建筑工程中的深基坑支护施工技术应用

2022-11-11潘景斌

中国建筑金属结构 2022年4期

潘景斌

0 引言

基坑支护施工技术和施工安全性密切关联，基坑的稳定性会影响到地基稳定性，并最终对建筑整体的稳定性带来影响。因为当前的施工建筑多为高层建筑，所以其基坑深度多为5m以上，也就是深基坑。深基坑的支护体系属于临时结构，安全储备并不大，因此风险性较高，且基坑受环境影响也较大，比如软粘土或者黄土地基中，基坑工程差异也很大，这导致在具体施工中，不同环节的支护技术存在一定的差异，对深基坑支护的工艺有不同的要求。

1 深基坑支护技术概念与特征

深基坑支护技术是指在深基坑开挖中，用于保障基坑结构稳定性的一种技术，该技术主要通过对基坑环境的支挡和加固，增强基坑结构的稳定性，降低不必要的风险，提高施工中的安全系数。从深基坑支护技术的运行内容看，该技术的主要特征有四点：

（1）该技术受到基坑设计、勘测、设备管理、投入、现场施工等因素影响。

（2）在基坑施工过程中，如地质条件等环境条件也会发生改变，例如在软土地基中，伴随施工推进，土体结构改变，强度会随之减弱，沉降问题会更容易发生，支护要起到的安全防护作用也就更突出。

（3）深基坑支护技术需要较长的施工周期，因此在施工期间，必须注意支护搭建的隐蔽性，避免影响或干扰到正常施工。

（4）该技术拥有多种支护类型，每种支护类型拥有特有的优点和适用范围，如土钉墙支护对空间要求不高，适用于基坑空间狭窄的环境，钢板桩支护的承载力较强，适用于软地面基坑。故在具体的支护类型选择上，施工人员要结合外界条件，选择最合适的支护样式，为基坑施工提供最佳安全保障。

2 应用深基坑支护技术的意义

我国的城市群正在大力扩充，城市中的建筑数量迅速增加，对土地资源的占用率也越来越高。为更有效利用土地资源，大部分建筑都开始扩展地下空间，所以建设项目的深基坑深度逐渐增加。常见的深基坑支护技术有3～4 层，总深度在20m 以上。基坑的加深导致施工风险性上升，为了降低土体结构改变可能引发的事故风险，需结合基坑的环境条件和建筑的施工要求，挑选合适的支护类型，并选择恰当的深基坑支护技术，提高基坑开挖的安全系数，保护施工人员的人身安全。

3 深基坑支护施工技术类型

3.1 土钉墙支护

土钉墙支护属于被动支护结构，该技术工作空间小，施工方便，整体施工成本相对较低。（1）在土钉墙的施工中，结构单元首先制作土钉，并按照间距要求焊接支架，以避开土钉安装过程中的障碍物以及防止土钉偏移。（2）在土钉孔形成阶段，要加强对孔径和孔角的控制，合理确定孔位。施工单位应根据工程设计要求，核对孔径、深度等参数。粘土钉孔形成工作完成后，需要进行业务验收工作。自检工作结束后，工作人员需要记录隐蔽工程验收情况，提高现场检验质量。（3）控制土钉的插入深度送入土钉，检查焊接质量，调整支架的角度。

3.2 锚杆支护

锚杆支护是一种主动支护结构，相比土钉墙支护，锚杆支护有一段额外的自由段，所以其施工工艺比土钉墙支护更加复杂。为了在建筑工程中顺利实现锚杆支护，设计人员首先对锚杆的具体位置有明确的定位，确定好锚杆位置后再调查建筑工程的深基坑，根据深基坑情况准备好所需设备，施工人员将按照设计方案进行锚杆支架的施工。在具体施工时，负责施工的队伍要明确锚杆支护的两大重点，一是钻孔的质量，二是钻孔的深度，对于水平孔的间距误差，绝对不能超过50mm。在支护成型时，对于水灰比要特别调整，对于灌浆材料的质量也要格外重视，灌浆质量应当在锚杆之前提前检查，确保质量符合要求，再按照自上而下的顺序注入灌浆，避免灌浆中出现杂质，灌浆后停止施工。

