浅析建筑工程深基坑施工技术应用

董子权 潘琦

德成建设集团有限公司 湖南 常德 415000

引言

基坑工程是建筑工程中一个必不可少的组成部分，而深基坑作为基坑工程中的超危工程，其施工质量关系到整个施工周期。深基坑工程的安全、可靠直接关系着上部结构的安全性、稳定性和耐久性。

1 深基坑工程特点

1.1 综合性强、受制因素多

深基坑工程涉及水力学、土力学、混凝土结构工程、基坑监测设计、施工技术和施工工艺等。且受工程当地的自然气候、周边环境影响大。在深基坑工程支护体系的设计与施工中，必须全面的掌握项目所在地的地质条件、气候水文条件等情况，弄清楚基坑周边环境与基坑开挖之间的相互作用关系。

1.2 临时性和风险性大

一般情况下，深基坑工程作为临时性工程，支护结构的安全储备量相对较小，因此施工风险性较大。由于深基坑工程施工技术复杂，专业性强，易发生事故，在施工过程中应对支护结构、周边建筑、管线、道路及地下水位等进行监测，并制定相应的应急处置措施。

1.3 区域性强

深基坑工程具有很强的区域性，每个地区的每个基坑所处的地质条件不一，如处于软土层、黏土层、砂土层以及淤泥质土层等一系列不利基坑开挖的土层中，基坑工程的差异性也将变大，即使是在同一地区的深基坑工程中，岩土层结构也出现过较大差异的情况，由于岩土层结构及水文条件的多变性，往往造成了基坑实际开挖的土层情况及地下水位情况与地质勘察数据不符[1]。

1.4 周边环境条件要求严格

邻近的高大建筑物、地下管线及地下构筑物等对基坑的变形要求高，施工因素复杂多变，气候条件、季节性施工、周边地下水等均会对基坑工程产生重大的影响。综合多种不确定性因素，导致基坑工程在设计与施工中的复杂多变。

2 深基坑工程施工现状

2.1 深基坑支护方案不合理

深基坑支护方案应该由具备相应资质的设计单位进行设计，但现实中存在不具备相应资质的施工单位自行进行支护方案设计，给出的方案缺乏理论支撑，尤其是深度小于5m的基坑由于不需要进行专家论证，施工单位随意性更强，加之相关单位的相关人员审核审批不严，导致方案本身就存在安全隐患。

2.2 实际施工质量达不到设计要求

在建筑工程深基坑的施工过程中，施工质量与设计要求差异性大的情况较为普遍，一是施工管理人员的技术素养及管理意识问题，二是基层作业人员的操作不规范，三是材料性能不能完全达到设计要求，且不排除有偷工减料的情况，在此等施工环境下，导致深基坑的施工质量日益下降，影响基坑稳定性及周边构筑物及管线的安全。

2.3 土方开挖方式及进度不合理

基坑土方开挖须分层分段开挖，以保证支护结构的稳定性，一些项目为了开挖进度要求，盲目赶工期，未遵循分层分段开挖的原则，将原本规定的开挖层数一再减少，导致支护结构短期内受侧压力而变形。而这种情况一般出现在5m至10m的深基坑工程中[2]。

3 工程实例

3.1 项目概况

常德市某医院综合大楼总建筑面积76911m2，其中地上建筑面积63838m2，地下建筑面积13073m2。框剪结构，项目紧邻市政道路及原有高层住院大楼，建筑高度66.9m。基坑深度为5.40m～7.50m。为确保基坑周边建筑物、管线、道路的安全和正常使用以及主体地下室的施工空间，经项目的设计人员综合考虑，基坑侧壁支护采用双排桩、单排桩+局部内支撑梁的形式，安全等级为一级。支护桩采用长螺旋钻孔灌注桩，桩径800mm，内支撑主要作用于基坑侧壁转角部位。地下承压水受临近河流水位影响较大，勘察期间水位标高高于基坑底标高，基坑降排水采用积水明排+减压井降水的形式，止水帷幕采用支护桩间高压旋喷桩竖向帷幕及局部水平封底。

