深基坑工程施工技术探析

黄明超

摘要：深基坑工程是施工技术、结构工程、岩土工程以及多学科因素相互影响的系统工程，是建筑工程施工中最为复杂的技术领域之一，它不仅要保证施工过程中的稳定，而且要严格确保周边环境安全，在技术和安全上对整个建筑施工起着至关重要的作用。

关键词：深基坑工程；支护结构；降排地下水；土方开挖

前言

近年，随着经济发展和社会进步，人们对城市建设的要求大大提升。高层建筑、地下建筑的数量和规模不断增加，建筑在向高空发展的同时，地下空间的发展也是一个重要方向。又由于城市密集的建筑物、复杂的地下设施，使得建筑基础放坡开挖已不能适应现代城市建设的要求，因此，深基坑工程引起了广泛重视，并且伴随着目前建筑发展趋势，正向大深度、大广度方向发展。本文主要从支护结构、降排地下水、土方开挖三个关键方面阐述深基坑工程的施工技术要点。

一、深基坑的支护结构

当施工现场不具备放坡条件，放坡无法保证施工安全，通过放坡及加设临时支撑已经不能满足施工需要时，一般采用支护结构进行临时支挡，以保证基坑的土壁稳定。支护结构的选型有排桩或地下连续墙、水泥土墙、逆作拱墙或采用上述形式的组合等。

（一）排桩或地下连续墙

通常由围护墙、支撑（或土层锚杆）及防渗帷幕等组成。排桩可根据工程情况为悬臂式支护结构、拉锚式支护结构、内撑式支护结构和锚杆式支护结构。地下连续墙可与内支撑、逆作法、半逆作法结合使用，施工振动小、噪声低，墙体刚度大，防渗性能好，对周围地基扰动小，可以组成具有很大承载力的连续墙。

（二）水泥土桩墙

水泥土桩墙，依靠其本身自重和刚度保护坑壁，一般不设支撑，特殊情况下经采取措施后亦可局部加设支撑。水泥土墙有深层搅拌水泥土桩墙、高压旋喷桩墙等类型，通常呈格构式布置。适用条件：基坑侧壁安全等级宜为二、三级；水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150kPa；基坑深度不宜大于6m。

（三）逆作拱墙

当基坑平面形状适合时，可采用拱墙作为围护墙。拱墙有圆形闭合拱墙、椭圆形闭合拱墙和组合拱墙。对于组合拱墙，可将局部拱墙视为两铰拱。适用条件：基坑侧壁安全等级宜为三级；淤泥和淤泥质土场地不宜采用；拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8；基坑深度不宜大于12m；地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。

二、深基坑降排地下水

深基坑降排地下水，常用的为各种井点排水技术。在基坑土方开挖之前，用真空（轻型）井点、喷射井点或管井深入含水层内，用不断抽水方式使地下水位下降至坑底以下；同时，使土体产生固结，以方便土方开挖。

（一）真空（轻型）井点

真空（轻型）井点系在基坑的四周或一侧埋设井点管深入含水层内，井点管的上端通过连接弯道与集水总管连接，集水总管再与真空泵和离心水泵相连，启动抽水设备，地下水便在真空泵吸力的作用下，经滤水管进入井点管和集水总管。排出空气后，由离心水泵的排水管排出，使地下水位降到基坑底以下。本法具有机具简单、使用灵活、装拆方便、降水效果好、可防止流砂现象发生、提高边坡稳定、费用较低等优点；但需配置一套井点设备。适于渗透系数为0.1～20.0m/d的土以及土层中含有大量的细砂和粉砂的土或明沟排水易引起流砂、坍方等情况使用。真空（轻型）井点系统主要机具设备由井点管、连接管、集水总管及抽水设备等组成。井点管的布置应根据基坑平面与大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度等确定。

（二）喷射井点

喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水（喷水井点）或压缩空气（喷气井点）形成水汽射流，将地下水经井点外管与内管之间的间隙抽出排走。本法设备较简单，排水深度大，可达8～20m，比多层轻型井点降水设备少，基坑土方开挖量少，施工快，费用低。适于基坑开挖较深、降水深度大于6m、土渗透系数为0.1～20.0m/d的填土、粉土、黏性土、砂土中使用。

