土木工程中深基坑支護(hù)技術(shù)的探討

張程

（湖北遠(yuǎn)宏建筑工程有限公司，湖北 荊州 434200）

0 引言

深基坑工程是整個(gè)土木工程中非常重要的分部工程，在高層建筑和市政工程地下結(jié)構(gòu)施工期間，為了保證施工安全，需要對(duì)邊坡采取支擋措施。深基坑在施工前，要勘察工程現(xiàn)場(chǎng)的水文條件、工程地質(zhì)，調(diào)查清楚毗鄰建筑物、地下管線的位置、埋置深度，根據(jù)實(shí)際情況采取切實(shí)可行的支護(hù)措施。在施工過程中，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)各種施工工藝進(jìn)行對(duì)比分析，嚴(yán)格按規(guī)范施工。在支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期間，要加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系水平位移監(jiān)測(cè)和毗鄰建筑物、市政設(shè)施的沉降監(jiān)測(cè)。只要對(duì)深基坑的各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把控，就能保證深基坑的安全。

1 深基坑支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 施工條件復(fù)雜

我國地域面積廣闊，每個(gè)地區(qū)的地質(zhì)條件各不相同，使得深基坑的施工條件更加復(fù)雜。城區(qū)內(nèi)新建建筑物周邊大多都存在既有建筑物和各種市政管網(wǎng)，在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)前，要查明既有建筑物基礎(chǔ)類型、平面布置、基礎(chǔ)的埋置深度。要查明周邊地下管線的種類、走向、對(duì)振動(dòng)的敏感度。在深基坑施工時(shí)，要同時(shí)進(jìn)行土方開挖、擋土結(jié)構(gòu)體系施工、地下水控制，協(xié)調(diào)好各個(gè)分項(xiàng)工程同時(shí)安全有序的進(jìn)行，對(duì)施工技術(shù)與組織提出了更高的要求。我國的地下水資源豐富，如果基坑存在地下水，一定要查清地下水的埋深、分布位置、地下水的類型，根據(jù)實(shí)際情況采取地下水控制措施。

1.2 基坑深度越來越深

在我國的一些特大城市，人口密度大，用地緊張，超高層建筑隨處可見，為了保證超高層建筑基礎(chǔ)的埋置深度，必須要通過設(shè)置地下室的方式解決，同時(shí)，通過地下空間開發(fā)也解決了用地緊張的問題。有的特大城市的深基坑深度達(dá)到了20m，按照目前城市的發(fā)展趨勢(shì)，建筑物的高度將會(huì)不斷長高，新的地標(biāo)建筑物將會(huì)不斷涌現(xiàn)，地下室的層數(shù)將會(huì)不斷增加，地下空間將會(huì)進(jìn)一步利用，深度超過20m的深基坑將隨處可見。基坑的深度越深，支護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆、土體滑動(dòng)失穩(wěn)、基坑底部土體隆起、地下水引起流土、管涌的概率將會(huì)增大，施工難度也會(huì)隨之增大。

1.3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型多

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型有支擋式結(jié)構(gòu)、土釘墻、重力式水泥土墻等。對(duì)于較深的基坑，可以選用錨拉式結(jié)構(gòu)或支撐式結(jié)構(gòu)；對(duì)于較淺的基坑，可以選用懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)；對(duì)于淤泥質(zhì)土且基坑深度未超過7m時(shí)，可以選用重力式水泥土墻；對(duì)于淤泥質(zhì)土且基坑深度未超過6m時(shí)，可以選用水泥土復(fù)合土釘墻。基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮基坑深度、工程地質(zhì)、基坑的面積、施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)條件、毗鄰建筑物相關(guān)技術(shù)參數(shù)，選用合理的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。

1.4 容易發(fā)生安全事故

如果設(shè)計(jì)圖紙未經(jīng)審查、施工方案未組織專家論證便開始施工，都有可能會(huì)引發(fā)安全事故。在城區(qū)的深基坑四周往往有各種重要的建筑物和重要管線，并且因?yàn)閳?chǎng)地狹小，基坑周邊會(huì)堆放建筑材料，有時(shí)還將回填用的土方堆在基坑周邊，致使基坑頂部的荷載有可能超過設(shè)計(jì)時(shí)采用的荷載值，引起基坑坍塌，甚至?xí)昙爸苓吔ㄖ铩Ｔ诘叵滤惠^高的場(chǎng)地，降水措施不合理，監(jiān)測(cè)未及時(shí)跟上，有可能會(huì)導(dǎo)致周邊建筑物發(fā)生沉降。

