基坑支護(hù)技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

王文鋒

(山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030001)

建筑工程中常需要基坑開挖技術(shù)夯實(shí)建筑施工基礎(chǔ)，施工作業(yè)期間為保證現(xiàn)場安全，借助基坑支護(hù)技術(shù)能創(chuàng)造有利的施工保護(hù)條件，就此消除施工風(fēng)險。對此，項目經(jīng)理、技術(shù)員、設(shè)計人員需結(jié)合工程建設(shè)需求科學(xué)制定基坑支護(hù)方案，便于在可靠的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)保障下促進(jìn)建筑工程順利竣工。

1 建筑工程中常用基坑支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

1.1 土釘掛網(wǎng)錨噴支護(hù)

建筑工程中應(yīng)用基坑支護(hù)技術(shù)，實(shí)則為了提高基坑施工安全水平。其中適用于復(fù)雜建筑工程的常用技術(shù)以土釘掛網(wǎng)錨噴支護(hù)技術(shù)為主，尤其在12m基坑深度以下非軟弱地基支護(hù)條件下具有較強(qiáng)可行性。需注意的是：建筑工程地基內(nèi)分布大量粉細(xì)砂巖、淤泥以及高含水量巖土成分，則不推薦應(yīng)用此技術(shù)。考慮到該技術(shù)具有易于堆放、易于操作且靈活性強(qiáng)、可靠性突出優(yōu)勢，故而在建筑工程中常運(yùn)用此技術(shù)增強(qiáng)建筑現(xiàn)場基坑側(cè)壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。而且該技術(shù)在成本方面基本上可減少50%施工費(fèi)用。關(guān)于該技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，我國內(nèi)蒙古自治區(qū)182m南北寬，400m東西長且1326.730m～1335.252m標(biāo)高范圍內(nèi)建筑工程曾應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行基坑支護(hù)作業(yè)，剛好符合實(shí)際施工條件。

1.2 預(yù)應(yīng)力錨索排樁支護(hù)

預(yù)應(yīng)力錨索排樁支護(hù)技術(shù)主要是以聯(lián)合支護(hù)思想，同時應(yīng)用排樁支護(hù)和預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)，多適用于建筑工程深基坑支護(hù)現(xiàn)場。通常情況下，此技術(shù)導(dǎo)向下要求施工員按照1m或1.5m間距均勻排列支護(hù)樁，并設(shè)置50mm厚度主筋保護(hù)層，起到防護(hù)作用。在施工期間關(guān)于預(yù)應(yīng)力錨索的安裝操作，受力分布特征合理控制鋼絞線連接強(qiáng)度，多高于1860MPa，其中使用的錨墊板、平滑套管等配件也要結(jié)合基坑支護(hù)方案進(jìn)行配套設(shè)計。此外，于此技術(shù)應(yīng)用期間施工員還要注重灌漿壓力(>2.5MPa)、混凝土厚度(>10cm)及固結(jié)強(qiáng)度(>70%設(shè)計強(qiáng)度)等標(biāo)準(zhǔn)。例如在上海地區(qū)某41m深基坑工程中，因其工況復(fù)雜且具備嚴(yán)苛支護(hù)要求，故而采用此技術(shù)實(shí)現(xiàn)對地下纜線、周邊設(shè)施的充分保護(hù)。

1.3 重力式擋土墻支護(hù)

重力式擋土墻支護(hù)技術(shù)屬于擋土墻范疇，即利用墻身重量體現(xiàn)穩(wěn)定阻隔作用，一般包含墻背、墻面等組成部分。此項基坑支護(hù)技術(shù)在嚴(yán)寒地帶建筑工程中有一定適用性，要求以混合片石材料的混合料至少有25%的含石率，并且在以漿砌片石砌筑擋土墻時也要選用30MPa以上抗壓強(qiáng)度片石，搭配泥漿(M10)材料鞏固基坑支護(hù)效果。一般情況下，要求重力式擋土墻墻背坡度多在1∶0.3以內(nèi)，其墻面坡度多比1∶0.35高。施工員應(yīng)用此技術(shù)時還需加強(qiáng)排水溝、泄水孔等施工部位的妥善管理，便于基坑支護(hù)周邊積水得到快速疏散。所謂擋土墻基坑支護(hù)技術(shù)除了重力式擋土墻外還包含懸臂式擋土墻，其墻頂至少形成20cm的寬度，具體所選擋土墻類型應(yīng)視工況而定。