3.2 地质情况

基坑范围内的地层自上而下依次为杂填土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、卵石、粗砂。基坑顶部杂填土厚度在3m以上，下部为约1m左右的淤泥质粉质黏土层，基坑底部位于粉质黏土层及粉土层中，工程基坑侧壁支护桩持力层为卵石层。

3.3 施工方法

3.3.1 工艺阐述。

3.3.1.1 工程地理位置靠近河流，地下水位受河流水位及季节性影响较大，在基坑施工前进行地下水位的监测，在前期的水位监测中，由于基坑施工处于枯水季节，地下承压水头位于基坑底以下50cm以上，满足基坑施工条件，遂暂未采取减压井降水的措施，经与设计及地勘单位沟通后，依据地下水位监测结论，再根据实际情况采取减压井降水的措施。

3.3.1.2 除F-F1、G1-H段外，其余段均为单排支护桩，采用长螺旋钻孔灌注桩，（长螺旋钻孔灌注桩适应于常德市的工程地质条件，经过多年的实践证明，是一种成熟的施工工艺，施工效率高、效果好）桩径800mm，桩间距1200mm，支护桩施工完成后进行止水帷幕的施工，由于场地内地下水受附近的河流水位影响较大，按照市水利局的要求，基坑底需进行局部抗洪补救，为控制施工成本，先只按抗洪补救的要求进行基坑局部的水平封底，其他部位再根据开挖情况随时进行调整方案。由于场地内地下水受场外影响较大，采取三管法高压旋喷桩竖向止水帷幕+局部水平封底（结合抗洪补救的要求）的形式。

3.3.1.3 F-F1、G1-H段临近高层建筑，支护结构采用双排桩的形式，双排桩间距3000mm，桩径800mm，桩间距1200mm，排桩之间采用连梁连接，使之形成整体，提高基坑侧壁稳定性。

3.3.1.4 基坑侧壁各阴阳角处采用混凝土梁形成内撑结构体系，提高支护结构的整体稳定性。

3.3.1.5 地下室结构外墙及顶板施工完毕且砼强度等级达到设计要求后，进行基坑肥槽的回填，回填料采用C15素混凝土，当回填混凝土达到标号强度后，拆除混凝土内支撑梁，以达到换撑的目的。

3.3.2 深基坑支护技术的应用。

3.3.2.1 排桩支护。实例工程东南面临近既有建筑处采用排桩支护，排桩支护结构体系在基坑支护工程中主要包含以下两个特点：第一，结构体系中双排桩通过桩间连梁连接成一个整体，使之组成一个超静定结构，在排桩与连梁的相互作用下约束基坑侧壁土体的变形，增加支护结构的整体刚度与稳定性，确保基坑变形处于可控范围之内；第二，在排桩支护结构中，支护桩与周边土体的相互作用会形成简单的土拱效应，这一效应能够改变侧向土分布压力，同时全面强化深基坑支护效果；第三，悬臂式排桩支护结构不需要专门设置支撑，对开挖深度在6-10m的基坑，只需根据受力情况在支护结构转角部位采用角撑加强即可，这种支护结构体系降低了基坑大范围机械开挖及其他施工作业的难度。

3.3.2.2 高压旋喷桩止水帷幕+局部水平封底。三重管高压旋喷桩利用三重管高压旋喷桩机钻孔至设计深度后，利用高压泥浆泵，通过安装在钻杆杆端置于孔底的特殊喷嘴，在高压条件下，向周围土体喷射固化水泥浆液，同时钻杆以一定的速度边旋转边提升，高压射流使钻杆周边一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液结合，凝固后在土体中形成具有一定性能和强度的固结体，且桩体相互搭接形成了封闭性良好的帷幕，从而达到改良并加固土体以及竖向止水帷幕和水平封底的目的。在实例工程中，地下水位受临近河流水位影响大，由于高压旋喷桩竖向帷幕及水平封底的应用，在整个基坑开挖过程中地下水位均处于操作面以下50cm以上，应用效果良好。

