基坑支護施工技術在建筑土木工程中的應用探究

楊志勇

(山西省安裝集團股份有限公司，山西 太原 030032)

建筑土木工程必然涉及地下開挖環節，用于修建地基基礎，從而使地面上方的建筑體獲得足夠的支撐。在開發基坑的過程中，為了防止圍巖坍塌或是出現石塊下落的情況，需要設置支護系統，確保當下及后續施工安全性。一般來說，施工人員需要嚴格按照設計圖紙，結合施工地區的地質條件、硐室結構、斷面尺寸等，選擇合適的基坑支護體系施工工藝。但在實際施工期間存在多種多樣的問題，值得重點分析。

1 基坑支護施工技術在建筑土木工程中應用期間存在的問題分析

1.1 土層開挖和邊坡支護之間匹配度不足的問題

在建筑土木工程中，土層開挖與邊坡支護不匹配問題的具體表現為：1)在空間層面，可能受土方超挖或少挖影響，造成支護體系施工時缺少工作面；2)在時間層面，由于土方開挖過程中并未嚴格遵守施工順序，導致與支護體系施工銜接不暢，最終使相關工作面在空氣中暴露較多時間，嚴重影響了支護施工分項工程的進展[1]。

1.2 邊坡修理未達設計要求規范的問題

如果采用機械設備開挖基坑，那么有可能出現的問題是，邊坡表面無法達到設計的平整度及順直度。此外，如果采用人工方式修整邊坡時，還會因環境條件限制導致無法深度挖掘。因此，在開挖基坑時，施工人員應當提前做好準備，盡量降低后續施工難度。

1.3 成孔注漿不到位或土釘錨桿受力不達標的問題

基坑支護體系施工期間，由于施工人員并沒有對施工現場的土體進行較為詳細的勘查、分析，或是在注漿作業時出現并未將注漿管插到位、漿液的配合比不達標、注漿壓力不足等情況，均有可能降低注漿質量[2]。受此影響，后續進行土釘、錨桿相關施工時，施工人員會發現抗拔力無法達到設計要求，從而影響支護工程的質量。一旦上述情況發生，施工人員只能作二次處理，極有可能延誤工期。

1.4 噴射混凝土厚度及強度不足的問題

在拌制基坑支護體系澆筑用混凝土時，施工人員有可能對原材料把關不嚴，導致配料不準確，造成混凝土強度未能達到設計要求。此外，在通過噴射方式澆筑混凝土的過程中，受強度不足的影響，基坑中的松散土體可能無法得到有效固結。由此造成的結果是，混凝土凝固一段時間之后，局部土體出現開裂、脫落、滑移的概率會大幅度提升，輕則導致支護體系出現裂縫，重則局部或整體坍塌，從而引起安全事故。

1.5 實際施工效果與設計效果差異過大問題

基坑支護體系實際施工效果與設計相差較大的問題通常出現在深層攪拌樁施工期間——所用漿體中的水泥含量較少，極易引發該問題。此外，如果基坑周邊區域堆載了大量物品，導致荷載量嚴重超過設計允許值，同樣會引發上述問題。

1.6 土強度指標選擇不準確問題

在施工中發現，即使基坑穩定分析計算結果較為精確，但所選取的土的強度指標并不恰當，也會導致后續施工質量不達標。比如有些技術人員在施工前的勘查作業期間，未能根據實際情況選擇合適的勘查方法，得出的評估結果并不可靠。最常見的問題是，基坑及附近環境遭遇降水之后，技術人員基于總應力法，對基坑邊坡穩定性進行了可靠計算，該過程中有關土的強度指標基于直剪試驗獲得。后續針對其他土進行勘查、計算時(如針對具有較強透水性的土進行計算)，由于快剪與不排水的條件差別比較大，如果依然采用相同的方式，獲得的結果的準確性必然存在偏差[3]。

2 提高基坑支護技術在建筑土木工程中應用水平的有效措施

2.1 根據建筑土木工程實際情況，科學選擇基坑支護形式

在建筑土木工程中，若要提高基坑支護技術的應用水平，首先要求技術人員根據實際情況，科學選擇支護形式。幾種常見的基坑支護形式特點及優缺點如下。

1)重力式支護結構。又稱為水泥土墻支護結構，主要由水泥土攪拌樁(即深層攪拌樁)組成重力式圍護墻。攪拌樁到位之后，應以水泥作為固化劑，從而形成基坑支護墻體。這種基坑支護形式一般應用于深度超過6m的基坑中，側壁安全等級一般需要設定為一級、二級，地基土的承載力應當超過150kPa。由水泥攪拌樁組成的水泥支護土墻的優點是：在坑內無其他支撐結構的情況下，機械設備的挖土速度較快，形成的墻體具有較強的擋水防滲功能，經濟性較強。缺點在于，墻體厚度較大，施工難度隨著基坑深度增加而加大，容易受自然環境限制。