1.4 護(hù)坡樁支護(hù)技術(shù)

護(hù)坡樁支護(hù)技術(shù)主要是在基坑周邊以樁體排列分布形式，起到防護(hù)作用，其中形成的護(hù)坡樁孔洞至少有0.8m的直徑，并且利用C25等級以上的混凝土材料有序搭接護(hù)壁，其搭接長度多超過50mm。若建筑工程基坑形成的孔深高于5m，此時施工員在基坑支護(hù)作業(yè)中還需利用送風(fēng)裝置改善施工環(huán)境，同時在施工期間針對10%總樁數(shù)樁體材料予以檢驗(yàn)(>5根)，且后續(xù)安裝的鋼筋籠偏差值也應(yīng)在±10mm左右，箍筋間隔偏差值±20mm，最終在基坑支護(hù)技術(shù)指引下實(shí)現(xiàn)基坑開挖、回填等施工內(nèi)容的安全落實(shí)，保障建筑工程施工質(zhì)量[1]。

據(jù)此，要想促使上述幾項基坑支護(hù)技術(shù)得到有效應(yīng)用，充分發(fā)揮實(shí)踐優(yōu)勢，還需立足現(xiàn)有應(yīng)用阻礙梳理優(yōu)化思路。

2 基坑支護(hù)技術(shù)在建筑工程中應(yīng)用阻礙

建筑工程中應(yīng)用基坑支護(hù)技術(shù)時，往往受多項因素影響支護(hù)效果，理應(yīng)突破現(xiàn)有阻礙順利開展施工項目，具體包括：1)結(jié)構(gòu)不匹配，根據(jù)上述研究發(fā)現(xiàn)常用基坑支護(hù)技術(shù)的適用范圍不同，如若在建筑工程施工中選擇的支護(hù)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場條件不符，則難以體現(xiàn)支護(hù)優(yōu)勢；2)不合理參數(shù)，在技術(shù)員指導(dǎo)施工員確定好基坑支護(hù)技術(shù)類別，并準(zhǔn)備好支護(hù)材料，合理搭建支護(hù)結(jié)構(gòu)后，還需反復(fù)校對支護(hù)參數(shù)，包括支護(hù)壓力等，一旦缺乏合理參數(shù)，容易出現(xiàn)無效支護(hù)后果；3)流程不精細(xì)，基坑支護(hù)本身具有規(guī)范化施工步驟，每項流程關(guān)系緊密，一旦缺少精細(xì)化管理，將難以達(dá)到預(yù)期支護(hù)效果；4)粗放式管理，基坑支護(hù)作用需要進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測，包括監(jiān)督支護(hù)質(zhì)量、安裝水平等，當(dāng)項目經(jīng)理等負(fù)責(zé)人未對現(xiàn)場支護(hù)事項進(jìn)行有效監(jiān)測，易產(chǎn)生支護(hù)隱患。

綜括而言：為保障建筑工程基坑施工安全，需充分結(jié)合現(xiàn)有基坑支護(hù)技術(shù)應(yīng)用阻礙予以針對性改進(jìn)，以便基坑支護(hù)技術(shù)成為建筑工程高質(zhì)量竣工的重要保障。

3 基坑支護(hù)技術(shù)在建筑工程中應(yīng)用優(yōu)化路徑

3.1 優(yōu)選支護(hù)結(jié)構(gòu)材料

建筑工程中關(guān)于基坑支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用，需結(jié)合工況選擇適合的支護(hù)結(jié)構(gòu)和支護(hù)材料，在客觀評估各基坑支護(hù)技術(shù)可行性后，需做好準(zhǔn)備事項。

