岩土工程深基坑支护的设计与施工技术

2021-04-01王强殷尚伟刘伟华陈鑫文

城市建设理论研究（电子版） 2021年30期

王强殷尚伟刘伟华陈鑫文

中建五局土木工程有限公司湖南长沙 410004

基坑工程是岩土工程中一个非常重要的分支，需要具备一定的实践经验及风度的知识才能做好深基坑支护设计工做。基坑工程除了涉及到勘察岩土工程之外，还包括力学、测绘、地质。计算机技术等多个方面的学科相互交叉，是一项综合性的学科。且该工程存在着一定的未知性[1]。因此基坑工程要不断地积累经验，才能有进步。随着基坑工程数量增多，基坑的规模也越来越大，基坑的深度由最初的几米发展到了几十米。城市当中的深基坑工程常常位于建筑物、道路、管道或民防工程周围，虽然属于临时结构，但其技术难度却超过一些永久性结构，出现失误，则会造成基坑失稳，严重的还会影响周边原有的建筑物，造成一定的经济损失。如果基坑开挖超过5m，就属于深基坑，在施工的过程中还要加强对支护环节的重视程度[2]。在深基坑施工作业前要做好岩土勘察工作。充分的掌握施工周围土层的分布特点，选择合理的施工手段。

1 工程概况

拟建场地位于拟建场地位于九江供电公司东岸110KV变电站及兴城南大道西南侧、拟建安平路东南侧、拟建怡庐支路东北侧，怡庐苑小区西北侧，原始地貌类型为岗丘-冲沟地貌，现场地未整平，场地地面高程 64.28～83.91 m间，地层统计详见表1。建筑正负零为66.7 m。

表1 地层统计

2 岩土工程深基坑支护的设计

2.1 本基坑工程特点

九龙学校项目南侧为怡庐苑小区，小区室外地面标高与九龙学校项目室外完成面标高最大高差8 m左右，该侧基坑支护为永久支护；北侧为山坡，西北角原地貌标高比九龙学校项目室外完成面标高高17 m左右，西北角为高边坡区域，高差大，但是后期该侧规划修筑一条永久道路，具体详见总平面图1。支护结构的形式既要做到经济合理、安全可靠，又要节省工期，带来巨大的社会效益。基坑支护在施工过程应在保证其安全不失稳，保证其对周围环境没有实质性影响下进行，实现从强度控制设计转变为强度控制、变形控制。

图1 总平面

2.2 基坑支护结构方案选型

根据现场地质条件、周边环境条件、基坑大小及深度，可选择的支护结构形式有地下连续墙、钢板桩、SMW工法桩、钻孔灌注桩+锚索。现对各支护结构进行对比，各基坑支护结构比较详见表2。由于九龙学校项目怡庐苑小区侧支护为永久支护和北侧为山坡，西北角为高边坡区域，钢板桩和SMW工法桩无法满足要求，地下连续墙成本高，因此确定采用钻孔灌注桩+锚索进行支护。

表2 各基坑支护结构比较

2.3 基坑支护结构设计

怡庐苑小区侧支护采用冲击钻孔桩1000@1500+锚索1 3s15.2@1500，L=18500，Lf=8000，La=10500，D=150，与水平角度30°，轴向拉力标准值280kN，锚杆锁定值按拉力标准值的75%，排桩支护平面图详见图2。

图2 排桩支护平面图

北侧为山坡，西北角为高边坡区域采用冲击钻孔桩1000@1500+锚索12s15.2@1500，L=17500，Lf=8000，La=9500，D=150，与水平角度25°，轴向拉力标准值240kN，锚杆锁定值按拉力标准值的75%+锚索2 2s15.2@1500，L=16500，Lf=6500，La=10000，D=150，与水平角度25°，轴向拉力标准值250kN，锚杆锁定值按拉力标准值的75%+锚索3 2s15.2@1500，L=14000，Lf=5500，La=8500，D=150，与水平角度25°，轴向拉力标准值220kN，锚杆锁定值按拉力标准值的75%，排桩支护平面图详见图3。

图3 排桩支护平面图

3 岩土工程当中深基坑支护的特征

3.1 岩土工程影响因素较多

施工现场的地形环境一般都相当的复杂，所以在深基坑保护工程的过程中，往往需要综合考虑很多种的原因[3]。通常情况下需要对深基坑周围的土层和岩体结构做出必要的分析，以防止其对主体工程结构产生很大的压力，从而使得深基坑主体结构无法保持稳定。

3.2 施工条件复杂

岩土工程当中的深基坑支护相比与一般建筑工程当中的深基坑支护技术相比难度更大，且由于施工条件恶劣，需要施工作业时投入更多的精力对深基坑支护工程的施工质量进行控制[4]。这就需要岩土工程深基坑支护设计人员对周围的环境有一个全方位的了解。

3.3 施工风险较大

深基坑支护工程属于临时工程，其主要作用是降低岩土工程施工过程中的难度。但由于岩土工程施工本身就存在诸多风险。因此在进行岩土工程深基坑支护工程施工过程中要加强安全管控。

在一处售卖锅碗瓢盆等生活用品的货摊前，各类货品随意摆放，大部分没有商标和合格证标识，个别货品一眼就能看出有明显的质量缺陷，但销售价格并不算低。在笔者对货品质量表示异议时，商家颇有些不耐烦：你要买就买，不买就不要问，我们这是农村，质量不能跟城市比，能用就行了，农民哪这么多讲究。

