建筑施工中基坑支护的技术分析

2021-12-06杨宏民西山煤电集团有限责任公司

门窗 2021年10期

杨宏民西山煤电集团有限责任公司

1 前言

当今社会建筑行业正在飞速发展，现代的施工技术也获得了突飞猛进，并且在实际应用中也取得了良好的成效。其中基坑支护技术尤为显著，在高层、超高层建筑快速增长的社会背景下，新型的基坑支护技术在建筑的基础工程施工中应用广泛。但是在实际施工中，支护技术还存在很多制约的因素，对其应用产生一些影响。建筑基坑支护本身是个技术难度很高的工作环节，对于施工的安全问题，人们很重视，高层建筑深基坑支护施工技术的质量，决定了操作人员在建筑施工过程中安全隐患的大小，因此应当加强对基坑施工技术应用的分析探讨。

2 基坑支护的技术及特点分析

在建筑施工的基础工程中，通过基坑支护的技术应用，能够达到地下结构施工过程中的安全性，并且有效提高工程施工过程中的稳定性，尤其是高层、超高层建筑，采用基坑加固处理和基坑支挡施工等技术的应用，可以有效地对施工现场周围和基坑侧面进行保护。

随着建筑工程量的日益增加，地上空间逐渐变小，也导致建筑规模在向下不断扩大，这也直接增加了地基的开挖难度。而地基和基础施工又会严重影响到上层建筑的质量和整体工程的安全，特别是对于高层、超高层建筑，基坑质量是建筑整体安全的重要前提、保障和基础。

此外，在很多地区施工时，地下环境都很复杂，包括土层条件多变、地质条件恶劣、周围建筑土压力、地下管道复杂等情况。基坑开挖的难度非常大，而且工期较长、工艺复杂以及规模庞大等特点，对基坑的施工工艺和技术提出了极高要求。

3 基坑施工中常见的问题及事故

3.1 基坑周围环境的破坏

随着土地使用日益紧张，新旧建筑的间距越来越近，在基坑和地下工程的施工中，对周围土体会产生或多或少不同程度的干扰。其中一个非常明显的表现就是会引起周围土体表面的不均匀沉降，从而导致周围建筑物、构筑物、地下管线和路面的破坏。引起周围土体表面不均匀沉降的因素大致包括：基坑的隆起和回弹、基坑护墙的变形、井点降水而引起的土层固结、抽排水导致的砂土流失、流砂、管涌等土质问题。

3.2 基坑本身的体系破坏

3.2.1 基坑外围护折断的事故

由于赶工期、过量挖土、土体固结不到位、支撑体系跟不上等围护体系的问题，或者施工方忙于进度，不按照设计图纸施工，持侥幸心理，少加、晚加支撑，导致围护体系应力超过设计值，达到承载能力极限状态，从而产生错位、折断或无法使用的大变形情况等。

3.2.2 基坑围护体系整体失稳的情况

随着基坑的开挖，以及周边建筑物产生的被动土压力，土体围护结构、挡土墙等结构的下沿，会沿着圆弧滑面和软弱土层产生整体的土体滑动失稳破坏，造成围护结构、挡土墙等整体被“铲”起来的情况。

3.2.3 基坑围护结构的踢脚破坏

由于部分深基坑围护结构插入基坑的深度不够，同时基坑底部的土体强度不足，从而产生围护墙向基坑内部发生“踢脚”“隆起”等变形的情况，还会导致土体的向上隆起。

3.2.4 坑内土体滑坡导致基坑内撑失稳的事故

在火车站、地铁站等窄长形的深基坑内挖土和放坡时，由于放坡比较陡、降雨、地下水等原因的影响，从而引起土体的滑坡事故，可能会冲垮基坑中前期施工时布置的立柱、支撑等结构，导致基坑的破坏。本人在某施工现场实习时，就曾经遭遇过坑内土体滑坡的情况，当时基坑内还有工人正在施工，万幸塌方位置处无人，没有导致严重的事故，但是留下了极其深刻的印象。

4 建筑基础施工中，基坑支护技术应用的重要作用

面对上述的问题可以看出，成熟、正确、安全的基坑支护技术，在土建施工中的作用非常重要。通过规范的技术应用，能非常高效、安全地解决上述围护结构失效、变形、位移，地面沉降、土体剪切以及塌坡等事故和问题，使得施工人员的人身安全和施工工期得到很好的保障。