以某15m以上基坑深度，14m寬度的建筑地下室工程為例，具有370m高程指標(biāo)，且工程地質(zhì)成分以淤泥、濕陷性黃土為主，未見裂縫現(xiàn)象，同時地下區(qū)間內(nèi)有711.145m長度，為保證該工程取得滿意的基坑支護(hù)施工效果，在基坑支護(hù)作業(yè)前，特意準(zhǔn)備了2根合乎現(xiàn)場支護(hù)要求的支護(hù)樁，以護(hù)坡樁支護(hù)技術(shù)為優(yōu)選，并按照雙排樁體分布設(shè)計方式對土體壓力予以評估，同時根據(jù)相關(guān)要求匹配復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，而且在基坑開挖作業(yè)環(huán)節(jié)，將開挖面控制在1/3部分，促使支護(hù)結(jié)構(gòu)順利分布于基坑周邊區(qū)域內(nèi)。通常在應(yīng)用基坑支護(hù)技術(shù)時還需對建筑工程性質(zhì)予以分析，從學(xué)者陳洪波[2]既有研究成果中知曉：高水位建筑工程中需要事先搭建好灌注樁、泥漿護(hù)壁結(jié)構(gòu)材料。若在山區(qū)建筑工程內(nèi)則優(yōu)選懸臂式擋土墻等支護(hù)結(jié)構(gòu)，并且技術(shù)員還要同設(shè)計人員進(jìn)行共聯(lián)管理，從現(xiàn)場地勘報告、調(diào)研記錄中出具完善的基坑支護(hù)設(shè)計方案，督促施工員嚴(yán)格按照確定好的支護(hù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)完成安裝、搭建施工任務(wù)。考慮到建筑工程基坑深度與支護(hù)難度有正相關(guān)關(guān)系，因而施工員在深基坑工程中需做好防護(hù)工作，每一項支護(hù)結(jié)構(gòu)材料的配置都要合乎現(xiàn)場施工要求，以免現(xiàn)場混亂引發(fā)施工隱患，常以“支護(hù)材料進(jìn)場清單”進(jìn)行總結(jié)，多包含錨索、鋼筋等材料尺寸、制作方式、進(jìn)場數(shù)量等細(xì)節(jié)。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化控制支護(hù)參數(shù)

基坑支護(hù)技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)，還需要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化支護(hù)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計，以便發(fā)揮出顯著支護(hù)功能。一般情況下，為促使建筑工程基坑具有良好穩(wěn)定性，于支護(hù)作業(yè)中需先行利用下列公式確定支護(hù)壓力范圍(P)，之后經(jīng)過與基坑側(cè)壁穩(wěn)定性系數(shù)(G)的相互對照判定基坑支護(hù)技術(shù)實(shí)效性。

(1)

(2)

式中K、Y、Z分別表示靜止土體壓力、土壤重度及厚度；S、D分別表示基坑穩(wěn)定差、綜合穩(wěn)定權(quán)重。

只有P值與支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度相一致，才能支撐基坑側(cè)壁壓力，在制定施工方案時，將該計算結(jié)果列為參考值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。于參數(shù)控制階段有關(guān)人員需要針對地質(zhì)條件予以科學(xué)分析，匯總土層分布特征后給出標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)值。而在G值分析環(huán)節(jié)，往往該數(shù)據(jù)越接近1，代表基坑支護(hù)穩(wěn)定性越好，無論是選擇哪一種基坑支護(hù)技術(shù)，都要充分了解側(cè)壁穩(wěn)定性情況，保證各參數(shù)協(xié)調(diào)分布。