4 桩锚支护施工技术

桩锚支护结构由挡土结构和外拉系统组成。挡土结构常常采用钻孔灌注桩;而外拉体系则是由受拉杆件与锚固体共同组成，分为锚杆式(外拉系统在坑内沿坑壁设置)和地面拉锚式(外拉系统在坑外地表设置)两种。

桩锚支护结构的施工相对较为简单，而且由于基坑内没有支挡，坑内有较大的净空空间，从而也为提高劳动效率、能确保土方开挖与运输、结构地下部分施工所需的作业空间，节省工期创造了前提性条件。

现场施工较为简便，能够采用机械方式进行钻孔，排桩具有良好整体刚度和抗侧移能力，整体工作性能较为可靠，但是各个桩基间的联系性差，还需要在桩顶浇筑大截面钢筋混凝土冠梁，施工人员要重视桩体之间的衔接性，提升基坑之间的紧密度，保证基坑的支护效果。

九龙学校项目怡庐苑侧采用'桩锚支护'，桩径1.0 m，桩心距1.50 m，设置1排锚杆，锚杆位于桩间，成孔150；高边坡采用'桩锚支护'，桩径1.0 m，桩心距1.50 m，设置3排锚杆，锚杆位于桩间，成孔150。

锚索注浆强度M30，锚索的自由段，除锈后刷沥青防锈漆处理，并加套管，全长注浆，注浆采用二次高压注浆，怡庐苑永久性锚索防腐蚀处理应符合以下规定：

1) 锚杆的自由段位于土层中时，可采用除锈、刷沥青船底漆、沥青玻纤布缠裹其层数不少于二层;水泥浆与自由段保护管的搭接长度不小于0.3 m；

2) 自由段套管两端100～200 mm长度范围内用黄油充填，外绕扎工程胶布固定；

3) 位于无腐蚀性岩土层内的锚固段应除锈，砂浆保护层厚度应不小于25 mm；

4) 锚头的锚具经除锈、涂防腐漆三度后应采用钢筋网罩、现浇混凝土封闭，且混凝土强度等级不应低于C30，厚度不应小于100 mm，混凝土保护层厚度不应小于50 mm。

5 岩土工程深基坑支护的设计与施工要点分析

5.1 施工前的准备工作

在进行岩土工程深基坑支护工程施工前，相关工作人员要做好西安长的地质勘查工作，并形成勘察报告。并及时的更新勘察报告当中的相关数据以保障工程顺利的开展。一般情况下，这类勘察工作的勘察内容包括岩土勘察比较报告、区域水文地质勘察报告、地下水位变化、水流实际情况等等。

5.2 深基坑设计开挖施工重点

在进行深基坑开挖作业前，要最大化的利用现有的土地资源，以保障开挖工作可以顺利的开展，同时也为支护工作奠定一定的基础。

5.2.1 周边放样

在进行深基坑支护工程施工之前，相关的工作人员要做好放样工作。放样结束之后要提报监理工程师进行审核。在进行深基坑开挖前还要进行二次复核放样。

5.2.2 开挖与支护相互配合

在深基坑工程施工过程中，为了保障开挖顺利，现场挖机要顺着基坑周边对支护段进行分层分段的挖掘。现场管理人员要做好交底及管理工作，杜绝出现超挖的现象。在基坑开挖期间，还要严格的按照支护工程施工的进度进行开挖。在开挖之前，建设单位要组织专项协调会，明确各方责任主体，加强各方沟通，在开挖的过程中要全方位的对支护施工进程进行监管，以确保进度按时完成[5]。除此之外，基坑表面的高度要和支护竖向间隔距离保持一致。第一层的开挖深度通常不超过支护结构标高以下20cm，后续每层可以按照1.6m的距离进行开挖。挖到第二层的时候就需要按照挖掘一段保留一段的方法来进行支撑。当挖掘工作进行到最后一层的时候抵达基坑底端。此时的上层支护结构注浆时间要保障24小时，面层的混凝土喷射的时间则需要12个小时。当养护强度达到相关设计规范要求的时候才能继续进行下一层的开挖作业。在开挖过程中，一定要避免机械设备与支护结构产生撞击，避免支护结构的稳定性受到破坏。

5.2.3 优化施工

在开工前，相关人员要对施工周围的的地下障碍物做好勘察工作，对周边的环境有详细的了解，并结合现场的实际情况做好施工方案的优化工作。确定并对土钉的实际位置和倾角做出优化调整，确保他们与地基紧密结合[6]。除此之外，还必须严格的按照标准来完成施工作业。如在施工过程中出现了事故，要对锚索数量做出适当的增减，并由此来调节施工的角度以及有关参数，尽可能的降低事故影响。相关作业技术人员在把锚索的部位定好以后，要尽快进行注浆处理。如果在作业过程中也到了阻碍，要更有效的降低注浆压力和砂浆的计量，以保障基坑周边的土体和建筑物不会出现变形。

5.2.4 基坑防排水

在深基坑施工过程中，还要注意地下潜水带来的影响。在施工前就要做好各种强排水的工作。首先在基坑5m范围内不允许设置饮水点。在基坑周围还要设置一些排水设施，避免因雨水天气出现形成积水而引发基坑坍塌的问题。基坑的排水要以集水明排为主，在设置现场抽水装置的过程中，要保障排水量高于1.5倍的总涌水量。