建筑工程深基坑開挖支護施工技術研究

曹國意

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 深圳 518048）

1 引言

土石方工程是項目建設的基礎工程，而基坑開挖是其中的重要工作內容，當開挖深度超過5 m時，就屬于深基坑施工的范疇，與普通基坑開挖不同，深基坑開挖施工的危險系數更高，需要采取合適的支護形式，在獲取有效支撐的條件下安全開展工作，在編制專線施工方案時，必須加強對諸多因素的全面考慮，力求做到施工與管理協調配合、周密緊湊，保證施工工藝的合理性，盡可能提高工程施工質量。

2 工程概況

贛州高鐵新區鳳崗嘉苑住宅小區位于贛州市經濟開發區鳳崗鎮塘屋村，項目總用地面積78 698.2 m2，總建筑面積183 757.6 m2，地下 建筑面 積57 014.64 m2，地上建筑面積126 742.92 m2，包括FG03-17-02、FG03-18-01/02/03/04地塊，其中，FG03-17-02地塊地下室1層，地下室開挖面積約24 029 m2，支護長度約707 m，基坑開挖底標高119.15～120.15 m，坡頂標高為123.40～136.50 m，基坑深約3.65～16.85 m（含臨時性邊坡支護），臨時性邊坡支護高度為7.00～10.00 m；FG03-18-01/02/03/04地塊地下室1層，地下室開挖面積約38134m2，支護長度約960m。基坑開挖底標高119.35～121.85m，坡頂標高為122.50～132.59 m，基坑深約2.15～10.74 m（含臨時性邊坡支護），臨時性邊坡支護高度7.00 m。本項目地下室區域基坑開挖對坑外建筑影響一般，一旦支護結構失效、土體變形過大對既有建筑影響嚴重，結合現場周邊環境條件、工程地質、水文地質等條件，按照JGJ 120—2012《建筑基坑支護技術規程》中的基坑工程安全等級劃分標準，基坑及臨時性邊坡安全等級為二級，重要性系數γ0為1.00，支護結構使用期限為1 a。

3 建筑工程深基坑開挖支護施工技術研究

3.1 土石方開挖施工技術

根據施工流程與施工分區確定開挖線，嚴格遵循先撐后挖、分層分段、嚴禁超挖的基本原則，在不同分區、不同標高開挖時，需要采用階梯多級分層放坡開挖的方式，注意開挖坡度的控制，在大面積開挖時，要按部署圖定位坡道位置，隨著開挖過程逐步形成坡道，盡量避免把坡道土挖掉再回填碾壓，等到大面積土方挖到設計要求標高后，采用長臂挖機邊挖邊退的方法進行坡道土清除，局部（集水坑）采用小機械挖槽。土方開挖必須與支護作業緊密配合，只有支護結構強度能夠達到設計要求后才能施工，同時，在開挖過程中，不得碰撞、破壞支護結構，那樣會影響支護效果，容易引發安全事故。應做好降水井的降排水工作，保證水位在開挖土層標高以下，等到土層降水固結后才能開始開挖作業，如果遇到地下管線，需要及時通知相關部門進行處理，然后才能繼續施工。制訂深基坑監測計劃與措施，過程中及時對數據進行分析整理，對出現超過警戒值或異常情況應立即暫定施工，會同設計進行原因分析及制定應急救援方案措施，通過監測數據可以有效避免超挖現象。合理安排機械作業，充分發揮各種機械性能優勢，比如，推土機比較適用于運距在100 m以內的情況，鏟運機能夠獨立完成鏟土、運土、卸土、填筑等工作，對道路的適應性比較強，適宜運距在600～1 500 m，單斗挖掘機更多的是與自卸汽車配合使用，在工程量較大且集中、地勢起伏大、土方運距超過1 km時，具有良好的經濟性，本項目基坑土石方按豎向分層、勾機挖掘、坑內歸堆、勾機裝載、汽車外運的方法施工，在設計基底標高以上20～30 cm的土層，采用人工配合小挖機開挖，防止機械作業對坑底土體的擾動。基坑挖土深度不能超過設計標高，如果出現超挖現象，要及時回填處理，盡量避免在雨天施工，如果為了滿足工期要求必須在雨天施工，那么需要控制作業面，逐片逐段組織施工，而且要注重坡面遮蓋，做好排水工作。土方開挖到設計標高后，組織相關單位進行質量驗收，達到設計要求標準后，才能進行下一道工序施工[1]。

在本工程基坑開挖過程中，周邊有燃氣管道、高壓線等管線設施，如何做好保護工作是重難點問題，建立管線監護小組，負責日常管道及線路的巡檢、維護，施工前進行物探，確定管線位置及走向，編制切實可行的安全防護方案，施工過程中加強安全管控，聘請第三方監測單位在施工過程實時監測。

3.2 深基坑支護施工技術

土方邊開挖邊支護，土方采取分區分段施工，根據開挖方式的不同，采用了自然放坡支護和土釘墻支護兩種方式[2]。

3.2.1 土釘墻施工技術

FG03-17-02地塊某分段基坑支護深度9.85～9.95 m，采用土釘墻支護，放二級坡，坑底至坑頂，第一級放坡坡比1∶0.75，中間放坡平臺寬2.0 m，第二級放坡坡比1∶1.0，坡面設置8道土釘，土釘采用φ48 mm，3.0 mm厚鋼管，呈梅花形排列，坡面掛φ8 mm@200 mm×200 mm鋼筋網，噴100 mm厚C20混凝土。土釘布設的水平間距為1.5 m，垂直間距為1 m，入射角度15°，注漿直徑80 mm，長度有9 m和12 m兩種規格，具體設計如圖1所示。