除支護(hù)壓力參數(shù)外，還要結(jié)合工況控制坡面、樁徑等相關(guān)參數(shù)，以上文提及的內(nèi)蒙古自治區(qū)建筑工程為例，在其應(yīng)用土釘掛網(wǎng)錨噴支護(hù)技術(shù)時，于坡面上專門鋪設(shè)了10cm厚度的混凝土面層，搭配8HPB300鋼筋材料建立相對穩(wěn)固的防護(hù)坡面。在土釘支護(hù)中鉆進(jìn)100mm直徑土釘孔洞時，宜聯(lián)合200mm寬度鋼筋網(wǎng)形成土釘支護(hù)鋼筋網(wǎng)片。安裝土釘結(jié)構(gòu)時，需要將鋼筋截面夾角控制在120°，保持1 500mm間距，按照2m排列支架[3]。而在排樁支護(hù)步驟中，將樁間距、樁徑參數(shù)分別設(shè)計為1.6m、800mm左右，設(shè)置14m有效樁長，與混凝土(C30)材料建立排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，并在螺旋箍筋等配件下建立完整支護(hù)面。基坑支護(hù)參數(shù)作為基坑支護(hù)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用核心內(nèi)容，務(wù)必進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計，甚至對鋼筋籠、冠梁等結(jié)構(gòu)制作參數(shù)也需給出標(biāo)準(zhǔn)參考范圍。正是因?yàn)樵擁椖拷o出了詳細(xì)的參數(shù)值，才促使工程基坑施工現(xiàn)場得到了可靠的安全保障。故此需重視基坑支護(hù)技術(shù)參數(shù)的合理優(yōu)化。

3.3 細(xì)化基坑支護(hù)施工流程

基坑支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于建筑工程中，需要通過細(xì)致的施工流程提升支護(hù)有效性。以土釘掛網(wǎng)錨噴支護(hù)技術(shù)為例，施工員需按照下列步驟有序落實(shí)支護(hù)內(nèi)容。

1)測量放線，基坑支護(hù)作業(yè)中技術(shù)員需先行根據(jù)圖紙說明確定好成孔位置、開挖點(diǎn)等點(diǎn)位信息，并使用石灰標(biāo)注法指引施工員遵照既有標(biāo)志進(jìn)行支護(hù)施工。

2)土方開挖，于此工程中采用分層開挖方式，對基坑周邊不同支護(hù)區(qū)域進(jìn)行差異化開挖，促使土方開挖作業(yè)后滿足土釘安裝要求。

3)清理布孔，施工員應(yīng)對基坑支護(hù)作業(yè)面進(jìn)行有效清理，多鋪設(shè)3m厚度混凝土材料，達(dá)到基層加固目的。清孔后按照1.5×1.5m尺寸設(shè)計孔位，成孔環(huán)節(jié)按照15°角度、10cm直徑參數(shù)規(guī)定布設(shè)土釘分布孔位[4]。

4)土釘安裝，根據(jù)圖紙尺寸說明制作土釘，將其安裝于各標(biāo)記點(diǎn)處。安裝后需進(jìn)行注漿施工，即施工員對準(zhǔn)安裝好土釘?shù)目孜蛔⑷肽酀{(底部相距20cm)，嚴(yán)格控制漿料注入深度。

5)網(wǎng)片鋪設(shè)，結(jié)束注漿后需在表面以20cm間距鋪設(shè)網(wǎng)片，并以圖紙規(guī)定材質(zhì)選擇鋼筋材料，注重該步驟網(wǎng)片分布垂直情況。

6)混凝土噴射，完成網(wǎng)片鋪設(shè)任務(wù)則在整體支護(hù)結(jié)構(gòu)上噴射100mm以上的混凝土(C20)，就此增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固度。

7)養(yǎng)護(hù)操作，面對噴射的混凝土材料，需利用灑水養(yǎng)護(hù)等手段保持1.2MPa強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

細(xì)化支護(hù)施工流程時，還可根據(jù)全局施工動態(tài)確定其它支護(hù)技術(shù)施工內(nèi)容，例如基坑開挖時應(yīng)用擋土墻支護(hù)技術(shù)時，需相隔20cm進(jìn)行開挖作業(yè)，土方建設(shè)第二階段，應(yīng)聯(lián)合人工開挖工藝進(jìn)行墊層施工、底板鋪設(shè)施工作業(yè)。每一項施工步驟都要以技術(shù)應(yīng)用規(guī)程實(shí)現(xiàn)規(guī)范化操作。其余支護(hù)技術(shù)流程優(yōu)化內(nèi)容不進(jìn)行展開闡述，大概流程有一定相似性，但安裝內(nèi)容、支護(hù)結(jié)構(gòu)搭建方法略有差異。