3.3.2.3 内支撑角撑。在实例工程中，由于基坑面积较大，受施工条件影响不便于采用内支撑对撑的形式，在应力过大的基坑转角部位采用内支撑梁的结构形式，多道角撑间利用连梁形成一个整体的桁架结构，受力特性良好。角撑的设置保证了支护结构稳定性，且施工简便，与冠梁同时施工，地下室顶板达到设计强度后，对支护体系和地下室外墙间的肥槽采用素混凝土浇筑，素混凝土达到一定强度后便可拆除支撑，达到换撑的目的。

3.4 基坑检测监控

在深基坑的土方开挖中，必然会对邻近建筑物及构筑物造成一定的影响，基坑监测能够掌握支护结构的稳定程度，通过数据分析，可以得出详细的监测数据，以便于支护设计、降水设计和施工方案作出相对应的调整，达到设计和施工的和谐，并实现最优化。确保深基坑支护工程的安全稳定。

实例工程中基坑监测共布置了五种类型监测点：支护桩位移监测点共布置23个、周边环境监测点共布置37个、地下水观测点共布置25个、深层位移监测点共布置6个、内支撑轴力监测点共布置5个。监测频率为一天两次。在基坑开挖及后期结构施工中，各监测数据均处于预警值范围内，基坑支护结构取得了良好的效果。

4 质量控制要点

4.1 做好基坑监测

基坑的重点监测工作主要是土方开挖期间支护结构的稳定性，包括支护结构的沉降、位移、地下水位的变化情况等重要内容，以及基坑开挖过程中周边建筑物、市政道路、地下管线、构筑物等变形情况等。并在基坑监测过程中，根据施工现场的实际情况，不断优化监测方案，使之科学、合理。

4.2 制定合理的施工流程

首先在施工之前，必须结合地质勘察报告进行实地勘察，了解现场地质水文情况以及周边环境情况与地质勘察报告的差异性。综合考虑各种因素后制定详细合理的施工流程，并根据现场情况，综合考虑施工中可能出现的各种问题并制定相应的解决办法，以保证施工的顺利进行。其次，在施工前，必须对相关施工人员进行技术交底，让施工人员掌握深基坑施工技术的技术要点、施工方法以及应该注意的事项与应对措施，实现规范化施工、精细化施工，从而确保深基坑工程的施工质量。

4.3 严格控制支护结构施工质量

深基坑支护结构的质量控制主要在于过程控制，一旦出现质量问题，事后补救比较困难，往往需要花费大量的人力、财力、物力，并且会造成工期延误。因此，在施工过程中，必须严把质量关，确保施工质量达到合格及以上标准[3]。

4.3.1 土方开挖期间，重点是开挖中是否对支护桩、内支撑结构造成影响；是否超挖，并严格按照“分层分段开挖”的原则，杜绝因土方开挖不合理而造成的土体扰动，尽量减少土体的暴露时间，特别是处于无支护状态的土体。发生异常情况时，必须立即停止开挖，在采取有效措施且情况稳定后方可继续开挖。

4.3.2 挖出的土方应及时外运，基坑周边不得堆载或一定范围内限制堆载，以免因荷载过大而造成支护结构失稳。随着开挖的进行，在坑顶周边及坑底四周布置排水沟及集水井，积水明排，确保基坑内不积水。

4.3.3 做好过程监控，完善施工日志及各项内业资料。

4.3.4 做好隐蔽工程验收，施工过程中，重点监控每根支护桩及内支撑梁的施工全过程，控制好原材料的进场质量、钢筋笼制作与安装以及砼的施工质量控制。

5 结束语

根据深基坑工程施工情况来看，深基坑的施工质量与地下水位、地层土质特性，周边环境及支护结构本身的质量有着较大的关系，如何控制好各种影响因素，保证深基坑工程顺利进行，其关键点还是在于施工工序的规范性、施工人员的管理措施及技术支撑，深基坑的施工难度较大，支护结构的形式越来越复杂，在应用各种深基坑施工技术时，应根据深基坑的独有特性，制定切实可行的施工方法，如此，才能在保证安全、质量、进度、费用几大目标的实现，最终提升建筑工程的整体效益。