述將對基于深基坑支護技術的工程施工方案展開詳細設計研究。

1 工程概況

所選的深基坑支護施工項目為某地區試點建筑工程項目，此建筑屬于低層建筑，地上結構6層、地下結構1層，建筑中間部分的檐口高度為32.156m，建筑屋頂正脊位置與地面的垂直距離為42.054m，建筑兩側邊緣位置的檐口高度為26.147m。該項目建設占地面積為25454m2。建筑各結構層面積見表1。

表1 建筑各結構層面積

通過對工程項目的現場勘查與實地走訪，此工程平面結構為“山”字形。同時，地下一層建筑的高度預設在4.21m～6.54m范圍內，結合工程實際施工需求，設計此建筑工程項目的基坑開挖深度為7.8m。

完成對此建筑項目相關信息的整理后，根據支護施工需求，對此項目的地質信息進行分析[1]。通過現場技術人員綜合勘查，明確此工程項目的施工場地為階梯形勢，地勢呈現輕微起伏狀態，通過對現場的取樣，對基坑開挖范圍內的土層物理性質進行分析，結果見表2。

表2 深基坑開挖范圍內的土層物理性質

綜合施工場地的實際情況，設計如下文所示的深基坑支護施工方案。

2 基于深基坑支護技術的工程施工方案

2.1 施工準備及土方開挖施工

針對上述建筑工程項目，在對其進行深基坑支護前，需要先對施工現場進行全方位的現場勘察和探測，并根據得到的勘查信息制定支護施工方案，以此為施工質量提供更大保障[2]。施工前，需要對施工機械設備進行選擇，并完成工藝試樁操作。由于上述工程項目當中建筑體的基礎結構采用密集的群樁為主，因此，涉及成樁機械設備的選擇[3]。在機械設備進入到施工現場并投入施工時，需要先確定設備是否具備正常工作條件。同時，在使用該機械設備的過程中還需要對場地內地面平整度進行實時測量。在完成成孔工作后需要及時將鋼筋籠放置在指定位置，再通過混凝土澆筑完成支護樁灌注施工[4]。

在完成準備工作后，開始對施工現場進行土方開挖施工。針對本文建筑工程項目，其基坑的深度和體積較大，因此，在開挖過程中為了避免變形量過大問題產生，采取分層開挖的方式進行[5]。圖1為基坑土方開挖施工現場圖。

圖1 基坑土方開挖施工現場圖

在確定土方開挖量時，可將下述公式作為依據：

式中V-為深基坑土方開挖量；

x-為深基坑長度；

y-為深基坑寬度；

z-為深基坑施工工作面寬度；

k-為基坑邊坡坡度系數；

h-為深基坑深度。

除基坑部分需要開挖以外，還需要對基槽結構進行開挖，其開挖量可通過下述公式計算得出：

式中V′-為深基坑基槽結構開挖的開挖量；

X-為基槽底部寬度；

Z-為基槽施工工作面寬度；

K-為基槽邊坡的坡度系數；

H-為基槽深度；

L-為基槽長度。

在完成分層開挖后，需要對開挖區域進行支護，并盡可能縮短基坑在沒有足夠支撐條件下暴露在外的時間。在開挖過程中存在地下水涌出的問題，為了使地下水運動不會對施工造成影響，還需要對施工周圍土體進行止水處理[6]。在基坑周圍建立止水帶結構，如圖2所示。

按照圖2所示的方法完成對止水帶的設置，并根據現場地下水賦存情況建立臨時性的排水體系，將施工過程中產生的積水快速排除到施工區域以外，從而確保施工區域內巖石層中水量不會影響到施工質量和施工安全。

圖2 基坑周圍止水帶設置

2.2 選擇深基坑支護類型

根據本文建筑工程項目，結合現場勘察的地質條件信息、地下水分布信息、土層含水比例信息等，對其基坑支護類型進行選擇[7]。采用鉆孔管樁作為擋土基本結構，將護坡樁的樁徑設置為600mm，將相鄰兩個支護樁之間的距離設置為1000mm。將錨桿結構作為支撐結構，其端部位于地面以下200mm，向下傾斜角度為18°，兩個錨桿結構之間的間隔距離為1.5m[8]。由于施工區域土質組成復雜，因此，在確定支護類型時，還需要對土壓力進行計算，其公式為：

