复杂环境下深基坑施工的特点与支护方法分析

郑钢 宋江樑 孙万峰

内容摘要：在复杂环境下，深基坑施工具有一定难度。本文结合深基坑施工的特殊性以及具体要求，对施工的关键技术进行分析与阐述。以更好地保障工程施工安全性与质量水平，对实现工程效益目标具有一定现实意义。

关键词：复杂环境； 深基坑； 特点； 支护方法； 关键技术

中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：

深基坑支护作为一项临时工程，主要在地下施工作业中创设安全的作业环境。有关深基坑支护方法，可根据地质条件、地下水情况、基坑深度以及基坑周边条件等进行选择。随着我国城市化进程的进一步加快，城市用地趋向紧张，因此地下空间的应用已经成为当前以及今后发展的必然趋势，而建筑密度不断增大，给深基坑支护的环境、条件带来一定影响与制约，因此对于复杂环境下深基坑施工方法与技术，具有研究与探讨价值。

1、 复杂环境下深基坑施工的特点

在建筑较为密集的区域进行深基坑施工作业，将对周围产生极大影响，因此必须充分了解施工条件与特征，有针对性地提出施工规划与方案，才能确保工程各个环节的顺利进行。复杂环境下深基坑施工，主要具有如下特征：

（1）施工难度较大。在基坑开挖过程中，如果基坑边缘距离原有的交通道路或者建筑物过近，那么在土方开挖、基坑施工过程中就可能出现边坡塌方事故，造成原有道路、建筑物沉降、裂缝等问题，甚至引发不可挽回的重大安全事故。

（2）加大作业成本与费用。由于受到复杂环境的影响，因此作业时间有限、施工空间较为狭小，难以确保施工计划顺利开展，严重影响施工效率与质量水平[1]。

（3）施工技术受到限制。在复杂环境中进行深基坑施工，往往常用的大型机械难以进入施工现场，而一些常规性的作业方法受到阻碍，既增加施工成本，也不利于技术的落实。

2、 复杂环境下深基坑支护方法与技术

2.1 止水帷幕施工技术

在深基坑降水过程中，由于地下水位有所降低，就可能引发地层沉降问题，进而对周边建筑物、市政管网等产生影响。因此为了避免由于基坑降水而造成的沉降问题，在工程的基坑外围需要应用止水帷幕，并且在帷幕的外围回灌地下水，以此保障基坑施工作业过程以及周边环境的安全。

2.1.1 高压摆喷止水帷幕

结合工程现场的实际情况，在边坡位置设计高喷止水帷幕，以此发挥基坑挡水的作用。但是也要充分考虑地质实际情况、帷幕设计深度等因素。一般情况下，高压喷射以摆喷形式为主，具体分析如下：首先，在高喷止水帷幕中，采用30°的摆喷方法，在高喷帷幕之间采取“焊接”方式，其孔距控制在1.2m左右；基坑周围如果存在市政排污水沟，那么在基坑开挖降水过程中，由高压摆喷而构成的止水帷幕，可有效保障排洪沟污水的地下径流，形成一道防护体系[2]；其次，结合施工场地中水文地质的实际情况，包括施工季节、地质结构等，分析可能对地下水产生影响的因素，合理确定高喷止水帷幕的深度、标高以及帷幕高度等参数。

2.1.2 高压止水帷幕的施工技术

为了避免井孔位置被淤泥阻塞，当完成造孔作业之后，需要利用尼龙袋进行封堵；作业过程采取二序施工方法，即先喷射I序孔，再喷射Ⅱ序孔。在正式下管之前，需要在地面做好水气喷射试验，确保各项工艺参数与设计要求相符，然后将喷射的方向、摆动角度等调好，一切准备就绪后方可下管施工。在下管之前，为了避免水气将喷嘴部位堵塞，可以利用胶布进行包扎，喷嘴一边送浆一边完成下管作业，直到下管的深度与设计要求相一致，则可进行喷射作业[3]。