（三）管井井点

管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机械等组成。管井井点设备较为简单，排水量大，降水较深，较轻型井点具有更大的降水效果，可代替多组轻型井点作用，水泵设在地面，易于维护。适于渗透系数较大，地下水丰富的土层、砂层或用明沟排水法易造成土粒大量流失，引起边坡塌方及用轻型井点难以满足要求的情况下使用，但管井属于重力排水范畴，吸程高度受到一定限制，要求渗透系数较大（1.0～200.0m/d）。

（四）截水

截水即利用截水帷幕切断基坑外的地下水流入基坑内部。截水帷幕的厚度应满足基坑防渗要求，截水帷幕的渗透系数宜小于1.0×10-6cm/s。落底式竖向截水帷幕，应插入不透水层。当地下含水层渗透性较强、厚度较大时，可采用悬挂式竖向截水与坑内井点降水相结合或采用悬挂式竖向截水与水平封底相结合的方案。截水帷幕目前常用注浆、旋喷法、深层搅拌水泥土桩挡墙等。

（五）井点回灌技术

基坑开挖，为保证挖掘部分地基土稳定，常用井点排水等方法降低地下水位。在降水的同时，由于挖掘部位地下水位的降低，导致其周围地下水位随之下降，使土层中因失水而产生压密，因而经常会引起邻近建（构）筑物、管线的不均匀沉降或开裂。为了防止这一情况的发生，通常采用设置井点回灌的方法。井点回灌是在井点降水的同时，将抽出的地下水（或工业水），通过回灌井点持续地在灌入地基土层内，使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围。这样，回灌井点就以一道隔水帷幕，阻止回灌井点外侧的建筑物下的地下水流失，是地下水位基本保持不变，土层压力仍处于原始平衡状态，从而可有效地防止降水井点对周围建（构）筑物、地下管线等的影响。

三、深基坑的土方开挖

在深基坑的土方开挖前，要制订土方工程专项方案并通过专家论证；要对支护结构、地下水位及周围环境进行必要的监测和保护。

（一）深基坑工程的挖土方案，主要有放坡挖土、中心岛式（也称墩式）挖土、盆式挖土和逆作法挖土。前者无支护结构，后三种皆有支护结构。

（二）土方开挖顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。

（三）防止深基坑挖土后土体回弹变形过大。施工中减少基坑回弹变形的有效措施，是设法减少土体中有效应力的变化，减少暴露時间，并防止地基土浸水。因此，在坑基开挖过程中和开挖后，均应保证井点降水正常进行，并在挖至设计标高后，尽快浇筑垫层和底板。必要时，可对基础结构下部土层进行加固。

（四）防止边坡失稳。

（五）防止桩位移和倾斜。打桩完毕后基坑开挖，应制定合理的施工顺序和技术措施，防止桩的位移和倾斜。如果打桩后紧接着开挖基坑，由于开挖时的应力释放，再加上挖土高差形成一侧卸荷的侧向推力，土体易产生一定的水平位移，使先打设的桩易产生水平位移。软土地区施工，这种事故已屡有发生，值得重视。为此，在群桩基础桩打设后，宜停留一定时间，并用降水设备预抽地下水，待土中由于打桩积聚的应力有所释放，孔隙水压力有所降低，被扰动的土体重新固结后，再开挖基坑土方。而且土方的开挖宜均匀、分层，尽量减少开挖时的土压力差，以保证桩位正确和边坡稳定。

（六）配合深基坑支护结构施工。挖土方式影响支护结构的荷载，要尽可能使支护结构均匀受力，减少变形。为此，要坚持采用分层、分段、均衡、对称的方式进行挖土。

四、结束语

随着城市建设的不断发展，深基坑工程会越来越多，深度也会进一步加深，施工条件也会越来越复杂，这也必然会对深基坑工程施工提出更高的要求。严谨的施工是深基坑工程成功的关键，也是保证主体施工顺利进行的一项非常重要的措施，直接关系到建筑的安全性、耐久性，因此，加强对深基坑工程施工技术的认识与研究意义重大。