2 深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 土釘墻施工技術(shù)

在支護(hù)結(jié)構(gòu)類型中，土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)是一種常用的支護(hù)方式，施工方法也相對(duì)比較簡(jiǎn)單。土釘墻坡面坡度不能大于1:0.2，在施工時(shí)要注意土釘不能超出用地紅線，也不能伸入毗鄰建筑物的地基中。土方開挖要分層進(jìn)行，不得超挖，每層土釘施工完畢，要檢測(cè)土釘?shù)目拱瘟κ欠窈细瘢旅嫘拚戤吅螅皶r(shí)施工土釘并噴射混凝土。土釘墻可以采用洛陽鏟成孔的鋼筋土釘，對(duì)于松散的砂土可采用打入式鋼管土釘，對(duì)于成孔困難的土層，可以采用機(jī)械成孔的鋼筋土釘。土釘縱橫間距可以選用1～2m，當(dāng)土質(zhì)較差時(shí)，要取小值，土釘?shù)膬A角一般為5°～20°，鋼筋土釘成孔直徑一般為100mm，鋼筋土釘為了保證定位準(zhǔn)確，在鋼筋的周邊要焊接居中支架，土釘?shù)谋Ｗo(hù)層厚度不能小于25mm，注漿時(shí)要分兩次進(jìn)行，第一次采用水泥砂漿注漿，水泥砂漿用量不能小于鉆孔體積的1.2倍，待水泥砂漿初凝后，再開始第二次注漿，注漿時(shí)可采用純水泥漿，注漿完畢要及時(shí)封堵孔口。在第一層混凝土噴射完成后，綁扎鋼筋網(wǎng)片，然后再噴射第二層混凝土。噴射混凝土選用的骨料最大粒徑不能大于15mm，在噴射混凝土?xí)r，噴槍與坡面要垂直，最佳噴射距離為1m左右，混凝土面層終凝后，立即灑水養(yǎng)護(hù)[1]。

2.2 土層錨桿施工技術(shù)

土層錨桿是在基坑側(cè)壁上鉆一定深度的孔，在孔內(nèi)放入鋼絞線、鋼筋等材料，然后注入水泥漿，對(duì)其施加預(yù)應(yīng)力，與土層結(jié)合成具有一定抗拔力的錨桿。當(dāng)錨桿有可能穿越地下管網(wǎng)、地下障礙物附近時(shí)，首先要查明地下管線、地下障礙物的平面布置、深度等。錨桿成孔工藝要根據(jù)土質(zhì)條件、有無地下水確定，當(dāng)存在地下水時(shí)，要選用泥漿護(hù)壁成孔工藝，保證孔壁不坍塌。當(dāng)采用鋼絞線錨桿時(shí)，鋼絞線應(yīng)平順，不能扭曲。鋼筋錨桿的連接可采用機(jī)械連接或焊接。成孔完畢并經(jīng)驗(yàn)收合格，要立即安裝錨桿并注漿。注漿液可適量摻入早強(qiáng)劑或膨脹劑，摻入量要通過試驗(yàn)確定。在注漿時(shí)要注意注漿口要沉入注漿液里面，當(dāng)有注漿液從孔口溢出后才能停止注漿，當(dāng)出現(xiàn)注漿液面下降時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿。當(dāng)錨桿固結(jié)體強(qiáng)度達(dá)到75%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，才能進(jìn)行錨桿的張拉，當(dāng)采用鋼絞線時(shí)，可以采用鋼絞線束整體張拉的方式進(jìn)行，錨桿在鎖定之前，要對(duì)錨桿進(jìn)行預(yù)張拉，當(dāng)出現(xiàn)錨桿位移不穩(wěn)定現(xiàn)象時(shí)，則說明該根錨桿質(zhì)量不合格。當(dāng)發(fā)現(xiàn)錨桿有預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象時(shí)，要再次鎖定；當(dāng)發(fā)現(xiàn)錨頭有松動(dòng)、脫落現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)修復(fù)并再次鎖定[2]。

2.3 型鋼水泥土攪拌墻施工技術(shù)

