建筑基坑支护技术应用探究

张力

福建师范大学

1 引言

基坑支护施工与建筑工程整体质量具有非常紧密的联系，基础不牢，地动山摇。因此，在建筑工程基坑支护施工过程中，正确地选用基坑支护技术，保证建筑工程基础施工的整体质量、环境稳定，是建筑工程施工作业顺利开展的前提与保障。在实际施工的基坑支护过程中，由于地质环境、气候条件、施工工艺等多种因素的影响，建筑工程基坑支护施工一直存在较高的施工风险。因此，对建筑基坑支护技术进行适当探究，对相关支护技术的实际应用进行总结与讨论，对建筑工程支护技术的进一步发展，具有非常重要的意义。

2 常见建筑工程基坑支护结构

2.1 钢铁桩支护

钢铁桩支护的原理是利用钢铁本身的承载能力来抵抗土体的侧压力和防止地下水入侵地基。当前我国生产并投入使用的钢铁桩主要是钳口和热轧钢材，最常见的钢板形式是直副班形、U形和Z形钢板桩，通过钢板桩锁扣使得单片独立的钢板桩连接成整体，对工程墙面形成保护膜，最终达到基坑支护墙面和保护基坑不被破坏的目的。钢板桩以其使用方法简单、重复利用率高、成本低廉，一直受到施工单位的青睐，但在实际施工过程中，钢板桩的安装会产生较大的噪声污染，对于地质情况复杂的基坑，其承载能力也受到质疑，据工程专家分析[1]，钢铁桩最好应用于深度不大于7m的浅基坑支护，在此范围内其安全性基本能得到保证。

2.2 排桩支护

排桩支护的基本原理是在基坑周边存在有软弱土质时，利用连续排桩法对支护桩进行注浆防水，在连续排列的钢筋混凝土桩一级钢板作为支撑的基础上，获取良好的基坑支护效果。排桩支护应用范围广泛，结构形式灵活，可以适应多种模式下的基坑支护需求，其主要形式包括密排布置形式、疏排布置形式和规则排密布形式，在实际施工过程中要根据基坑深度、基坑覆盖范围、基坑所需的排桩支护选择合理的布置形式。

2.3 土钉墙支护

土钉墙支护技术的基本原理是将数量众多的细长锚杆密集地插入到基坑周围的土体中，随后在上面铺设钢筋网并进行喷锚处理，形成一种符合的防护层，从而对基坑周边的土体起到良好的防护效果。

土钉墙支护技术施工速度较快且成本低廉，常见于基坑深度不大以及对周边建筑物沉降和位移要求较低的施工现场[2]。

2.4 地下连续墙支护

地下连续墙是在基坑开挖之前先圈定出基坑方位，沿基坑周边开挖出一面墙的厚度，深度视具体情况而定，然后安装钢筋，浇筑混凝土，形成一个整体围护，防止地下水的深入，保证基坑施工安全，其应用关键在于提升墙体的支撑度和稳定性，常用于土地性能较差、水位不深的地区。工程应用数据显示，相比其他几种基坑支护技术，地下连续墙技术的安全系数最高，适用于7m以上的基坑支护。但其缺点也很明显，只能适用于软土地区，对于土石结合或岩石结构的场地，采用地下连续墙技术会极大地增加施工成本。另外，如果工程在市中心，其施工过程中产生的噪声污染和泥浆污染也会给施工带来很多困难[3]。

3 福建某工程基坑支护

3.1 基坑工程基本概况

福建某工程位于福州市闽侯县，工程为地上12层，地下1层，建筑总高度47.7m，总建筑面积25951.2m2，地下建筑面积4594.0m2。场地内部已初步整平，整体地势较平坦，现有地面标高在6.85m～8.50m之间。

本工程基础类型为静压式预应力高强混凝土管桩（PHC），地下室±0.000相对于罗零8.700m，地下室底板面标高-4.40m，底板厚0.40m，局部电梯坑集水坑面标高-7.50m，承台厚度1.00m～1.80m，垫层厚0.10m。

基坑开挖深度约为4.00m～8.40m。根据有关规范，本基坑支护结构的安全等级为二级，重要性系数为1.0，局部北部电梯坑集水坑处开挖较深安全等级为一级，重要性系数为1.1。基坑北侧中部设置1部塔吊，考虑塔吊附着长度等安全因素，塔吊承台外边距主楼基坑平台顶排桩边0.775m处（基坑平台边采用排桩+预应力锚杆支护），塔吊承台尺寸为5.0m×5.0m×1.5m，桩基为4根PHC500AB125管桩，桩身混凝土强度等级设计为C80，设计同主体桩基，有效桩长约41m。

