浅析岩土工程基础施工中深基坑支护施工技术的应用

2022-11-26范冬晖

城市建设理论研究(电子版) 2022年25期

关键词：深基坑岩土施工单位

范冬晖

广东省珠海工程勘察院广东珠海 519000

岩土工程施工包括诸多环节，其中深基坑支护施工是至关重要的环节。为了进一步优化岩土工程的施工效果，施工单位应提高对深基坑支护施工技术的重视程度，不断改善技术方案，为后续施工奠定基础。

1 岩土工程与深基坑支护概述

1.1 岩土工程

岩土工程是研究岩体工程与土体工程的技术体制，是土木工程的关键分支，可以利用地质学、岩石力学等学科的知识解决岩石与土体问题[1]。岩土工程施工包括诸多环节，例如勘察、设计、治理、监测以及检测等，在土建工程中占据着重要地位。

1.2 深基坑支护

深基坑指的是开挖深度在5m以上或开挖深度在5m以内但地下管线、周围环境以及地质条件十分复杂的基坑工程。深基坑工程具有较强的系统性，主要包括支护施工与土方开挖等环节。深基坑支护指的是在基坑的侧壁以及周围设置加固设施、支挡设施以及保护设施，从而增强地下结构施工与基坑环境的安全性。深基坑支护具有临时性、成本高等特点，只有做好深基坑支护设计工作才能够降低成本、提升施工质量。

2 应用深基坑支护施工技术的意义

2.1 有利于增强基础施工的安全性

深基坑支护施工技术在岩土工程基础施工中发挥着重要作用，可以增强基础施工的安全性。例如，应用深基坑支护施工技术可以增强基坑土体的稳定性，为地下施工提供安全的施工空间[2]。深基坑当中的土体会受到地下水等诸多因素的影响，可能会出现滑动等问题，设置支护设施可以控制地下水等因素对土体的影响，从而将土体的水平位移与垂直位移控制在合理范围内，避免施工过程中出现安全事故。

2.2 有利于减小对周围设施的影响

深基坑施工可能会对周围建筑物以及地下管线产生影响，设置支护体系可以减小对周围设施的影响，避免造成严重后果。

3 岩土工程基础施工中常用的深基坑支护技术

3.1 锚杆支护技术

锚杆支护技术指的是利用机械设备在深基坑当中钻孔，在孔内放置钢筋等材料并灌入适量的浆液，使钢筋与浆液混合形成具有支护能力的锚杆。在深基坑中应用锚杆支护，可以充分发挥锚杆的悬吊作用、组合梁作用、组合拱作用、加固作用以及减跨作用等力学作用，改善支护效果[3]。同时，相比于其他支护技术，锚杆支护技术具有操作简单、成本低、灵活性强等优势，因此施工单位需加大对锚杆支护技术的研究力度，充分展现其在岩土工程中的价值。在应用锚杆支护技术时，施工人员需要做好钻孔、清孔、杆体制作等环节的工作。第一，钻孔。钻孔是锚杆支护施工的关键环节，影响着支护效果。所以施工人员应根据岩土类型以及地下水情况明确钻孔方式、钻孔深度以及钻孔直径。例如，在较为稳定的岩层中可以利用气动冲击钻等设备进行钻孔。第二，清孔。利用机械设备进行钻孔会产生大量的粉尘，需要通过水洗等方式进行清孔。第三，杆体制作。施工人员可以利用中空螺纹钢材、精轧螺纹钢筋等材料制作杆体，在制作杆体时需要做好除油除锈工作，增强杆体的稳定性。第四，杆体放置。施工人员需要检查钻孔质量与杆体质量，确保没有任何问题之后再将杆体插入到孔内。在放置杆体时也需要控制好杆体的插入深度。第五，注浆。施工人员需要在孔中注入适量的水泥浆，从而将水泥浆与杆体结合起来。

3.2 排桩支护技术

简单来说，排桩支护技术就是在深基坑中设置混凝土排桩，从而增强深基坑的稳定性。排桩支护是由支护桩、防渗帷幕以及支撑等部分共同构成的，常用的结构有悬臂式支护结构、内撑式支护结构以及拉锚式支护结构。排桩支护技术比较适用于深基坑侧壁安全等级为一级、二级以及三级的支护工程。在应用排桩支护技术时，技术人员需要根据《建筑基坑支护技术规程》、《建筑项目管理规范》等法律法规制定完善的施工技术方案，为后续施工提供指导。其次，施工人员需要做好施工准备工作、挡土支护桩施工工作并及时解决施工过程中出现的问题，增强施工安全性。

