深基坑支護技術在巖土工程施工中的應用淺析

楊宏偉

（西安市鴻儒巖土科技開發有限公司，西安 710075）

1 引言

深基坑支護施工是一項相對復雜化、系統化的工程，其涵蓋了基坑開挖、支護、環保、工藝質控等，同時還兼顧整個工程項目的施工進程[1]。最主要的是，在具體施工當中，巖土工程深基坑支護的施工條件相對復雜，且存在較多的施工風險。因此，這就對施工的安全性提出更高的要求。所以，在巖土工程施工當中，必須把控好對深基坑支護技術的應用。

2 巖土工程施工中深基坑支護技術的重要性及特征

2.1 巖土工程施工中深基坑支護技術的重要性

緊隨城市化建設不斷深入，建設用地數量隨之逐漸減少，高層建筑規劃建設和地下空間開發成為主流趨勢，深基坑模式因此得以全面應用。而通過應用深基坑支護技術能夠切實保障深基坑支護施工的安全性和穩定性。深基坑支護是指為保證深基坑空間結構與周邊環境的安全與穩定而采取的對深基坑側壁進行保護與加固的措施[2]。在實際的深基坑支護工程施工中，存在諸多危險性因素，這些因素很容易導致安全事故產生，甚至引發人員傷亡。因此，深基坑支護技術的應用可以在深基坑工程中發揮安全保障作用，提供有效的安全防控。此外，在巖土工程深基坑施工過程中，如果存在前期檢查工作不充分、現場平整條件不符合標準、臨時支架搭設不完善等問題，都將難以保障巖土工程施工的質量及安全性，因此，強化深基坑支護技術的應用研究非常重要。

2.2 巖土工程施工中深基坑支護技術的特征

1）建設條件復雜。與其他建設項目相比，巖土工程具有特殊性，其難度大，施工條件比其他建設項目差。因此，巖土工程中深基坑支護技術的應用，要求工作人員在實際工作中嚴格控制施工質量。同時，為避免施工條件復雜影響施工質量，需要根據現場實際情況實施深基坑支護設計。

2）施工風險高。巖土工程深基坑支護工程的重點在于切實提高工程項目的安全性與穩定性。但由于巖土工程本身的特殊性，導致其深基坑支護仍然面臨一系列風險。其中，主要風險包括工程質量風險和施工人員的人身安全風險[3]。

3）施工涉及因素多。巖土工程深基坑支護技術施工特點顯著，涉及的因素較多。因此，要求工作人員在深基坑支護設計中充分考慮影響因素。比如，影響巖石工程穩定性的巖石、土壤、水分等。一旦在實際施工過程中基巖或土壤的強度受到影響，必將直接影響整體深基坑支護結構的穩定性，甚至由此引發嚴重的安全風險。

3 工程概況

3.1 基坑工程概述

某項目辦公樓基坑工程，位于市中心，項目東部是文化中心，南部為規劃道路，西、北部則均為河流。該項目整體規劃占地面達積11 386.79 m2，建筑的建筑面積為53 502.254 m2。整個項目中，地上建筑的整體面積達35 568.62 m2，地下建筑面積為16 734.64 m2。建筑主要由15 層主樓、2 層裙樓以及3 層地下室組成，建筑高度達到69.23 m。建筑的基坑類似于矩形，東西長度約為120 m，南北長度約為77 m。

3.2 深基坑四周情況

項目場地周邊的環境較為復雜，其北側距基坑圍墻約3 m處分布有道路、橋梁、電力、排水管道等基礎設施。西側為河道，所處位置距基坑圍墻約13 m。南部距離基坑圍護結構6.5 m處為既有干道，地下敷設供水、排污、電力供應等管線。

此外，棚木區和材料堆場分別位于基坑的西南角和東北角。在河道和西圍墻之間的場地上設置了一座兩層的彩鋼房屋。泵車停車位設置在南北兩側的道路上。基坑內有兩處出土口，均在南側，挖掘的土方均需運載至15 km 以往的堆土場。

3.3 深基坑水文地質條件

該工程項目所處地區氣候條件較為溫暖濕潤，雨季雨量非常充沛，季節性變化明顯。年均氣溫為18℃，年均降雨量約為1 600 mm。項目主要地形為沿海平原，地勢平坦，高程在3.6～5.2 m。其中，建筑基坑鉆孔深度內的土層結構主要以雜填土、黏土、淤泥為主。各土層呈現的物理力學性質如表1 所示。該工程項目的地表水與地下水覆蓋了黏土和淤泥等土層，地下水水位變化主要受河流、季節變化及降水量等因素的直接影響，距地表約0.15～0.88 m，海拔在2.97～3.57 m。

表1 基坑土層的物理性質力學指標

4 案例工程施工中深基坑支護技術實施方案

選擇科學有效的深基坑支護方案的重要性不言而喻。不同的支護形式對建筑基坑項目的工期、造價投入、技術措施等都將造成不同程度的影響。因此，需要充分結合不同支護類型的優劣勢、適用條件等選擇科學合理的基坑支護方案。另外，所制訂的基坑支護方案應當堅持因地制宜的原則，要充分結合當地水文地質條件、基坑挖掘深度、周邊環境條件等一系列因素來進行，不可隨意選擇。具體分析如下。

