建筑施工中深基坑支护的施工技术与管理

2020-03-08杨彦生

工程建设与设计 2020年10期

杨彦生

（中铁建工集团，北京100071）

1 引言

随着经济社会发展和城市化进程的加快，城市建筑空间不断向上向下拓展，高层、超高层建筑如雨后春笋，城市建筑密集，地下空间不断开发利用，超大超深基坑不断涌现。在这种建筑结构环境下，如何提高深基坑支护质量，是现阶段建筑单位需要重视的问题。本文对勘察、设计、施工、使用等各阶段及其交互过程中存在的关键点进行探讨，并根据其中存在的技术问题，提出针对性的解决措施，从而有效提高建筑施工中深基坑支护技术的质量，促进建筑行业的可持续发展。

2 建筑工程施工中深基坑支护施工技术

基坑工程是一项包括基坑支护体系的设计、施工和土方开挖的综合性系统工程，其具有临时性、安全储备小、风险性较大、技术综合性强等特点。基坑支护的设计与施工方案的合理性、可行性及可靠性，往往成为制约工程造价、工期和安全的重要因素[1]。

建筑基坑支护多种多样，如放坡、土钉墙、重力式挡土结构、悬臂式结构、锚拉式结构和内支撑结构等。城市空间相对狭小，土地的综合利用程度越来越高，建筑基坑的平面布置特点等，对于超大超深基坑，越来越多地应用内支撑结构支护体系。

内支撑式支护体系应用于大型超深基坑施工，其主要由内支撑系统和挡土结构构成。在实际施工过程中，挡土结构能够有效承担基坑开挖时产生的土压力和水压力，其还能避免将产生的压力传递到支撑结构中，具有良好的防泄漏功能，有效提高大型超深基坑施工质量。支撑系统主要有水平和竖向2 种体系，支撑材料有钢结构和钢筋混凝土结构，竖向采用钢结构，具有便捷性，在安装后能够直接具有支撑能力，降低时间效应带来的施工影响，水平向采用钢筋混凝土结构，其具有灵活性，能够适应各种各样的基坑形状，且不会因为某些小因素能产生较大的位移，因此，能够有效保证深基坑施工质量。

3 建筑工程中深基坑施工管理存在的问题

3.1 深基坑支护结构不合理

深基坑工程设计阶段需要以勘察和开挖施工时的诸多技术参数为依据，在开挖施工过程中往往又会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形，发生种种意外情况。勘察数据的失真和施工技术参数的不确定性，对深基坑支护结构的选型和设计都会产生显著的影响。

目前，计算土压力多采用朗肯土压力理论，属于平面静态设计原理。而实际上，土压力存在显著的空间效应，同时开挖后土体蠕变等原因，又使土压力具有时间效应，因此，支护结构受力状态是空间动态平衡。

在开展深基坑支护施工过程中，其需要提前计算支护结构数据来制订合理的深基坑支护方案，但是由于深基坑支护结构复杂，现阶段国内外都没有精准的计算方法，因此，在施工过程中，往往会出现设计计算结果与实际施工数据不符的情况，降低深基坑支护质量。目前，在计算深基坑支护结构数值时，主要采用等值梁法，但是其计算结构存在着较大的误差且需要较多的施工成本，在土层采样过程中，还存在着土质随机性和不确定性等问题，进一步降低深基坑支护结构设计计算准确性。

3.2 基坑开挖不合理

深基坑开挖中，出土方案将直接影响深基坑支护结构的稳定性和施工工期。因此，深基坑土方开挖顺序和参数，内支撑施工和养护，结构换撑必须与基坑支护结构的整体受力状况相吻合，综合考虑施工工期和基坑和周边环境安全等各种因素，避免盲目施工，严格遵循开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖的施工规则。

通过分析以往大量的深基坑支护开挖情况分析，可知深基坑存在着空间位移问题，在实际施工过程中，深基坑内部存在着中间大两边小的问题，这种形状会降低深基坑边坡的稳定性，进而会影响整体建筑施工质量。出现这类空间效应的问题主要原因为，设计人员在进行制订深基坑支护方案时，采用平面法来处理问题。例如，在深基坑支护体系中存在着细长条和规则性2 种结构，对于细长条结构，其采用平面法能够有效解决实际问题；而具有长方形规则性结构时，难以解决存在的问题，使其形成空间问题。

3.3 忽略施工交底工作

在开展深基坑支护工作前，需要制定合理的挖土和支护程序，来提高深基坑支护稳定性，降低其出现变形的概率。在施工前，还需要进行施工交底工作，来明确施工计划的合理性，但是在实际施工时，由于施工单位重视自身的经济效益，为了缩短施工周期，忽略施工交底工作，导致施工过程中出现深基坑支护结构变形，降低建筑施工质量。

4 加强深基坑施工技术管理的措施

4.1 合理选择支护方法

在施工过程中，主要有重力式挡土墙支护结构、混合式支护结构及悬臂式支护结构，施工单位需要根据施工现场情况来选择合理的支护方法。对于重力式挡土墙支护结构，其主要是利用自身的重量来实现对深基坑的保护，能够使其内部形成平衡，提高深基坑的稳定性。对于混合式支护结构，其主要利用锚杆来提供支护方式，能够将其应用到混凝土表面，使其形成支护结构，具有较强的承载能力。而悬臂式支护结构，其能够渗入施工现场岩层内部中，并且能够根据岩层等级来为支护结构提供稳定的环境，这种支护方法经常被应用到土质环境良好的施工现场中，能够有效提高深基坑支护质量。

4.2 保证基坑开挖合理性

基坑工程时空效应理论是指在基坑工程施工中科学地利用土地自身控制地层位移的潜力，来解决软土深基坑稳定和变形问题的设计方法和施工工艺。时空效应法就是考虑深基坑施工的时间和空间效应的施工步骤，根据基坑规模、几何尺寸、围护墙体及支撑结构体系的布置，基坑地基加固和施工条件，按照“分层、分块、对称、均衡、限时”的原则确定施工方案。时空效应理论的应用能有效控制基坑变形，保护周围建筑物、地下管线、临近隧道等的安全，同时可以提高施工效率，节省工期。综合运用深基坑盆式和岛式开发，合理确定分层分块施工参数，减少无支撑暴露时间，是时空效应理论应用的关键所在。

4.3 制订合理的施工和监测方案

建筑施工中深基坑支护工程还需要做好使用期内的管理工作，首先，施工应该严格按照技术方案确定的顺序、步骤和参数进行，严禁出现超挖和支撑系统滞后的现象；其次，应该制订合理的基坑监测方案，并定期对支护结构的应力应变及位移、周边道路和地下管线的沉降，周围建筑物的沉降和倾斜，地下水位和压力变化进行监测，并采取有效措施防止超限；最后，应对基坑降水和止水设施的效果引起足够的重视，避免出现流沙、管涌、地基土上冒等情况。对于由于深基坑支护工程中需要应用较多大型施工设备，不仅要定期检查和维护设备情况，还需要保证在运输过程中要制定合理运输路线。对于易出现问题的施工区域，要竖立警示牌。施工单位还应当定期组织管理人员进行培训，以此来提高监督管理意识，并做好施工交底工作，以此来提高深基坑的施工质量。