2)高壓噴射螺旋樁。這種基坑支護結構的原理是，借助鉆機將旋噴注漿管、噴頭鉆到樁底設計高程，之后將預先配置完成的漿液經由高壓裝置，從注漿管邊的噴嘴中以極高速度噴射而出，從而達到破壞土體的目的。而在噴射過程中，鉆桿一邊旋轉一邊升高，會令漿液與土體充分攪拌，最終在土中形成具有一定直徑的柱狀固態結構，能夠極大地提升地基的穩固程度。這種基坑支護結構的優點是，施工過程中占地面積較小、設備運轉時不會有較大的振動，故造成的噪聲較低。但缺點在于，施工成本較高，容易污染環境，適用范圍較小[4]。

2.2 幾種基坑支護施工技術的要點分析

2.2.1 重力式基坑支護結構的施工工藝分析

1)水泥土攪拌樁施工設備。重力式基坑支護結構施工期間，所使用的設備為深層攪拌樁基機組，構成的工件包括主機(即深層攪拌機)、機架/灰漿攪拌機、集料斗、灰漿泵、貯水池、冷卻水泵、道軌、導向管、電纜、輸漿管、水管等。其中，深層攪拌機常用的機架共有塔架式、桅桿式、履帶式三種形式，施工人員應根據施工現場實際情況，選擇合適的機架，從而達到提高施工效率及質量的目的。

2)水泥土攪拌樁施工工藝。澆筑水泥攪拌樁時，可采用的工藝有兩種。①“一次噴漿，二次攪拌”；②“二次噴漿，三次攪拌”。具體選用哪一種工藝，應根據水泥摻入比及土質情況而定。如果水泥摻加量較小且施工地區地下土質較為松散時，可采用第一種工藝；如果摻入水泥量較大且地下土質整體較為緊實，則應選用第二種工藝。如圖1所示為“一次噴漿，二次攪拌”施工工藝的流程圖。具體的施工順序為：①做好水泥土攪拌樁的定位作業；②借助設備進行預埋下沉作業；③提升噴漿攪拌作業；④重復下沉攪拌作業。上述第二種施工工藝從原理上來看與第一種并無本質差異，只是在噴漿及攪拌作業次數方面存在差異。具體來說，增加一次重復提升攪拌及重復下沉攪拌作業，之后便可等待成樁，結束施工。

3)高壓噴射旋噴樁施工工藝。高壓噴射旋噴樁施工的主要流程如下：①常規進行樁位測放作業；②將引孔鉆機布置在合適位置并進行開孔檢查試驗，確定無誤后準備正式鉆孔；③進行鉆進成孔作業；④對孔進行清潔作業——做好換漿清渣作業；⑤轉移鉆機，在當前鉆孔插入高噴管，之后啟動空壓機送風、啟動高壓泵送水，完成試噴檢查試驗；⑥完成漿液的配制后，通過泵送方式泵入孔中。高噴作業期間應注意監測高噴參數；⑦持續進行回灌作業，確保孔內保持滿漿狀態[5]。

4)水泥土攪拌樁質量檢驗標準分析。完成水泥土攪拌樁施工之后，施工人員應按照下列標準及方法檢驗施工質量。其一，主要質量控制項目。共包含四項內容。①水泥及外摻劑的質量，應根據設計要求，比對產品合格證書，必要時進行抽樣檢測；②水泥用量，應基于流量計進行動態監測，對照參數指標；③樁體強度，應按照規定方法，檢查是否符合設計要求；④地基承載力，質檢方法與樁體強度檢測完全相同。其二，一般質量控制項目。①樁頭提升速度。施工人員應測量水頭上升距離及時間，具體標準為不高于每分鐘0.5m；②樁底標高，主要測量機頭深度，與設計標準的偏差上下限均為200mm；③樁頂標高，應使用水準儀(需要注意，最上部500mm不應計入)，與設計標準的偏差上限不應超過100mm，偏差下限不應超過50mm；④樁位偏差，應直接使用鋼尺測量，不能超過50mm；⑤樁徑，同樣應該使用鋼尺直接測量，偏差不能超過樁徑的4%；⑥垂直度，應使用經緯儀設備測量，角度偏差不能超過1.5%；⑦搭接質量，使用鋼尺直接測量，誤差不能超過200mm。