式中E-為主動土壓力；

γ-為土體容重；

L-為擋土樁長度；

φ-為抗剪強度。

根據上述公式確定土壓力，并在此基礎上對施工材料進行合理選擇。針對投入使用的施工材料需要先對其進行質量驗收，并對材料的參數匹配性進行查驗。

2.3 鉆孔灌注樁支護施工

在完成上述施工工序后，基于深基坑支護技術進行鉆孔灌注樁支護施工。施工人員按照樁基的平面設計圖以及對應坐標點，確定測量放樣位置。在利用全站儀對控制點和樁位進行測放過程中，需要確保二者之間的誤差在允許范圍內。為了避免鉆孔灌注過程中孔壁發生坍塌，對護筒結構進行埋設。通過護筒結構的設置能夠減輕孔壁的壓力負擔。在埋設護筒時，針對黏性土層將護筒埋深設置在1m以上，砂土層需要將護筒埋深設置為2m以上。護筒頂端位置與樁位之間的偏差不得超過50mm，傾斜角度不得超過1%。在鉆孔作業前，需要完成對泥漿的配制，泥漿的性能需要結合鉆孔方式和施工現場的地質條件確定。在完成泥漿材料的制備后，針對其性能進行試驗，并在確保性能指標符合要求后，將其注入孔洞當中。

利用經緯儀將鉆機設置在施工區域中間位置，其偏差不得超過50mm。再利用枕木將鉆機底座進行固定，若鉆機底座不穩，則會造成鉆孔傾斜問題產生。在利用鉆機完成鉆孔后，需要進行清孔操作，鉆頭與孔底之間的距離應當控制在50mm～80mm范圍內，且嚴格控制泥漿含砂率與返漿比例。完成清孔處理后，將鋼筋籠放置在孔洞當中，利用鋼筋籠為基坑提供支撐力，確保基坑結構在后續施工中能夠始終處于穩定狀態。針對混凝土的灌注可采用導管法進行施工，將混凝土材料持續灌注直到設計標高位置停止。在灌注過程中，對混凝土澆筑時間進行嚴格控制，并盡可能降低鉆孔中的沉渣，實現對澆筑質量的強化，完成整個深基坑支護施工流程。

3 施工效果

根據上述設計的施工方案，結合工程項目實際情況，對本工程項目的深基坑支護方案進行設計。設計過程中，考慮到支護結構不僅需要起到維護基坑周邊結構安全的作用，還應起到控制施工行為對周邊環境影響的效果。在遵循經濟性、合理性、便捷性等原則的基礎上，此次設計采用放坡聯合支護的方案進行施工。深基坑支護施工方案剖面圖見圖3。

圖3 深基坑支護施工方案剖面圖

完成對支護施工方案的設計后，按照本文設計的內容，開展工程項目的深基坑支護施工。

為檢驗深基坑支護施工效果，實現對基坑施工中相關變形數據的監測，第一時間感知基坑的變形問題，需要在施工中設計對應的基坑變形控制標準，具體內容見表3。

表3 深基坑施工變形控制標準

在對基坑結構偏移量進行監測時，需要先在施工作業面上選擇具有代表性、適量的監測點。確保監測點位于土層穩定區域內后，對選擇的監測點進行編號。同時，輔助使用GPS技術與水準儀，對竣工后的基坑支護結構進行偏移量統計，結合監測點所對應地面的最大沉降量，分析支護結構的穩定性。整理并統計實驗結果，見表4。

表4 深基坑支護結構水平偏移量統計

表4中統計的結果數據均符合I等級基坑施工變形控制需求，說明本文設計的施工方法，在實際應用中，可以起到提高支護結構穩定性、降低基坑支護結構偏移的綜合作用。

4 結語

目前，深基坑支護施工技術已經廣泛應用于建筑領域內，為實現對產業設計研究成果的深化，為深基坑工程施工提供可靠性的技術支撐，本文開展了此次研究。盡管此次設計的技術方案在實際應用中已經證明了其可行性，但要達到星級建筑的質量驗收標準，仍存在一些不足。因此，在后續的工作中，將繼續進行本文方法的深化，結合深基坑施工場地的環境差異、地質差異，設計多種支護施工方案，通過此種方式為施工方案提供更多的選擇。