3.3 深层搅拌桩支护技术

深层搅拌桩支护技术就是将水泥当作固化剂，并利用机械设备对水泥浆液与软土进行拌合，使水泥浆液与软土发生化学反应与物理反应，从而形成稳定性良好的土桩墙。深层搅拌桩支护技术多被应用在软土地基中，有利于改善岩土环境。在施工过程中，施工人员应根据深基坑支护施工要求明确搅拌桩的具体位置，并将搅拌桩机放置在搅拌位置上。之后需要将制备好的浆液倒入集料斗当中，并开启搅拌桩机，使搅拌桩机在下沉的同时对水泥浆液与岩土进行搅拌[4]。当搅拌桩机的下沉深度符合要求时，施工人员需要利用灰浆泵进行喷浆搅拌，从而完成一根搅拌桩的施工工作。最后，施工人员需要重复上述步骤，从而完成所有搅拌桩的施工。

3.4 钢板桩支护技术

钢板桩支护技术是将带锁口或钳口的型钢连接起来，从而使其形成钢板桩墙的技术手段。钢板桩支护技术具有施工难度小、施工速度快、空间要求小等优势，在岩土工程基础施工中占据着重要地位。在应用钢板桩支护技术时，施工人员应做好各个环节的工作。第一，科学选择钢板桩类型。岩土工程可用的钢板桩类型有很多，例如L/S型、U型等，不同类型钢板桩的优势不同，技术人员需要根据岩土工程的实际情况选择合适的钢板桩。第二，可以将钢板桩支护与锚垫板施工结合起来，从而提高施工质量。第三，应准备好液压振动锤、履带式单斗挖掘机、汽车式起重机、振动拔桩机、电焊机、经纬仪等施工设备。第四，应做好施工放样、钢板桩吊装、导架安装、打桩以及振动沉桩等工作。例如，需要利用明显的标志线标注钢板桩的位置；利用专用吊具吊装钢板桩；将钢板桩放置在不易变形的场地上；利用经纬仪与水平仪等仪器调整导梁的位置与高度；利用屏风式打入法等方法进行打桩；利用振动锤进行振动沉桩。

3.5 钻孔灌注桩支护技术

钻孔灌注支护技术即设置桩孔，在桩孔中放置钢筋笼并浇筑混凝土，从而形成灌注桩。与其他支护技术相比，钻孔灌注桩支护技术的支护效果较好且不会产生剧烈的振动与较大的噪音。在应用钻孔灌注桩施工技术时，施工人员需要科学选择施工方法。常用的钻孔灌注桩施工方法有全套管施工法与泥浆护壁法这两种类型，不同方法的施工步骤不同。在应用全套管施工法时，施工人员需要全面清理施工场地、构建稳定的施工平台、利用钻孔机进行钻孔、在孔内放置钢筋笼、浇筑混凝土、拉拔套管。在应用泥浆护壁法时，施工人员需要在钻孔的基础上埋设护筒，并做好清孔与浇筑工作。

3.6 地下连续墙支护技术

地下连续墙支护技术指的是在深基坑中开挖深槽，在深槽中放置钢筋笼，并浇筑适量的混凝土，使钢筋笼与混凝土结合起来，从而形成具有支护作用的混凝土墙壁。地下连续墙支护技术的防水与拦截性能较强，多被应用在软土地基中。但这种支护技术会对环境造成一定的破坏，因此施工单位需要根据岩土工程的实际情况判断是否应用这种技术，若应用这种技术就需要好施工与环境保护工作。在施工之前，施工人员需要浇筑导墙并疏通施工通道。导墙的质量会对地下连续墙的标高以及轴线产生影响，所以施工人员需要提高施工质量。之后需要利用专用的机械设备开挖深槽并制作钢筋笼。完成这些工作之后施工人员需下放钢筋笼并浇筑混凝土。

4 深基坑支护施工技术的应用问题

4.1 边坡修整缺乏规范性

边坡修整缺乏规范性是深基坑支护施工中的常见问题，降低了支护施工的质量。在开挖基坑的过程中，施工人员会先利用机械设备进行开挖再进行人工修复。但无论是机械设备开挖还是人工修复都存在诸多问题，降低了边坡修整的规范性。在这种情况下进行支护施工很容易出现挖掘量不足、边坡表面不规则等问题，加大了施工难度。

4.2 支护结构设计不合理

支护结构设计质量决定着支护结构施工质量，但很多岩土工程中的支护结构设计都不够合理。首先，施工单位没有做好地质勘察工作。在进行支护结构设计前，施工单位应加大地质勘察力度，充分了解地质状况、水文条件，为支护结构设计奠定基础。但部分施工单位没有严格按照要求利用专业的仪器设备进行地质勘察，导致勘察结果并不准确，影响到了支护结构设计的合理性[5]。其次，设计人员的专业素养较差，没有准确计算支护结构的各项参数，导致设计不符合要求。