4.1 深基坑內支護體系

由于項目周圍土壤工程性質弱、河流縱橫、地下管線眾多，坑外錨固穩定性不足。因此，通常使用坑內支撐結構來保障穩定性，其中，基坑內支架主要需要結合相應的材料差異細分混凝土和鋼支架兩種不同材料支架。對比之下，鋼支架的結構相對穩固，并且實際拆裝處理較為便捷，可進行二次回收利用。

本工程內部支持體系安排如下：兩個水平鋼筋混凝土支架沿著基坑垂直放置，使基坑產生的土體變形不會影響周邊道路和橋梁工程的穩定性。其中，第一支架頂面高度約為-2.200 m，樁頂冠梁兼作第一支架圍護結構。第二支架頂部標高-6.752 m。第二支撐外殼連接到支撐樁。剝去原鉆孔樁的混凝土保護層，用兩根直徑為23 mm 的HRB400 鋼筋連接到每個支架上。樁身豎向鋼筋全部搭接焊接，焊縫長度必須≥300 mm，作為連接第二支座的圍護結構。

4.2 深基坑立柱和鉆孔灌注樁

基坑內水平支護系統的豎向支護構件為井形鋼柱，呈網格狀，柱下有現澆樁。井形格子型鋼柱覆板與角鋼焊接為周邊焊接，上部延伸至500 mm 鋼筋混凝土水平支撐，下部插入3 m 以上的柱樁。柱樁的直徑需設計為850 mm，并已盡可能用工程樁代替，由此來實現降低成本的效果。

4.3 深基坑水幕層

深基坑水幕層主要采用的是雙螺桿水泥混合樁，施工前必須進行工藝試樁，由此進一步明確基坑挖掘的深度、砂漿材料混合比、混凝土噴射的沉升速度、混凝土噴射的速度、壓力控制等多方面的工藝參數值，保證水幕層施工的質量。

4.4 深基坑被動區加固

為抑制基坑出現變形，有效緩解對周邊環境的影響，需要在基坑底部沿支撐樁內側設置水泥混合樁，加固被動區土體。同時，還可由此減緩支撐樁所承受的內力，但所消耗的總成本并不多。被動區的鋼筋水泥混合樁直徑需控制為500 mm，樁上部高度需控制為-10.5 m，下部高程需控制為-15 m，水泥含量在15%內。

4.5 降排水施工

由于基坑靠近周邊道路、市政管線和既有建筑，采取傳統的沉降法降排水效果不佳，而基礎土主要是不透水的黏土。為避免周邊地面由于降水而引發嚴重的地面沉降，本工程項目排除降水方式，主要采用排水溝明渠實施排水的方式，對坑內、外地表水等進行排放和封堵。

5 案例工程施工中深基坑支護技術應用效果

5.1 施工效果匯總

該項目基坑深度海拔達-9.352 m，其下墊層的底部海拔為-10.351 m。基坑開挖深度約為9 m，基坑的整體開挖面積在9 000 m2，土方工程量統計約為85 000 m3。因此，基坑開挖深度相對較深，土質條件比較差，且氣候條件不好，因此，實施土方開挖需遵循“分層、零碎、小空間、對稱開挖”的原則。具體施工效果如下：

1）支撐樁參數設計需達到相應強度標準，然后將場地平整，其標高嚴格控制在-0.55 m。

2）第一支護混凝土達到設計強度的80%后，開挖至第二支護底高度控制在7.85 m，并需要在此基礎上及時增設第二道護圍。

3）二次支護混凝土及周邊混凝土達到設計強度的80%后，開挖至下墊層底深度達-10.36 m。

4）電梯井和集水井局部深挖位置需先采用機械進行開挖（1～2 m），其他則實施人工開挖。同時，在開挖澆筑混凝土墊層時，要求需在24 h 內完成整個澆筑工序。

5）澆筑混凝土底板需延伸至支撐樁的側面位置。

6）當底板混凝土設計強度的80%后，則可將第二道鋼筋混凝土支撐進行拆除處理。

7）進行地下樓板施工時。要求地下室1 層樓板的混凝土應當達到設計強度的80%，然后由此來拆除首根鋼筋混凝土支撐模板。

8）完成地面剩余主要結構施工量，回填并壓實土層。

5.2 竣工后的監測結果

本項目基坑開挖面積較大，開挖深度較深，且開挖的周邊環境相對復雜。為保障基坑本身及周邊環境的安全，在基坑施工過程中，委托專門的監測單位，對立柱水平位移、沉降、支護段周邊環境進行監測。如果出現異常，應當立即強化監控并在此基礎上采取相應監測措施。

根據工程監測報告，從基坑開挖到回填的最終完成，要求支撐樁最大累積橫向變形＜40.5 mm，柱樁最大沉降＜20.8 mm。基坑周圍的建筑物沉降最大及周圍埋地管道變形嚴格控制在6.5 mm 以內，并設計警戒值。支座最大軸向力產生于基坑東南角支座，最大軸向力約為7 200 kN，在支座設計規定的承載力范圍內。因此，基坑施工對周邊環境的影響屬于安全可控。

6 結語

綜上，巖土工程深基坑支護技術相對復雜，在實際施工中需要考慮多方面內容，嚴格把控施工質量。通過案例工程分析可知，深基坑支護施工不可避免地會對周邊環境造成影響，因此，需要在前期施工準備階段明晰工程現場水文地質情況，并將安全性和經濟性納入施工方案當中。基坑支護施工竣工后，需做好相應的基坑監測工作，分析工況、和監測結果，由此判定深基坑工程施工的科學性、合理性及有效性，這樣才能取得預期的施工效果。