型鋼水泥土攪拌墻是在連續(xù)套接的三軸水泥土攪拌樁內(nèi)置入H型鋼形成的擋土結(jié)構(gòu)，固化劑采用水泥，將固化劑與土進(jìn)行攪拌，可以對(duì)地基土進(jìn)行加固。內(nèi)插型鋼布置形式可選用密插型、插一跳一型或插二跳一型，攪拌樁的長度要比型鋼的長度長1m。一般采用三軸攪拌機(jī)施工，攪拌下沉、提升速度、水灰比等要在施工前通過試驗(yàn)確定，要采用2根樁的成樁試驗(yàn)結(jié)果，漿液泵送量要與下沉、提升的速度匹配，要保證水泥用量均勻，水泥用量要用流量計(jì)嚴(yán)格控制，如果漿液產(chǎn)生了初凝現(xiàn)象，要將漿液廢棄，不能再使用。如果中途停漿，要在恢復(fù)噴漿前，將攪拌機(jī)頭提升或下沉1m后再繼續(xù)噴漿攪拌施工。攪拌樁施工完畢30min內(nèi)要將型鋼垂直插入，型鋼頂標(biāo)高要控制準(zhǔn)確，型鋼之間連接要牢固，型鋼一般可以依靠自重插入水泥土攪拌樁，當(dāng)不易插入時(shí)，要借助輔助措施下沉。支護(hù)結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)之間回填夯實(shí)后，可以采用液壓起拔機(jī)將型鋼拔除，樁孔進(jìn)行注漿處理，對(duì)穩(wěn)定性要求很高的基坑，則不能回收型鋼。

2.4 地下連續(xù)墻施工技術(shù)

成槽前在地下連續(xù)墻兩側(cè)設(shè)置C20混凝土導(dǎo)墻，導(dǎo)墻厚度要大于20cm，導(dǎo)墻底部要進(jìn)入原狀土不小于20cm，導(dǎo)墻頂部要高出地面10cm以上，導(dǎo)墻高度1.2m以上，要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。導(dǎo)墻外側(cè)可以用黏土填實(shí)，內(nèi)側(cè)墻壁要垂直，為了保證連續(xù)墻厚度，導(dǎo)墻凈距可以比連續(xù)墻厚度加寬4cm。制備的泥漿要充分水化，貯放時(shí)間要大于24h，泥漿儲(chǔ)備量至少為每日計(jì)劃成槽工程量的2倍。為了防止槽段接頭部分發(fā)生漏水現(xiàn)象，要控制好連續(xù)墻接頭的施工質(zhì)量，可以采用鋼絲刷壁器對(duì)接頭處進(jìn)行清理，要刷壁10次以上。槽底清理可以采用置換法，在成槽結(jié)束后，采用新泥漿將槽內(nèi)泥漿置換。地下連續(xù)墻接頭方式可以采用接頭管接頭、工字鋼接頭等，工字鋼接頭與接頭管接頭相比，工字鋼接頭的防水效果好，但工字鋼為一次性使用，造價(jià)高；接頭管能夠多次使用，可以降低造價(jià)。制作鋼筋籠時(shí)要預(yù)留導(dǎo)管的位置，在槽底清理后立即吊裝鋼筋籠。水下混凝土要采用導(dǎo)管法連續(xù)澆筑，鋼筋籠吊裝經(jīng)驗(yàn)收合格后，要立即澆筑地下連續(xù)墻混凝土[3]。

3 深基坑支護(hù)技術(shù)的管理策略

3.1 做好設(shè)計(jì)選型工作

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是在建造地下工程時(shí)，為了保證安全而采用的一種施工措施，當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)作為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)使用年限不能小于一年。當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)作為建筑物永久性構(gòu)件使用時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要滿足永久性結(jié)構(gòu)的要求。基坑的側(cè)壁與地下結(jié)構(gòu)之間預(yù)留的工作面要便于施工操作，錨桿的錨頭及內(nèi)支撐的設(shè)計(jì)不能妨礙地下工程的施工。按平面結(jié)構(gòu)分析支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，要按最不利條件對(duì)每個(gè)剖面進(jìn)行分析。在支護(hù)結(jié)構(gòu)選型時(shí)，要綜合考慮土方開挖深度、工程地質(zhì)、水文條件、毗鄰建筑物的重要性、地下結(jié)構(gòu)的類型、基礎(chǔ)形式、施工方法合理性等。對(duì)于安全等級(jí)為一級(jí)的深基坑，要選用支擋式支護(hù)結(jié)構(gòu)；對(duì)于安全等級(jí)為二級(jí)或三級(jí)的基坑，可以選用土釘墻或重力式水泥土墻。