3.3 钢板桩支护

钢板桩支护技术主要用于8m 以上的深基坑施工，在钢板桩支护施工中，施工人员首先要定位放线和挖基槽，然后再安装导梁并施打钢板桩，最后拆除导梁。在施工时要注意边缘外是否为支模和拆模提供有余地，同时，基坑沟槽的钢板桩支护平面布置必须足够平直和整齐，如果平面布置形状有不规则的转角，就可能造成其对地基的稳固效果减弱。钢板桩在安装前要测试其化学成分及机械性能，包括钢材的化学成分，构件拉伸强度、锁口强度、延伸率等等，其中拉伸和弯曲试验是必须进行的基础试件试验，其余试验可根据钢材规格适当添加。钢板桩支护技术防水性能强，可减少地下水的影响，保证基础结构的强度。目前，建筑工程普遍采用板桩支护技术，这是因为建筑中使用的材料可以回收利用，实现“节本增益”的目的，但因为使用板桩时会产生噪音，给当地居民的生活带来一定的影响，所以在采用钢板桩支护时要格外注意噪音控制和处理。

4 深基坑支护施工措施

4.1 明挖施工

此类施工方式具有安全、经济、快捷及简单等优势，适合很多情况下的地下管线和建筑的基坑施工。其适用环境为基坑工程、地下工程平面尺寸较大、工程施工需浅埋等。从功能上看，此类支护技术主要内容为：

（1）在挡板技术上，一般包含地下连续墙、钻孔灌注桩、深层水泥搅拌桩及钢板桩等，其主要作用是应对环境所形成的外部压力。

（2）在挡水技术上，其主要利用锁扣钢板桩、地下连续墙及旋喷桩等，其主要作用是防止外界环境中的水体渗入基坑，避免因为渗水影响基坑稳定性。

（3）在支撑技术上主要利用组合后的钢筋混凝土和钢、型钢和钢管内支撑等，其主要作用是防止侧力影响构架导致位移等问题的发生。

4.2 暗挖施工

此类施工方式主要应用于城市建筑施工中，且施工不能以明挖法进行时，或者施工土壤和含水量达到暗挖标准时，如含水松散层等。通常情况下此类施工方式的设计和施工，遵循“新奥法”规则，先在初期强化支护，第二步再注浆，最后开始正式开挖。超前导管的钢管以30～50mm 为主，在其中灌入化学浆或水泥，待其凝固后，强化围岩稳定性。当挖掘深度达到0.75m 后，保留挖掘后形成的中心土，并沿中心挖出环形形状，然后置入混凝土5～8 cm，搭建钢筋网和拱架，并在此基础上再置入混凝土25～30cm，待其稳定后，在该基础上先做防水层，然后对其进行再次衬砌。如果开挖环境较差，施工队可采用洞桩法、柱洞法、侧洞法和中洞法，这些施工方式在设计过程以柱或梁实现跨与跨之间的连接为目标，施工理念主要是将涉及的墙体，改成中小段断面，以优化整个施工的安全性，保障暗挖的稳定运行。

4.3 盖挖施工

此类方式又被称之为逆挖法，其主要内容是围绕边坡支护，将支护作为连续墙和混凝土灌注桩，并基于边坡支护的保护进行挖掘工作。盖挖法有两种施工方法，第一种是由浅而深，施工人员在施工时逐层开挖，一边挖掘一边做结构，第二种是一气呵成的逆挖法，施工人员直接挖到底后再开始做结构。由浅而深的开挖在地质环境复杂、开挖断面太大的建筑工程中能发挥很好的作用，而直接挖到底再开始做结构的逆挖法适用于地质环境简单、开挖断面不大的建筑工程。高层建筑一般选择逆挖法施工，这是因为高层建筑的施工环境较为苛刻，建筑附近存在多条道路或者地下管线，这些道路和地下管线容易因为施工行为被破坏，而选择逆挖法，在开挖过程中，地下结构可以对坑壁起到支护效果，即利用地下结构自身的桩、柱、梁、板作为支撑，同时可省去内部支撑体系，这样就避免了对建筑物附近设备设施的破坏，是当前在建筑行业被广泛推广应用的新技术。

4.4 冻结施工

由于此类方式主要是用冷冻方式，控制地下水流，以保障基坑开挖的稳定性。此类建设方式主要在软岩底层或松散砂层利用人工制冷方式，将地层进行冻结，从而排除地下水影响的技术措施。在施工地域开钻钻孔，待钻孔数量达到一定标准后，将供液管深入其中，以循环制冷设备并注入冷冻液，使地层中出现局部冻结壁，冻结壁不会透水，而且具备一定的抗地压作用，且工程完成后，冻结壁就会融化，不会对地层的岩土造成什么影响。这种施工方法特别适用于松散含水地层的工程项目，早期多见于各种矿井施工作业工程，近些年也开始应用居民建筑的施工过程中。