5)針對水泥土攪拌樁特殊工藝或關鍵控制點的控制措施，在水泥土攪拌樁施工期間，針對特殊工藝、關鍵控制點的控制要素如下：其一，針對樁徑、攪拌的均勻性，應在成樁3d之內，使用輕型動力觸探設備，對每米樁身的均勻性進行檢查；在成樁7天后，還應采用淺部開挖樁頭的方法，進行全面檢查。其二，針對水泥土攪拌樁整體承載力進行檢查時，可開展復合地基載荷試驗、單樁載荷試驗。具體要求是：樁身強度達到試驗載荷條件后方可開展，且一般在成樁28d后為最佳開展時間。每一次開展載荷試驗時，抽檢的樁數應達到總樁數的0.5%～1%之間，最少值不能低于3個。

2.2.2 土釘墻支護施工要點分析

1)土釘墻的組成。其中從左向右分別是土釘剖面、土釘面層噴錨、土釘節點。這種基坑支護結構的主要原理是，在基坑開挖期間，施工人員應將具有較大密度的細長桿件釘置于原位土體中，之后在坡面上噴射鋼筋網混凝土面層。通過這種方式，土釘、土體、混凝土面層會形成具有較強復合性的土體，該土體具有較強的自穩定性，從而達到支護目的。土釘墻指數體系一般適合應用于地下水位較低、粘性土及粉性土含量達到30%的沙土邊坡。此外，土釘墻支護結構還適合應用于深度不大的基坑之中。

2)土釘墻支護結構施工流程如下：其一，施工人員應當根據前期地質勘查結果，對施工范圍內的開挖高度進行劃分。其二，施工人員應當在開挖土方的過程中注意修整邊坡，盡量為后續施工提供更大的便利性。其三，完成基坑開挖作業之后，應在邊坡初步噴灑底層混凝土，之后在混凝土層上鉆設釘孔并做好土釘安裝作業，隨即注漿。其四，注漿作業完成后，施工人員應當立刻掛上鋼筋網，之后將土釘尾部焊接牢固。其五，開展泄水管安裝作業，之后再次在邊坡噴混凝土，達到設計厚度后停止。

2.2.3 排樁墻支護施工要點分析

排樁墻支護結構同樣是較為常見的基坑支護形式，主要應用于無法放坡或受場地條件限制而無法設置攪拌樁支護結構的建筑土木工程之中。通常情況下，如果基坑開挖深度達到6m但并未超過10m時，即可采用這種支護形式。一般來說，排樁墻支護施工流程如下：其一，應注意從斷面兩側相向、并進施工，且應采用間隔跳打法，確保樁施工間距至少達到3m。其二，為了在施工期間避免出現振動現象，從而導致鄰近孔出現塌孔或降低已經澆灌的混凝土強度的情況，施工人員必須注意監測鄰近孔碇的抗壓強度，確保具體參數達到2.5MPa之后，方可在當前位置進行挖孔作業。

2.2.4 擋土灌注樁支護施工要點分析

如果選用擋土灌注樁支護形式，則應注意下列事項：1)在開挖作業之前，必須在基坑周圍設置混凝土灌注樁，但樁的排列形式不止一種，可以是間隔式，可以是雙排式，也可以是連續式；2)施工人員需要在樁頂設置混凝土連系梁，或是錨樁、拉桿等構件；3)基坑深度應該超過6m，總體開挖面積應該較大；4)基坑開挖過程中不得放坡，周邊地下環境不得存在其他建筑物的基坑支護結構；5)如果環境條件較為復雜，必要時還可以將擋土灌注樁與土層錨桿支護形式相結合，形成更加牢固的基坑支護體系。

3 結語

基坑支護是建筑土木工程中不可或缺的重要組成部分，是決定后續施工能否正常進行的核心因素。基于此，施工人員必須對該項工程予以重視，盡量提高土層開挖與邊坡支護之間的匹配度、使邊坡修理達到設計要求。只有首先解決基礎問題，才能搭配合理的施工工藝，最終全方位提高基坑支護質量，確保后續施工的安全性。