土木工程房屋建设中深基坑支护技术的应用探究

2022-09-06杨博宇

科海故事博览 2022年24期

杨博宇

（四平市鼎新建筑工程有限公司，吉林四平 136001）

基坑工程属于施工过程中的地下隐蔽结构工程，在施工过程中会受到地下环境的影响，容易出现施工质量问题。地下环境较为复杂并且稳定性较差，施工难度较大，增加了安全隐患的出现概率，也容易增加施工成本投入。为了能够保证基坑工程稳定性，需要针对深基坑施工采取支护措施，这样才能够保证地下结构的整体安全性，避免施工结构出现错位的现象。支护施工过程中需要使用到的技术类型较多，且需要注意的要点也较多，在施工时容易因技术要点应用不到位出现质量问题。因此，在深基坑支护施工过程中需要重视支护技术的应用探究，把控技术要点的应用情况，保证支护工程稳定性。

1 建筑房屋深基坑支护施工概述

深基坑支护施工广泛应用在房屋建筑施工中，各单位结合地区特点，加大力度研究深基坑支护施工技术，但仍有一些陈旧问题存在，无法保证工程的效益。从整体发展来看，深基坑支护施工技术主要包括挡墙型、连续墙式以及桩锚式支护，三者特点各有不同。图1 为房屋施工流程图。

图1 房屋施工流程图

1.1 挡墙型支护

挡墙型支护结构相对简单，适应性较高，广泛应用在房屋建筑中，有利于房屋建筑施工的安全运行，从整体上提升房屋建筑施工的效率。挡墙型支护适用于任何土质，可以借助混凝土来提高整体性能，充分满足施工要求[1]。

1.2 连续墙式支护

连续墙式支护作为常见的建筑房屋深基坑支护类型，以钢筋混凝土的墙体、泥浆护壁构件制成。连续墙式支护可以更好地确保基坑深度，进而保证房屋建筑的安全及质量。连续墙式支护更适用于深度较大的基坑施工，具有较好的防渗透性和坚固性，更好地保障房屋建筑的安全性和稳定性[2]。

1.3 桩锚式支护

桩锚式支护是锚与灌注桩的结合体，以土体围挡灌注桩，在土质不佳、地形复杂的环境更为适用。但桩锚式支护施工难度较大，对锚和锚索的质量要求较高，极大地增加了施工成本，无法保证工程的经济利益，在建筑房屋深基坑支护施工中使用频率较小[3]。

2 建筑工程施工中深基坑支护的施工技术

2.1 钢板桩支护施工技术

钢板桩支护可以保证支护效果，还可以阻挡水流，对深基坑内的土壤进行隔离和充分固定，保证土体的整体稳定性，提供支护工程的建设效果。钢板桩支护施工技术需要使用钢板桩以及热扎型钢结合层钢板墙，钢板墙的硬度以及强度水平较高，具有较好的支护效果，是当前经常使用的施工技术之一。在使用该技术时需要对深基坑的施工范围进行分析，确保施工范围符合施工技术的应用要求，否则容易影响到支护施工质量。钢板桩支护施工技术应用时会给周围环境造成噪声污染，影响到周围居民的日常生活，因此在施工过程中需要注重防噪声措施的使用，避免给居民带来过大的噪声[4]。

2.2 土钉墙支护施工技术

土钉墙支护将土钉以及混凝土进行结合，能够对深基坑进行加固处理，在完成深基坑开挖处理后，需要针对墙面进行修整之后，测量墙面数据，明确具体的钻孔位置。该技术具体是指在深基坑的内部插入细长杆，结合具体的施工范围增加细长杆的插入数量，在细长杆上放置钢筋网，最后在钢筋网上通过喷锚的方式构建保护层。土钉墙支护施工技术在操作时所需要经过的环节较少，施工便利性较高，可以和其他不同的施工技术进行联合使用，性价比较高。但是如果该施工地区地下水位较高，则不能选择这一类技术，会影响到支护施工效果。

2.3 排桩支护施工技术

排桩支护施工技术应用灵活度较高，这也是在建筑施工活动中经常使用该种技术的原因，可以根据施工地区的具体环境情况对深基坑实施有效支护。在进行排桩支护施工过程中，会应用到柱列式、组合式等多种不同的支护方式，需要在进行施工之前对深基坑进行精准的勘测，结合具体情况，选择相应的排桩支护方案。在明确支护工程的施工方案后，对具体施工位置进行明确，之后利用专业的设备实施钻孔施工，在孔内注入钢筋混凝土，则能够形成排桩支护体系。排桩支护施工技术在施工过程中需要使用到水泥搅拌桩，可以在地下水位高、土壤较为松软的区域实施施工，挡水功能以及防水作用均较强。特别是针对疏松土质也可以起到较好的支护效果，有效提高地下结构的稳定性。在选择密排钻孔桩的过程中，需要将深基坑工程深度作为选择标准，及时调整钻孔桩密度，能够有效发挥该施工技术的应用效果。排桩支护模式除噪的能力较好，施工方式较为简单，因此在施工过程中的应用十分广泛[5]。

