建筑工程施工中的深基坑支護施工技術

陳天鋒

（福州亨源建設工程有限公司，福州 350001）

1 引言

在地下空間的利用技術逐漸成熟以及建筑質量要求不斷提高的今天，深基坑項目數量隨之增多，導致現場建設環境更加復雜， 土方挖掘深度與工作量不斷增加。 從近些年深基坑項目實踐看來，為保證施工過程的安全，大部分建設方都選擇了比較穩妥的支護技術。在設計與實施深基坑作業前，施工單位會事先對建設場地及周邊一定范圍內的土層進行勘察，以此掌握現場的土質條件。 本文選取了一項醫院建筑工程作為分析對象，這個建筑項目包含多個單棟建筑，結合不同的地質條件，創新性地選擇了多種支護技術，能給類似施工項目提供參考。

2 建筑工程項目概況

福建醫科大學孟超肝膽醫院建筑工程，共有兩個地塊，總建筑面積為299 800 m2，其中地上面積有198 813 m2。 該項目建筑的樁基都選擇沖孔灌注樁， 底板厚度分成400 mm 與550 mm 兩種，承臺高度均設置為1 600 mm。

2.1 邊坡支護設計

本項目建設區域原本屬于民宅用地，在原建筑拆掉后，大多數是空地。 經過初步勘察，場地內不存在不利的埋藏物、管線、地質災害等。 但巖土類型偏多，還分布一些軟弱土，整體均勻性不高，而且上部地基承載力較差。

地塊1 在規劃區域的西側， 是工程主要施工場地， 包括1～2 層地下空間，其中第1 層地下室的基坑深度在5.65～5.75 m；第2 層地下室基坑達到9.85 m。 地塊2 分布在東南角，僅有醫住樓，配有1 層地下室，基坑深度有5.9～7.5 m。兩個基坑間距僅有48.6 m，為防止相互干擾，擴孔錨桿采用錯開布置的方式。邊坡設在東北側，頂部高度在9.8～15.1 m 不等。并且基坑底部和周邊構筑物的距離普遍較近（見圖1），所以基坑周圍的支護形式，選擇土釘墻、SWM 工法樁+ 擴孔錨索、水泥土攪拌樁+土釘墻、沖孔灌注樁+深層水泥土攪拌樁+擴孔錨索。邊坡支護部分采用鋼筋錨桿與現澆鋼筋混凝土面板的組合形式。

圖1 周邊構筑物與基坑底部的空間關系

2.2 施工重難點

本工程地下水位偏高， 可能會影響基坑結構的穩定性，所以要考慮降水的問題。另外，由于是深基坑，整體開挖量較大，所以選擇了分層開挖的作業方式。 在現場挖掘下層時，要確保上層填充硬化材料、布置輔助鋼板，這就會延長工期，還會增加一些設備與材料的成本[1]。 工程土方挖掘時間恰逢本地局部降雨的季節，所以還要考慮防雨的問題。 此工程選擇支護技術較多，并在地塊1 中，地下1 層和地下2 層存在交接處，建設難度較大。由于支護體系之間需要相互配合，加之底板面與標高、承臺與電梯基坑參數不一，現場要格外注意對土面的管控。

3 深基坑支護系統施工技術

3.1 土釘墻支護

在本項目中，土釘墻部分的施工關鍵控制點在于：地下1 層和地下2 層交接位置的處理，需先完成地下2 層的回填工作，才能挖掘地下1 層承臺；在錨桿和樁體的位置有碰撞時，需合理移位；在邊坡處需布置變形監測點；機械挖掘土方中，要借助儀器實施測量，預防超挖。

