深基坑开挖对支护结构的影响分析

何 毅 山西建筑工程集团有限公司

1 工程概况

某停车场建设项目处于安徽省合肥市，基础外边缘与北侧双向路相距8.4m；基础外边缘与西侧胡同相距6.4m，与南边路相距13m 左右，与东边路相距20m。停车场地下两层，深基坑长宽分别为21m和103m，开挖深在8.6m～10.9m，深基坑开挖面积2170m2，周长250m。深基坑等级为一级，设计用时一年。

1.1 工程地质条件

建设场地地形平坦，南部略低。此次勘察的深度最大可达到17.0m，以岩土的物理力学属性来分层。

1.2 深基坑支护形式

此工程主体深基坑标准段开端深度处在8.6m～9.1m区间，支护结构使用了护坡桩联合锚杆支护体系，桩主筋保护层厚在50mm左右，没入水中的混凝土设计强度等级C30。锚杆采用预应力锚杆。

2 基坑开挖

2.1 开挖平面布置和顺序

该项目基坑开挖过程中以中间道路为准，先明确挖土区段，并分层放坡挖掘至临时道路的两侧，再对每个区段的临时道路实施退挖。基坑采取分段分层的方式进行开挖，并依据设计要求严格控制每个分段宽度＜30m。

2.1.1 竖向开挖

每个区段都是以阶梯式的开挖方式，倒退着向临时道路方向挖掘，第一层开挖深度是-0.30m～-2.25m，第二层开挖深度是-2.25m～-4.25m，第三层开挖深度是-4.25m～-6.25m，第四层开挖深度是-6.25m～-8.25m，最后一层开挖深度是-8.25m～-10.25m。然后再安排人工对剩余部分实施挖掘，直至挖到底部位置。

2.1.2 临时道路开挖

临时道路开挖以20m为一段，采取放坡退挖，第一层开挖深度是-0.30m～-3.65m，第二层开挖深度是-3.65m～-6.95m，最后一层开挖深度是-6.95m～-10.25m，然后再安排人工对剩余部分实施挖掘，直至挖到底部位置。

2.2 开挖工艺要求

①开挖基坑过程中，按照分层开挖原则严格控制开挖过程，严禁超挖。②开挖过程采用五边施工方式进行，即基坑开挖的时候也同时实施凿除、铺筑、浇筑及砌筑等作业，以防基坑土体因长期暴露而引发不必要的问题，增强基坑的稳定性。③开挖过程以机械设备为主，并由施工人员在旁辅助。同时，对于垫层要进行分仓铺设，且必须在12h 内做完施工，尤其是降雨天气下更要尽快完成施工。④基坑要增设二次围护，且待土体达到设计标高后，及时设置好垫层结构。⑤基坑开挖过程中要严格遵循设计要求实施开挖作业，直到挖至设计标高为止，以保障开挖质量。⑥根据地梁分块情况实施分仓施工，并控制分仓面积＜250m2。做完分仓施工之后，开始实施承台二次开挖作业。承台开挖施工采取分段跳挖方式进行，并同时进行垫层施工，设置好支撑措施。浇筑底板的过程中，需要结合项目的后浇带情况来实施分块浇筑作业。⑦机械开挖施工过程中，要依据设计标高严格控制挖掘深度，防止因超挖等造成土体扰动。⑧基坑开挖施工期间，要及时把挖出的土方运输到指定的卸土场地，以防因土方堆载过大而引起支护结构变形，影响整个基坑的安全性。⑨基坑开挖必须按照设计及规范要求进行分层分段开挖，控制每层开挖厚度≤2.5m，开挖表面高度差值≤2m。

2.3 开挖施工中应注意的问题

①超挖。开挖基坑的过程中严格控制开挖深度，禁止开挖超过基底设计标高，如果出现超挖现象，要及时和设计单位沟通，制订有效的处理措施，有效解决超挖影响。②基土保护。对基坑做完开挖之后，要尽量减小及避免对基土产生不必要的扰动影响。如果不能及时施工，可以留下一定厚度的土层，等基础施工时再对预留下的土层实施开挖。③工序不合理。依据设计方案中明确规定的施工顺序进行基坑开挖作业，从低处向高处留有一定的坡度，以便排水施工。④机械设备下沉。开展基坑开挖之前，必须对现场土质条件及地下水情况做全面的调查，以便选择合适的机械设备进行开挖，并有效防止机械设备发生下沉，提高机械设备施工的安全性。⑤开挖尺寸较小或边坡较陡。基坑开挖过程中要结合结构实际尺寸控制开挖的坡度和宽度，并根据现实施工的需要及时调整工作面的宽度。

3 支护结构的施工

3.1 喷锚支护与土钉墙支护施工

这种支护须满足放坡开挖要求，还应注意以下几点。第一，按设计要求进行基坑开挖分段分层，禁超长或超深开挖。第二，上下层面板或者锚杆（土钉）施工时，必须满足既定的养护要求。第三，锚杆施工需按照边坡土质条件或实际含水情况选择成孔设备，控制成孔深度须大于要求长度0.3m～0.5m。孔隙大的杂填土或砂性土不适合预成孔的边坡，可用打入式花管，促成注浆锚杆。第四，分两次喷射面板设有钢筋的喷射混凝土，且其强度和厚度必须满足规定要求。