3.2 做好安全管理工作

深基坑屬于超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，是整個(gè)工程安全管理的重中之中。基坑支護(hù)首先要經(jīng)過專項(xiàng)設(shè)計(jì)，施工方案要組織專家論證。施工單位要有相應(yīng)的資質(zhì)和安全生產(chǎn)許可證。在施工前，要向管理人員和工人進(jìn)行安全交底。施工時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行專項(xiàng)施工方案，管理人員要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)違規(guī)作業(yè)的，要立即糾正。施工期間要采取措施保護(hù)周邊環(huán)境的安全。堆放在基坑周邊的材料、設(shè)備荷載不能超過地面荷載限值。基坑周邊要安裝防護(hù)欄桿，設(shè)置通道供施工人員進(jìn)出。支護(hù)結(jié)構(gòu)完成后才能開挖土方，不得超挖，當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)完成后，要迅速回填，消除安全隱患。

3.3 做好地下水控制工作

控制地下水要根據(jù)工程地質(zhì)、水文條件及場(chǎng)地周邊實(shí)際情況，選用截水、降水等方法。當(dāng)降水后毗鄰建筑物有可能會(huì)發(fā)生沉降時(shí)，要選擇截水的方法進(jìn)行地下水控制。基坑截水可選用水泥土攪拌樁帷幕、高壓旋噴注漿帷幕等。當(dāng)基坑底部以下有較淺的隔水層時(shí)，要采用落底式帷幕，進(jìn)入隔水層的深度要大于1.5m。截水帷幕盡量要沿基坑閉合，當(dāng)無法閉合時(shí)，應(yīng)對(duì)地下水沿帷幕兩端繞流可能會(huì)引起的破壞進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。基坑降水可選用管井、真空井點(diǎn)或噴射井點(diǎn)等方法，要將水位降至坑底以下0.5m，對(duì)于局部超深的電梯井要采取局部地下水控制措施。抽水運(yùn)行時(shí)間要考慮建筑物在施工期間對(duì)抗浮的要求，當(dāng)基坑降水可能會(huì)導(dǎo)致周邊建筑物產(chǎn)生沉降時(shí)，要及時(shí)采用回灌方法減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，回灌井要進(jìn)入穩(wěn)定水面至少1m，回灌井要在透水層設(shè)置過濾器，回灌水量要通過觀測(cè)孔中的水位進(jìn)行控制，要保持低于降水之前的水位。為了避免污染地下水，回灌用水可以采用清水或降水井抽出的水[4]。

3.4 做好基坑監(jiān)測(cè)工作

對(duì)于一級(jí)或二級(jí)安全等級(jí)的基坑，在土方開挖和基坑支護(hù)體系使用期間，要開展支護(hù)體系水平位移監(jiān)測(cè)和周邊建筑物、道路的沉降監(jiān)測(cè)。基坑周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)要設(shè)置在建筑物的墻上，沿平行于坑邊和垂直于坑邊的方向布置，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離不能大于15m，可以將監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在既有建筑物的內(nèi)部。對(duì)于市政管線的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)要設(shè)置在管線的正上方，如果市政管線的上部為剛性路面，監(jiān)測(cè)點(diǎn)要設(shè)置在路面下部位置。道路監(jiān)測(cè)點(diǎn)相距不能大于30m，每條道路監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量不能少于3個(gè)，沿路寬方向可以增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)。基坑周邊地面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以設(shè)置在基坑周邊土層表面上，與支護(hù)體系的距離控制在0.2倍基坑深度范圍內(nèi)。要隨時(shí)對(duì)支護(hù)體系和毗鄰建筑物檢查巡視，如果發(fā)現(xiàn)毗鄰建筑物裂縫、道路裂縫、市政管線損壞、錨桿松動(dòng)、土釘滑動(dòng)、土釘墻裂縫、支撐體系變形等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即向有關(guān)部門報(bào)告。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可以采取基坑回填、基坑頂部卸土、增加支撐的措施予以處理[5]。

4 結(jié)語

對(duì)深基坑要實(shí)行全過程管理，要委托具有相應(yīng)資質(zhì)的勘察設(shè)計(jì)單位進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)，委托具有相應(yīng)資質(zhì)的施工單位進(jìn)行施工，委托具有勘察資質(zhì)的單位進(jìn)行基坑及周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)。設(shè)計(jì)方案和專項(xiàng)施工方案要進(jìn)行專家論證，在設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上編制施工方案。安全員要對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行監(jiān)督，監(jiān)測(cè)單位要按照監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)，監(jiān)理單位要對(duì)深基坑的施工進(jìn)行旁站監(jiān)理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)未按照施工方案施工的，應(yīng)要求施工單位立即整改。只有按規(guī)范設(shè)計(jì)施工，杜絕各種違規(guī)現(xiàn)象，才能保證深基坑的安全。