在場內施工時，施工人員先要按照圖紙載明參數，完成邊坡放線，作為后續施工的基準線。

1）土方作業。 現場人員先沿著基坑位置，在距離其6 m 的位置挖出支護作業面，隨后處理中間土體，并分層挖掘基坑周圍，直到滿足坡面錨管作業需要。 在挖土過程中，為了確保邊坡結構穩定，需以1∶1.05～1∶1 的標準完成放坡，經過簡單修整后，及時噴錨支護。在修坡時，需一同挖出寬深540 mm、360 mm的截水溝，并用水泥砌筑表面。在坡面初次噴混凝土中，需注意把控厚度，至少要達到30 mm，按照水泥用量添加2%速凝劑。

2）斜向錨管作業。 當錨管就位后，施工人員需借助螺旋式鉆孔機，其作業角度需和水平面保持10°～25°夾角，直到鉆至標準深度。 如果在鉆進中發現砂卵石與粗砂，則要按照設計參數增加10～20 cm。隨后將錨管放到孔中，并和鉆孔中心線保持一致。

3）坡面處理。 本項目中，坡面上需鋪設人工綁扎的鋼筋網。 為保持坡面穩定，需插入一定量的泄水管，及時降低周圍地下水位，減輕支護壁承受的壓力。 支護坡面還需進行二次噴混凝土，材料與初次一致，厚度控制在50 mm 左右，并確保整個混凝土層厚度滿80 mm。 另外，為保證兩層混凝土可以充分銜接，下部面層需按照對45°的標準，形成斜面。待混凝土終凝2 h 后，便可開始澆水養護，該道工序至少要持續5～7 d。

4）錨管注漿。 施工人員把止漿塞直接插到桿體中，如果注漿時出現壓力偏高以及圍巖結構不穩的情況，需立刻通過錨固劑進行封孔。 待注漿結束后，錨固體徑至少要達到110 mm[2]。

3.2 圍護樁+深層水泥土攪拌樁+擴孔錨索

首先，圍護樁支護部分。 本項目的圍護樁主要使用泥漿材料， 在鉆孔時需確保樁徑偏差在50 mm 以內， 垂直度標準為1/300。 樁體鉆入位置偏差不可超過50 mm。 在圍護樁建設之前，施工人員先要明確土層條件，必要時進行試成孔作業。 按照設計要求，樁體水下強度需達到C30，保護層則要有50 mm后，允許混凝土坍落度在18～20 cm。其中，澆筑水下混凝土時，導管埋到設計混凝土面下方0.8 m 以內的位置，并且必須保證材料供應充足，實現一次性完工。

其次，深層水泥攪拌樁（施工流程見圖2）。 本項目采用的材料水灰比是0.55，將制備材料提前倒進集料池中，分成多次噴漿攪拌。 首次噴漿攪拌時，操作人員先將攪拌頭沉到設定深度參數后，才能打開灰漿泵。 當漿液處于溢出口，并在樁底噴漿0.5 min 后，可以提升噴漿頭，同時要保持連續攪拌，確保漿液和土充分混合。 理論上，提升速度是0.5～0.6 m/min，現場還要根據試驗樁進行調整。 后續的攪拌下沉處理直接按照第一次的標準進行即可。

圖2 深層水泥土攪拌樁施工流程

最后，擴孔錨索。 其是通過高壓旋噴注漿方法的一種錨式技術。 在鉆孔中，做好放線處理以及鉆機就位后，施工人員需要進行全面調整，保證鉆機導軌傾角的實際差值在±1°，同時方位偏差需控制在±2°以內。 在一切確認無誤后，可先快速鉆進，旋噴注漿壓力設置在10～15 MPa。 到了擴大頭錨固區，應當逐漸減速，同時將注重將壓力提高到15～20 MPa 區間。在該過程中，需有專人觀察周邊土體的狀態，靈活調節泵壓，以免高壓導致漿體穿孔、土體結構崩塌。 另外，如果確實發生塌孔，則需暫停鉆進，經過注漿加固后，等待24 h 重新啟動，并且要改用跟管鉆進技術。 此項目中使用的錨索，由鋼絞線制作。 現場按照1.5 m 的間隔標準， 在錨固段設置架線環和緊箍環，而自由段則以2 m 的間隔，加設架線環。 在布置錨索桿體中，需和注漿管同時放進孔中， 管端需和孔底之間留出50～100 mm的空間，在錨索孔口處需留出1 200 mm 的筋體，方便后期張拉。注漿過程中，保持100～200 mm/min 的鉆進速度，每米樁體至少要消耗100 kg 的水泥，而在擴大頭的錨固段，水泥用量則要增加到150 kg/m。 在錨具鎖頭與復合片鉆頭都達到設計孔深后，利用注漿泵與空氣壓縮機，輔助建立擴大頭結構，并連續實施2 次擴孔作業。