其次，在施工过程中，地下黏土、砂土层可能会交错出现，也会极大地增加风险。而且基坑支护设计的知识面广，专业程度深，包括了土力学、结构力学的知识，甚至随着现在深基础应用越来越高，很多基坑已经挖到了地下水层，所以还会涉及部分水力学知识以及桥梁施工中常用的“围堰”的计算，对施工人员和技术人员提出了更高的要求。最后，工程除了安全性，最先考虑的还有其经济特性，盲目增加围护结构的强度会造成极大的浪费。因此，选择最简单、快捷、安全、高效的围护方式和技术，使施工的经济性和合理性能共同有效兼顾。

随着基坑支护施工技术和环境日益复杂，成熟的技术应用也会因具体施工环境而不同。比如施工现场临时堆放的材料、土方等，会对坑中土体产生剪切力，会增加基坑的不利因素，甚至增加整体项目的风险。因此，在实际施工中，技术人员需要对技术要点熟练地掌握，还要对现场环境和施工环节全面了解，细致把控，把风险降到最低。

5 基础施工中基坑支护的技术应用

5.1 混凝土成孔灌注桩支护施工工艺

在高层、超高层建筑的深基坑施工支护中，最常见的就是混凝土成孔灌注桩施工技术，因为混凝土材料常见、易得、价格低廉、整体性强，而且混凝土的高抗压强度也非常适用于深基坑、高层建筑施工。为保证混凝土灌注桩的施工质量，需要注意以下几点。

（1）在混凝土成孔灌注桩施工开展前，首先需要对基坑护壁进行防护处理，此工艺主要是为了保证在灌注桩进行灌桩期间，不会出现基坑壁的脱落，或者坑径大小的改变，导致施工质量问题甚至塌方等。灌注前要对基坑内的杂物、垃圾和污水等进行清理，防止影响到成桩的质量，除了杂物等会对成桩质量造成直接影响外，若混凝土中掺杂了污水，对其本身的黏合性和受力都会产生极大影响，会导致后期施工过程不必要的问题。

（2）对于混凝土桩的灌注成桩工作，在钻孔工期内，要根据现场实际情况，将桩架装在最合适的位置上，同时，成孔期间，要根据地下水位，注入合适的泥浆，防止因地下水过多导致塌孔的问题。

5.2 土钉支护施工工艺

在深基坑的支护施工工艺中，土钉支护是非常常用的一项技术，该项施工工艺不仅可以达到稳定的施工效果，并且有操作简单、容易达到预期目标强度的优点。土钉施工支护技术就是将土钉打入基土内，利用钉与土之间的摩擦力，产生拉锚的效果。因此，土钉自身的摩擦系数越大，产生的摩擦力也就越大，可以更好地实现施工目的和工程效果。

在进行土钉支护施工工艺时，需要仔细勘查现场的施工情况，并且对即将拉锚的土体进行细致的监测。将现场情况和土体情况相结合，选择合适土钉类型，多次进行抗拔实验，结合实验数据，对比不同型号土钉的效果，最终选择土钉。还要对其弯曲度数、拉力和本身的强度进行测试，同时要对嵌入深度进行细致考虑，避免出现工程事故对后续工艺产生影响。

5.3 地下连续桩施工工艺

在基础施工中，地下连续墙也是非常常用的结构，但是在实际施工时，由于其内容较多、对施工技术要求较高，并且工艺复杂，对设计、施工和技术人员都提出了很高的要求。在具体施工环节，需要加强对坑侧单圈等级的重视，对软土地基加强控制，并且要确定地下水标高的位置，使其低于基底，避免出现渗水的现象。

现阶段，此施工工艺比较适用于复杂地形的基坑处理当中，例如基坑周围存在高大或较多的建筑，施工现场的土体是大范围的软土等，能达到很好地施工效果。在施工过程中需要注意，支护结构需要承受较强的上部压力，确保支护结构的刚度能满足要求。

5.4 钢板桩支护施工工艺

钢板桩施工前，一定要仔细勘查地下管线，构筑物的情况，认真准确的放出支护桩中线。在施工前，要对桩的材料钢板进行多重标准的对比和选择，在满足强度需要的情况下，再进行性价比的对比选择，但务必把钢板的质量放在第一位。此工艺中，钢板的质量能极大地提高安全系数。

其次，应选择钢板的形态。一般情况下，市面上常见的钢板，一般为U型和Z型钢板。除了形态外，此两种钢板之间的链接工艺也有较大的区别，相邻钢板的缝隙大小有区别。钢板桩支护施工工艺除了材料的选取外，在检测施工技术，对应不同土质的情况和其改善措施外，在施工期间如果出现地下水没过基底的情况时，还要考虑降水处理，防止水位影响钢板质量。对于较硬的土质，钢板在施工时需要钻孔处理，并且在钻孔中加入黏性物质，给钢板起到填充效果。