3.2 灌注（桩）墙支护结构施工

人工挖孔及机械成孔灌注（桩）墙均应采取间隔施工的方式；要求桩位偏差和轴线或垂直轴线均应控制在50mm 以内，垂直度偏差应小于或等于0.5%；埋设绑扎、吊装或埋设非均匀配筋的（桩）墙钢筋笼时，钢筋笼安放和设计方向应保证一致；施工结束，下层土方开挖前用低压变动测法检测桩身的完整性，检测数量尽量超过总体桩数量的10%，大于或等于5 根。此外，还应特别注意处理土方开挖后桩间土的保护及排水工作。

3.3 预制桩类支护结构施工

这种类型的预制桩包括预制混凝土桩与钢板桩两种。第一，检测运输到施工现场的成品桩的质量。第二，明确沉桩的施工顺序及工艺。焊接钢板桩可使用剖口对焊或鱼尾板焊接，合理设置相邻桩的间隔，使其尽量错开1m以上；混凝土预制桩须单节桩，不要接长。

3.4 深层搅拌桩施工

深层搅拌桩可采用浆喷或粉喷进行施工，选择施工方法或相应设备时，应综合考虑设计要求和地质条件，实际施工前需要先明确各项施工参数。施工必须满足搭接要求，每段施工均应连续进行，相邻桩体施工间隔时间应控制在24h内。须在施工起始时采取加强措施，搅拌结束后及时插入型钢等材料。合理划分施工段，以保证桩体的完整性或均匀性，减少段数，且应缩短施工段间时间间隔，时间过长时，需要补桩或采取其他加强措施。施工时如实记录桩位、提升速度和桩长、水泥浆（粉）用量等。

3.5 护坡桩支护施工技术

护坡桩支护施工是一种绿色、环保、方便的施工方法，通常按照定位、冲孔、制作钢筋笼、下钢筋笼、下导管、浇筑混凝土、连接梁的顺序进行。在施工中，应用护坡桩施工技术应注意以下几点。

首先，护坡桩中心桩的位置决定了整个支护工程的成败。因此，施工前应根据地勘结构和设计图纸的要求，对中心桩位置进行准确定位，确保中心桩的误差在设计范围内。第二，冲击钻机是护坡桩成孔的主要设备。使用该设备钻孔时，要求钻头与桩中心的误差控制在5cm以内。同时，钻井过程应保持接触和稳定。施工过程中，准确记录钻孔深度、地质特征和地质位置信息，调整钻机状态，确保钻孔达到设计深度。第三，钢筋笼制作时，所有主筋应保持平直，所有钢筋连接点应按规范焊接，以保证钢筋笼的完整性。下放钢筋笼时，主筋应靠近土层一侧，钢筋笼用圆木固定，以保证整体稳定。第四，混凝土浇灌后，对混凝土完整性、表面高度和强度指标进行检查，确保保护桩的整体质量合格，创造了深基坑支护的良好条件。

3.6 地下连续墙支护施工

地下连续墙支护施工技术在地质结构较为复杂的地区应用较广，其能有效防止地面坍塌与渗漏问题发生，继而为住宅房屋项目建设创造良好施工环境。从施工过程来看，该技术的应用具有施工振动小，强度刚度大的特点，而且墙体防渗效果较为突出。所不足之处在于地下连续墙支护施工的成本相对较高，其在中小型住宅房屋项目中的适用性较差。

地下连续墙支护施工中，施工人员要注重两个方面的重点把控。一方面，在地下连续墙施工中，大体积混凝土浇筑施工技术的应用较广泛，对此，应按照分层、分段浇筑施工的要求进行大体积混凝土浇筑施工。在浇筑过程中，确保混凝土浇筑的连续性，同时应及时做好浇筑振捣工作，要求振捣器垂直插入的深度保持在500mm 以上，然后按照自后向前的顺序进行振捣，如有必要，还应注重二次振捣工艺的应用。完成大体积混凝土浇筑施工后，应对其进行不小于14d 的养护管理，确保地下连续墙浇筑施工质量突出。

另一方面，应注重地下连续墙位置和排列结构的系统设计，要求在设计中考虑地质条件及工程建设情况，然后对其结构进行整体设计，要求不同墙体之间衔接紧密，且承压、支护能力突出，此外，在完成地下连续墙布局后，应保证该支护方式下的住宅房屋整体质量突出，确保安全效益良好。

3.7 施工过程管理

在深基坑支护施工中，施工单位在工程设计前期的编制中就应该对施工工艺、质量、标准以及施工顺序做好应急防护措施。如在土方开挖的过程中，施工单位应该协同建设单位一起对土方开挖顺序和出土口的位置进行确定，同时施工单位还应该对施工环境的保护要求进行充分了解，并对施工过程中的监测数据进行重视，然后根据数据变化调整施工流程，以此为深基坑施工的信息化建设提供有效保证。当在施工过程中出现地面大量堆载、基坑长时间暴露等问题时应该及时进行整改。在正式施工开始之前，施工单位还应该与相关单位一起对施工质量控制、顺序、流程、工艺等在使用中可能出现的问题进行评估预测，并制定实用的应急方案;在基坑支护的施工过程中，当确定塔吊位置后，应该对其接地部位进行加固处理，以防出现意外;当围护结构施工完成之后，相关负责人应该根据相关规范要求对支护结构质量进行检测，以此为后期的工程施工提供有效的安全保证。

4 结束语

综上，住宅房建工程基坑支护施工有非常强的系统性及技术性，且实际基坑支护施工中会面临复杂的地质条件，因此住宅房建工程施工单位要在全面调查现场地质情况的基础上选择合理可行的基坑开挖及支护方式，并针对基坑支护施工全过程管控，提高基坑支护的安全性及稳固性，为安全、高效、优质地完成整个住宅房建项目施工奠定坚实基础。