3.3 SMW工法樁+擴孔錨索

SMW 工法樁的建設程序可參考圖3，整體按照“三攪三噴”的模式完成。 在SMW 工法樁施工中，以基坑西側為起點，按照順時針的方向作業。 在放線、溝槽基礎性工作完成后，安排樁機入場，嚴格校正起到定位，確保偏差在50 mm 以內，鉆桿垂直度則不能超過1/250。 同時，為避免超鉆，需在鉆桿上標記出設計的樁體長度。在插進H 形鋼中，施工人員先需在鋼材頂部150 mm 的位置留出100 mm 直徑孔洞，安裝吊具與固定鉤后，涂刷上減摩劑。 同時在型鋼上加設定位卡，用于控制插入平面位置[3]。 插入作業期間，必須動態觀察與調整垂直度與水平誤差。 在準備處理圈梁前，先在型鋼表面包上油毛氈、塑料泡沫，將其和混凝土隔離開。 當后期收回型鋼，先要保證主體結構滿足設計強度，才能通過專用機械直接將其拔出。 其余擴孔錨索施工流程和前一種支護體系相同。

圖3 SMW工法樁施工流程圖

3.4 水泥土攪拌樁+土釘墻

該部分的施工難度較低， 兩種支護技術都是比較成熟的工藝，其中土釘墻施工前文已經展開闡述，此處一筆帶過。 水泥土攪拌樁的操作流程和上文深層水泥土攪拌樁基本一致。 當成樁后，未額外插進鋼管，長度是8 mm，相鄰間距為1 200 mm。

3.5 邊坡支護施工

在本工程中，邊坡選擇永久性結構，通過鋼筋錨桿與現澆鋼筋混凝土面板的組合支護體系進行保護。 其中，錨桿主要利用鉆孔與插入安裝、注漿的方式實現，而為保證其支護效果，現場會根據施工分區，隨機抽查部分錨桿，檢測其拉拔力。 現澆鋼筋混凝土面板的支護結構中，以鋼模板為主，在個別補縫處采用木模板。 在模板安裝好后，需利用PVC 管把引水口引到模板表面，待管材加緊固定后，便可組織混凝土澆筑施工?，F澆混凝土需采用分層處理的方式， 坡面單層混凝土厚度為0.5 m。 各個澆筑倉的長高分別是20 m、2 m，按照從上向下的澆筑程序進行，并保證材料澆筑落差控制在1～1.5 m，最多不能達到2 m 以上。振搗時需插進下層50～100 mm，當混凝土不再下沉與冒泡后，需緩慢拔出振搗棒。

4 結語

總之，對于諸如案例工程的復雜深基坑項目，需在充分了解施工條件與基坑特征的前提下， 綜合分析安全與質量等不同方面，選出最適宜的支護形式。 本工程中由于地基土質非常不均勻， 并且還涉及地下1 層與地下2 層銜接等復雜性的問題，要求不同專業交叉配合施工。 而鑒于此項醫院建筑項目的成功可以總結出，面對深基坑支護時，不應單一考慮某種支護方法，可以嘗試多種技術的組合形式，例如“圍護樁+ 深層水泥土攪拌樁+ 擴孔錨索”，這樣不僅有助于加強支護體系的作用效果，在現場留出一定作業空間，還可以合理降低基坑施工造價，提升工程開發效益。