根据钻孔揭示情况及岩土层空间分布及其工程地质性能，场地工程地质参数如表1所示。

表1 拟建工程地质参数表

3.2 基坑支护结构选型

3.2.1 结构选型

根据该场地的工程地质、水文地质、周边环境等条件，本工程地下室一般开挖至③中砂和④淤泥质土层。基坑支护采用如下支护型式。

（1）场地南侧及东侧段基坑开挖深度约4.00m～4.60m，基坑支护采用放坡+喷锚支护，设计开挖坡度1:0.6～1.2。

（2）场地西侧及北侧电梯坑位置开挖深度约5.20m～8.40m，基坑支护上部采用放坡∕喷锚支护，开挖坡度1:1.0～1.2，下部采用排桩+预应力扩孔锚索支护，排桩采用400×170Ⅳ型拉森钢板桩，桩中心距400mm，桩长12或15m，锚索采用Φ400mm扩孔预应力锚索，共设置1道锚索。

3.2.2 主要材料选用

（1）钢筋均应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2015）的要求，不应采用改制材。

（2）预应力钢绞线。采用Φs15.2钢绞线，抗拉强度设计值fpy=1320N∕mm²。

（3）拉森钢板桩。采用SP-U400×170×15.5型钢板桩；围檩、牛腿：采用Q235B号钢材。

（4）焊条。采用E43XX（用于Ⅰ级钢筋及Q235B号钢材焊接），E50XX(用于Ⅲ级钢筋焊接）。

（5）水泥。PO42.5#普通硅酸盐水泥（锚管注浆、喷射面层用）。

3.3 基坑支护施工难点及解决措施

3.3.1 坑中坑支护

本工程基坑施工的重难点是基坑之中还有基坑，其支护面并不平整，难以形成完整整体，经本项目技术人员综合论证，参考设计单位和勘察单位意见，在施工过程中坑中坑支护的具体做法如图1所示。

图1 坑中坑支护做法示意图

3.3.2 基坑降水

根据场地勘察报告对基坑开挖有影响的地下水为赋存于①杂（素）填土层中的上层滞水和中砂层中的孔隙潜水，场地地下水稳定水位埋深约为2.16m～4.30m。本工程地下室基坑底开挖至②淤泥质土层或③中砂层，施工过程中必须采取降水措施以确保施工安全。

（1）为确保地下室施工期间干作业的进行，本工程基坑采用管井降水法，在基坑坑内周边布置降水井，同时在基坑坑内周边布置适量的集水坑用于疏干基坑积水。

（2）根据地层分布情况及基础分布特点，在坑内周边及内部和电梯坑位置共布置35口降水管井、4口备用降水井，井深18.0m。集水坑数量及分布根据基坑开挖情况动态设置，降水井施工时，若实际地质情况与勘察资料有出入，与业主、勘察单位会同协商，对本设计做修改或补充。

3.3.3 基坑排水

（1）坡顶截水沟。坑外四周应设截水沟和集水井，截取地表水，截水沟断面（宽深各400mm）；四角、直线边间隔30m设置一口平面尺寸600mm×600mm、深度800mm的集水井，集水井比沟底深0.4m。集水井根据地形用泵排水或自然排除。

（2）基坑内在开挖过程中设置临时排水沟（或盲沟），并酌情在坑底设若干集水井(集水井位置及数量根据开挖情况动态设置)，采用潜水泵抽水，明沟和集水井随开挖深度加深，抽水排到坑外明沟，经集水井沉淀后排入市政下水道。

3.4 基坑支护效果评价

本工程地下室主体结构施工完成并完成防水工程后，进行基坑回填施工。在整个基坑开挖及地下室主题结构施工过程中，未发生基坑土方坍塌、漏水、滑坡等安全质量事故，相关监测数据正常，说明支护结构选型合理，圆满完成支护任务。

4 结束语

我国现用基坑支护技术繁多，但每一种技术都有相应的优点和不足，在实际施工过程中往往需要技术人员将多种支护技术结合使用，以保证支护效果。本文结合工程实例，详细阐述了组合式基坑支护的实际应用，分析结果表明：基坑支护施工具有极强的系统性、综合性和风险性，其施工质量和稳定性对建筑工程施工的总体质量有着至关重要的影响。在基坑支护结构选型过程中，一定要结合施工现场地质情况，合理选择支护形式，编制专项施工方案和施工质量控制要点，保证建筑工程施工的安全性和稳定性。