在下管作业过程中，如果遇到喷嘴堵塞、水压偏高等问题，需要停止下管，并且将喷管提到地面，查明问题原因，处理之后再继续施工；在整个制浆过程中，应注意随时测量、调整浆液比重，如果浆液比较低，则适当混入水泥；如果由于各种原因发生中途中断施工，就需要对中断的孔段完成复喷过程，但是注意将复喷搭接的长度控制在0.5m之内；当完成喷射作业之后，在喷射孔中利用静压填充灌浆，注意间隔的时间不得超过30min，直到浆液面不再下沉为止。最后，将管路清洗干净，不得留下任何残渣，避免发生堵塞现象，将高喷车移动到下一个作业孔，继续施工作业。

2.2 降水施工技术

在降水施工过程中，主要有以下几大点需加强注意：首先，通过应用旋挖钻机完成整个施工作业过程，孔径为 600，并且将垂直度控制在1%之内；当钻机成孔已经与设计要求相一致，就需要进行清孔处理，以避免出现孔底沉渣现象。完成以上步骤之后，应该立即下放滤料管，利用4根竹片将滤料管接头绑扎好，条件允许的情况下应该在接头位置包好纱布。其次，有关降水井结构问题。在大口径的无砂混凝土管井中，主要包括吸水管、滤水管以及潜水泵等若干部分，一般降水井的孔径约为 600，潜水泵为10-25m³/h流量的离心式水泵[4]；再次，考虑到降水井施工作业对周边环境产生的影响，也要采取相应解决措施。一方面，可以在基坑的周围设置一道排水沟，可以排走降水井的出水，顺利进入市政管道中，同时也可避免渗入降雨或者人工用水；另一方面，完成基坑开挖作业之后，可以在基坑的四周挖出一道盲沟进行明排水；最后，完成整个降水井施工作业，在基坑的外侧设置一道观察井，确保降水深度控制在底板以下1m位置。

2.3 边坡支护施工技术

结合复杂环境下深基坑施工特征，包括土层、开挖深度以及周边建筑物等，采取复合土钉墙支护技术较为合适。一般边坡的放坡系数根据1:0.2比例来设计，并且沿着边坡自上而下地设置非预应力锚杆及预应力锚杆。锚杆的倾角一般在10°-15°范围内，成孔直径约150mm，将水泥砂浆注入到孔中，注浆压力约为0.25-0.5Mpa。在土方开挖作业过程中，应与边坡支护施工技术相配合，采取分层开挖与分段开挖相结合的支护施工技术；完成支护施工之后，再进行下层土的开挖，在此过程中应注意避免出现超挖现象[5]。另外，在支护施工过程中，还应对预应力锚杆进行控制，包括张拉的时间、张拉的强度等，不得提前张拉，以免影响作业质量。

3、结论与体会

经大量工程实践表明，通过深入分析复杂环境下的深基坑施工特征，有针对性地采取施工措施，严格制定施工方案，可确保各项指标与施工规范相一致，同时保障工期与质量水平。

（1）确定合理的止水帷幕结构。在复杂环境下，由于施工作业的场地环境恶劣、工期紧张，同时基坑开挖难度大，因此加强维护挡水结构施工，可有效保障施工安全；根据工程实际情况选择高压喷射摆喷止水帷幕方式，可有效确保作业周围管线、建筑物的安全，为后期工作开展奠定基础[6]。

（2）确定合理的边坡支护方法。在深基坑施工的降水与支护过程中，将对整个项目的成本、工期、安全以及质量产生影响。因此考虑复杂环境的特殊性，以复合土钉墙施工技术最为适用，具有经济、安全、高效等诸多优势。

参考文献：

[1]杨晟钊，林盛，李慧.复杂环境中深基坑的爆破开挖[J].青岛理工大学学报，2008（6）

[2]陈俊生，莫海鸥，刘叔灼，等.复杂环境深基坑施工过程的模拟分析[J].岩土力学，2010（2）

[3]熊赞民，高全臣，陆伟，等.多种支护方式在深基坑工程中的综合应用[J].建筑科学，2008（3）

[4]朱石稳.剖析复杂环境下深基坑围护结构的方案与施工[J].城市建设理论研究（电子版），2011（23）

[5]金少军，陶桂华，朱春林，等.复杂环境下的深基坑岩石爆破及坑壁垂直开挖综合施工技术[J].建筑技术，2011（5）

[6]韦霞.建筑工程深基坑施工特点与技术探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2012（11）

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。