2.4 土层锚杆支护施工技术

土层锚杆施工过程中，应当保证孔位设置的准确性，并对不同孔之间的距离进行明确，针对设计方案实施调整和审查，在保证设计处于正确的状态之下完成施工。

首先，需要进行测量，按照相关作业标准对施工区域进行准确勘察，完成测量后明确锚杆所处的位置，避免点位之间出现误差问题，并对其测量误差进行合理控制。工程相关管理人员需要对测量情况进行反复检测，保证倾角参数、标高参数以及位置均处于无误的状态，以此来为支护施工质量打下重要的基础。其次，进入钻孔施工环节。在钻孔时由于个别硬质材料的影响，会给其造成一定的阻碍，此时不能强行钻进，需要停止钻进对受阻的位置进行检测，之后结合检测的情况设计处理方案，避免在钻进过程中给钻进工具造成不合理的磨损或者损伤。最后，进入灌浆阶段。为了保证锚杆处于稳固的状态，需要通过灌浆实施加固处理。操作过程中，工作人员应当合理设计灌浆时所使用材料的配合比例，对灌浆材料搅拌时间以及搅拌速度进行调整，对孔内存在的杂物进行处理，保证灌浆有效性。

3 案例工程

3.1 工程概况

该工程占地面积为23612 平方米，其中地面面积为116000 平方米，地下52000 平方米。项目由三栋写字楼及一间地下停车场组成。3 栋写字楼中，1 号楼采用桩式阀门，主体采用钢筋混凝土混合结构，办公楼2、3 采用筏式地基，采用钢筋混凝土剪力墙。

3.2 方案选择

本工程制订了4 种基坑支护方案。

1.地下连续墙支护。地下连续墙对土层条件的要求不高，但实用性很强，采用这种方法可以保证其整体刚度很高，抗渗透性好，不易发生变形，而且安全可靠。

2.桩锚支护。在桩锚支护结构中，采用锚杆将砂土、粉土、硬塑黏性土等致密的土体进行固定，在深基坑工程中，由于场地狭小、设备没有足够的施展空间。由于这种方法受到场地条件的限制，安全性高，成本控制效果好，因此成为一项非常普遍的技术。

3.上部土钉墙-桩锚支护。这种方法的最大优点是自适应能力强，与桩锚支护相比，它的经济优越性更好，但是由于需要占用一定的空间，因此在工程中的空间利用率很低。

4.灌注浆-内支撑支护。它可以适应各种地质情况，并能满足各种地质情况下的基本要求，且不会对基坑的开挖深度产生任何影响，因此，其支护工作的安全性更高。

由于该工程的大基坑，其边坡长度大，空间受力复杂，如果不进行合理的构造布置，不仅会造成结构的大变形，还可能造成支护结构的破坏。该工程的建设工期较长，需要在雨季的影响下进行，而且由于周围地质环境和水文环境的复杂性，对工程的安全性有很高的要求。该项目将基坑的安全级别定为1 级，并采取适当的支护措施，以提高施工现场的安全性。采用模糊综合评判法，对基坑支护方案进行分析，以确定最优的支护方案。

通过建立模糊矩阵，对各因子的权重进行了分析，得出了采用上部土钉-锚杆支护结构的综合评判方法，并将其应用于实际工程中。

3.3 支护结构优化

3.3.1 细节设计

在进行了初步的选型后，就可以进行详细的支护设计，在设计阶段，利用深基坑支护结构的设计软件对其进行分析和计算，并根据具体的参数来确定施工规范。初步的支护方案是：在距地面4.5 米处，采用1:0.3的土钉法进行支护，土钉的水平间距为1.4 米；布置方法为：第1道土钉长度为6米，布置在地表以下1.3米处；第2 道土钉长度为6 米，布置在与地表距离2.6 米处；第3 道土钉长度为5 米，布置在和地表相距3.9 米处。

3.3.2 有限元分析

运用PLAXIS 软件进行有限元分析工作，不仅能够具备较高的适用性，还能够分析复杂的工程地质情况，而且适用于分析变形和稳定性。在分析时，根据基坑的实际大小，建立了坑壁内部30 米、外侧50 米、50米厚的土层；在分析过程中，允许垂直变形，在左、右边界的横向位移为0，在下边界上的各向变形为0；桩体、土钉、锚杆和土的接触面均设置为库伦接触面。根据工程实际情况，在开挖深度逐步增大后，基坑内部土压因受力不均匀而发生变化，采用土钉法或应力锚杆来控制基坑内部土压，以防止因土体不平衡而引起的塌方。采用锚固技术可以有效地约束土体，并与地基形成整体的支撑体系，从而达到支护要求，并能有效地控制基坑的稳定。在优化设计时，首先对桩径进行了优化，通过分析得出：在0.6 米的基础上，由于桩径不足，因此将桩径提高至0.8 米，既不会影响结构的稳定性，又能达到经济指标；在原来的设计中，桩距为1.6 米，不能满足位移控制的要求，采用1.2 米的桩距，可以达到控制位移的目的，但不太经济，采用1.4米的桩距，既能有效地控制位移，又能达到经济上的要求。