圖1 FG03-17-02地塊某分段基坑支護結構示意圖

花管土釘施工工藝流程為挖土清坡、擊入花管土釘、制備漿液及注漿、坡面修整、噴底層混凝土、掛網并焊加強筋、噴表層混凝土、養護、驗收，遵循超前支護、分層分段、逐層施作、限時封閉、嚴禁超挖的原則，支護施工和土方開挖必須緊密配合，分層開挖，分層支護，形成循環作業，開挖完成后要及時修整邊坡，保證坡面平整。

制作土釘時，需要嚴格按照相關規范進行，首先要除銹去污、調直處理，做好隱蔽工程驗收后安裝土釘，安裝過程中不能將桿體彎曲、扭壓，土釘桿應該和注漿管一同放進孔內，將注漿管插到距離孔底25～50 cm的地方，為了保證注漿質量，需要在孔口位置設置排氣管和止漿塞，讓空氣能夠順利排出。

嚴格控制漿液制備質量，采用機械攪拌的形式，保證攪拌均勻，隨拌隨用。注漿前，需要使用稀水泥漿或者水對注漿泵及管路進行潤滑，運用二次注漿作業法，將金屬管插入孔內，在孔口使用密封袋封嚴，注漿過程中，注意控制注漿壓力和方向，保證注漿管始終埋在水泥漿液中，直到注滿為止，等到水泥漿凝結硬化、產生干縮后，需要進行二次注漿，第2次注漿需要使用純水泥漿，注漿量約為第1次注漿量的30%～40%[3]。

在噴射完底層混凝土后，需要進行鋼筋網的加工制作，嚴格按照開挖截面尺寸進行下料，使用火燒絲進行綁扎，注意控制搭接面積、搭接長度等關鍵數據，加強筋采用φ14 mm結合井字筋固定土釘，釘頭與加強筋應該采用焊接連接方式。采用C20細石混凝土進行面層施工，厚度約為8 cm，鋼筋網片的保護層厚度應該大于2 cm，在正式進行面層噴射前，需要及時清理坡面虛土，在噴射過程中，按照自上而下的順序進行施工，噴頭和受噴面的垂直距離應該控制在0.6～1 m，噴射完成后，做好噴水養護管理工作。

加強土釘抗拔承載力、混凝土強度、面層厚度的監測工作，科學制定監測方法和頻次，保證各部分施工質量能夠滿足設計要求。

3.2.2 掛網噴混凝土施工技術

掛網噴混凝土施工技術主要工藝流程為測量放線、挖土、修側壁、綁扎鋼筋網、配制混凝土、噴射混凝土、下層挖土。

土方開挖必須嚴格按照設計圖紙的放坡比例進行施工，保證坡面的平整度能夠滿足要求，如果發現開挖邊線沒有在一條直線上，需要及時安排挖機修坡，注意控制開挖深度，避免出現超挖現象，完成挖機挖土后，需要及時安排人工進行修坡，重點關注坡面的平整度和坡面斜面坡比的準確度，將平整度誤差控制在2 cm之內，在人工修坡前，可以在坡腳和坡頂拉直線，并在坡面上做好控制標志，讓施工人員能夠按著標記進行修坡，將坡面的腐植物或虛土清理干凈，最后做好質量檢驗工作，及時發現問題、解決問題[4]。

制作鋼筋網時，鋼筋的質量、種類、型號、尺寸必須滿足設計要求，如果存在銹跡、彎曲等情況，需要進行除銹、調直處理，并按規定開展性能實驗，對于焊接用的鋼材，除了常規的物理力學性能檢驗，還應做焊接性能方面的檢測，保證焊接強度超過材料整體強度。鋼筋網片和坡面的間隙應超過3 cm，可以在鋼筋網片后添加保護層或者使用插入土中的鋼筋綁扎固定，這樣可以避免在混凝土噴射時間隙不被壓縮，使保護層厚度能夠滿足要求，在鋼筋網片鋼筋交接處，采用細扎絲梅花形綁扎固定，搭接長度應該超過3 cm。

配制混凝土時，嚴格控制原材料質量，采用42.5級普通硅酸鹽水泥，細骨料采用堅硬耐久的中粗砂，控制細度模數和含水率，粗骨料采用堅硬耐久的碎石或卵石，攪拌用水不能含有影響水泥正常功能發揮的物質，外加劑的添加應充分考慮施工需求，要與水泥相容。噴射混凝土前，首先要調試機械設備，包括噴射機、空壓機等，經過運轉檢驗后，在對輸料管道進行送風試驗，對水道進行通水試驗，防止出現漏風、漏水等問題，為了保證混凝土噴射效果，需要在坡面上設置厚度標志，作為參考和控制手段。噴射作業時，需要先對受噴面噴水濕潤，然后按照施工方案分片分段施工，噴頭和受噴面的垂直距離應該控制在0.8～1.5 m，槍頭以旋渦狀移動，自下而上作業，噴射手要控制好水灰比，保持噴射混凝土表面平整濕潤光澤，無流淌現場[5]。

4 結語

綜上所述，深基坑開挖施工需要嚴格按照專項施工方案執行，明確開挖順序、開挖深度、開挖路線，同時，遵循先撐后挖、分層分段、嚴禁超挖的原則，保證開挖和支護工作的緊密配合。本文以贛州高鐵新區鳳崗嘉苑住宅小區項目為例，介紹了工程的基本情況，對深基坑開挖和支護施工技術進行了分析，通過技術的有效應用，充分發揮支護結構作用，提高基坑開挖的安全性和穩定性，避免發生質量和安全事故。