4.3 土方开挖与支护施工不协调

土方开挖与支护施工都是岩土工程基础施工的关键内容，但在施工过程中很容易出现施工不协调等问题。一方面，土方开挖这一环节的施工难度相对较小，且周期较短。而深基坑支护施工的难度较大，周期较长。所以土方开挖与支护施工之间会出现管理混乱、施工矛盾等问题。另一方面，部分施工单位没有完全控制好土方开挖与支护施工的时间，导致二者之间十分不协调。

4.4 施工人员专业素养差

施工人员是开展深基坑支护施工的关键主体，其施工水平会对施工效果产生较大影响，但部分施工人员的专业素养相对较差，不符合深基坑支护施工的要求。首先，部分施工人员的工作态度不够端正，没有意识到深基坑支护施工的重要性。其次，部分施工人员的标准意识与质量意识较为淡薄，施工操作较为随意。例如，部分施工人员没有严格按照相关规定进行施工，导致深基坑支护施工质量较差。此外，部分施工人员没有接受过系统培训，施工经验也较为匮乏，降低了施工效率。例如，部分施工人员并不了解深基坑支护施工的技术手段与具体流程，在施工时经常出现问题，不仅会影响到施工进度，也会影响到施工质量。

5 提高深基坑支护施工技术应用质量的策略

5.1 加大边坡修整的监督力度

边坡修整的规范性会对深基坑支护施工效果产生较大影响，因此施工单位应提高对边坡开挖与边坡修整的重视程度，做好相应的监督管理工作。首先，施工单位应制定完善的边坡开挖与修整规范，增强施工人员操作的规范性。其次，施工单位应安排专业的管理人员进行施工管理，若发现边坡修整存在不规范等问题需及时安排施工人员返工。

5.2 根据岩土工程的实际情况进行支护设计

支护结构设计是支护施工的前提和基础，只有提高设计质量才能优化支护效果。因此，施工单位应做好地质勘察工作，明确施工区域的水文条件与地质条件。同时，设计人员应根据场地地形图、地质勘察报告、地下管线图、地基基础图等内容进行设计。在设计过程中，设计人员需要做好概念设计、施工图设计等各项工作，增强设计的合理性。在概念设计中，设计人员需要根据深基坑的开挖深度、施工条件、周边环境等情况明确支护结构的安全等级；根据地质报告进行细节设计，若存在砾石层、砂层等透水层就需要设计止水帷幕；根据施工场地的空间选择合适的支护形式；计算支护结构的准确参数，例如土钉长度、锚索长度等[6]。在施工图设计中，设计人员需要根据设计总方案设计施工大样图以及相关图纸。在完成设计工作后也需要对设计方案与图纸进行专家会审，判断设计图纸的合理性是否符合要求。

5.3 增强土方开挖与支护施工的协调性

在施工过程中，施工单位应增强土方开挖与支护施工的协调性，从而提高施工效率与质量。施工单位应做好施工管理工作，科学规划土方开挖与支护施工的时间，避免出现管理混乱等问题。

5.4 加大变形监测力度

在深基坑支护施工过程中，施工单位需要做好边坡变形等方面的监测工作，减少安全事故的发生。监测人员应严格按照相关要求利用仪器设备进行地下水位升降动态监测、支护结构顶端水平位移监测、周边建筑物变形监测、地下管线变形监测以及地下设施变形监测，为支护施工提供支持。

5.5 做好质量管理工作

在施工过程中，施工单位应加大施工质量控制力度、提升管理工作的信息化水平。首先，应树立精细化管理理念，将质量管理贯彻落实在支护施工的各个环节中。其次，应做好支护施工的记录与跟踪监测工作，及时发现支护施工中的问题。再次，应及时处理突发事件。深基坑支护施工中可能会出现基坑管涌、基坑局部裂缝等突发事件，施工人员需要根据应急预案解决问题。此外，应利用BIM等信息化手段进行质量管理与动态监测。

5.6 强化施工人员培训

深基坑支护施工具有较强的系统性与专业性，对施工人员的专业素养有较高的要求。为此，施工单位应对施工人员进行专业培训。首先，施工单位应对施工人员进行职业素养教育，让施工人员从思想深处意识到深基坑支护施工的重要性。其次，施工单位应对施工人员进行规则培训，增强施工人员的规则意识。例如，施工单位应多讲解国家级施工规定以及行业规定，让施工人员严格按照相关规定进行施工，增强施工操作的规范性。此外，施工单位应对施工人员进行技术培训，在提升施工人员技术水平的同时加快施工进度。例如，对施工人员进行地下连续墙支护施工培训、钻孔灌注桩支护施工培训等专项培训。