3.4 加強(qiáng)基坑支護(hù)監(jiān)測管理

在優(yōu)化基坑支護(hù)技術(shù)應(yīng)用效果時，務(wù)必從基坑支護(hù)監(jiān)測層面全方位掌握支護(hù)動態(tài)，進(jìn)而知曉支護(hù)質(zhì)量，也能有效應(yīng)對支護(hù)風(fēng)險。例如在使用擋土墻支護(hù)技術(shù)期間，將壓頂厚度設(shè)計為15cm，搭配10cm厚度的混凝土材料，聯(lián)合長寬均為20cm的鋼筋網(wǎng)片，此時在基坑現(xiàn)場內(nèi)需均衡設(shè)計監(jiān)測點(diǎn)，便于在有效監(jiān)測下預(yù)判基坑支護(hù)技術(shù)實(shí)踐價值。

常見監(jiān)測點(diǎn)位多包含以下幾項：1)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)外端，同孔位有100m距離的位置，多用于監(jiān)測基坑地下水位變化情況；2)支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，同孔位同樣保持100m距離，用于實(shí)現(xiàn)基坑回彈量動態(tài)監(jiān)測；3)支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部，保有15m監(jiān)測距離，主要用于監(jiān)測支護(hù)結(jié)構(gòu)水平向、垂直向位移量變化規(guī)律；4)臨近基坑30m位置，支護(hù)樁孔位保持15m距離，重點(diǎn)監(jiān)測基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)存在的下沉量指標(biāo)。

在基坑支護(hù)施工前期和施工后期，理應(yīng)持續(xù)監(jiān)測開裂危害，一旦形成支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫問題，需立即予以修復(fù)處理[5]。每一個監(jiān)測點(diǎn)位的設(shè)計與控制，都要做好記錄工作，通過預(yù)判基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)運(yùn)行情況評估技術(shù)應(yīng)用效果。特別是在5m深度以上基坑支護(hù)現(xiàn)場，周邊土層結(jié)構(gòu)往往在開挖技術(shù)下出現(xiàn)地基負(fù)荷升高現(xiàn)象，除設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)外，還可運(yùn)用0.5精度，0.6mm測距精度標(biāo)準(zhǔn)全站儀設(shè)備，對水平位移量變化幅度予以監(jiān)測。而在沉降量監(jiān)測環(huán)節(jié)，可應(yīng)用電子水準(zhǔn)儀，并且可以考慮將測斜儀放到基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)，按照0.5m的范圍緩慢測量，若出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)大幅度波動狀況，需要施工員對異常原因加以檢查，隨即采用觀察記錄法校對監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，確認(rèn)無誤后提出合理修復(fù)和防范措施。通過上述多項優(yōu)化措施的落實(shí)，基坑支護(hù)技術(shù)將在建筑工程施工中取得顯著防護(hù)加固效果。

4 結(jié)語

綜上所述，基坑支護(hù)技術(shù)在建筑工程中常用土釘掛網(wǎng)錨噴支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨索排樁支護(hù)、重力式擋土墻支護(hù)、護(hù)坡樁支護(hù)技術(shù)，為取得理想化基坑支護(hù)施工成果，理應(yīng)立足現(xiàn)有阻礙確定優(yōu)化方向，從支護(hù)結(jié)構(gòu)材料、支護(hù)參數(shù)、施工流程以及監(jiān)測管理等方面著手，深化基坑支護(hù)技術(shù)實(shí)踐價值，確保建筑工程在基坑支護(hù)技術(shù)助力下建立安全高效施工環(huán)境，推動建筑工程踐行高質(zhì)量施工目標(biāo)。