土木工程中深基坑支护技术的探讨

张程

（湖北远宏建筑工程有限公司，湖北 荆州 434200）

0 引言

深基坑工程是整个土木工程中非常重要的分部工程，在高层建筑和市政工程地下结构施工期间，为了保证施工安全，需要对边坡采取支挡措施。深基坑在施工前，要勘察工程现场的水文条件、工程地质，调查清楚毗邻建筑物、地下管线的位置、埋置深度，根据实际情况采取切实可行的支护措施。在施工过程中，要根据现场实际情况，对各种施工工艺进行对比分析，严格按规范施工。在支护结构使用期间，要加强支护结构体系水平位移监测和毗邻建筑物、市政设施的沉降监测。只要对深基坑的各个环节严格把控，就能保证深基坑的安全。

1 深基坑支护技术的特点

1.1 施工条件复杂

我国地域面积广阔，每个地区的地质条件各不相同，使得深基坑的施工条件更加复杂。城区内新建建筑物周边大多都存在既有建筑物和各种市政管网，在基坑支护设计前，要查明既有建筑物基础类型、平面布置、基础的埋置深度。要查明周边地下管线的种类、走向、对振动的敏感度。在深基坑施工时，要同时进行土方开挖、挡土结构体系施工、地下水控制，协调好各个分项工程同时安全有序的进行，对施工技术与组织提出了更高的要求。我国的地下水资源丰富，如果基坑存在地下水，一定要查清地下水的埋深、分布位置、地下水的类型，根据实际情况采取地下水控制措施。

1.2 基坑深度越来越深

在我国的一些特大城市，人口密度大，用地紧张，超高层建筑随处可见，为了保证超高层建筑基础的埋置深度，必须要通过设置地下室的方式解决，同时，通过地下空间开发也解决了用地紧张的问题。有的特大城市的深基坑深度达到了20m，按照目前城市的发展趋势，建筑物的高度将会不断长高，新的地标建筑物将会不断涌现，地下室的层数将会不断增加，地下空间将会进一步利用，深度超过20m的深基坑将随处可见。基坑的深度越深，支护结构倾覆、土体滑动失稳、基坑底部土体隆起、地下水引起流土、管涌的概率将会增大，施工难度也会随之增大。

1.3 基坑支护结构类型多

基坑支护结构类型有支挡式结构、土钉墙、重力式水泥土墙等。对于较深的基坑，可以选用锚拉式结构或支撑式结构；对于较浅的基坑，可以选用悬臂式支护结构；对于淤泥质土且基坑深度未超过7m时，可以选用重力式水泥土墙；对于淤泥质土且基坑深度未超过6m时，可以选用水泥土复合土钉墙。基坑支护设计时，要考虑基坑深度、工程地质、基坑的面积、施工工艺、现场条件、毗邻建筑物相关技术参数，选用合理的基坑支护结构。

1.4 容易发生安全事故

如果设计图纸未经审查、施工方案未组织专家论证便开始施工，都有可能会引发安全事故。在城区的深基坑四周往往有各种重要的建筑物和重要管线，并且因为场地狭小，基坑周边会堆放建筑材料，有时还将回填用的土方堆在基坑周边，致使基坑顶部的荷载有可能超过设计时采用的荷载值，引起基坑坍塌，甚至会殃及周边建筑物。在地下水位较高的场地，降水措施不合理，监测未及时跟上，有可能会导致周边建筑物发生沉降。

2 深基坑支护技术的应用

2.1 土钉墙施工技术

在支护结构类型中，土钉墙支护结构是一种常用的支护方式，施工方法也相对比较简单。土钉墙坡面坡度不能大于1:0.2，在施工时要注意土钉不能超出用地红线，也不能伸入毗邻建筑物的地基中。土方开挖要分层进行，不得超挖，每层土钉施工完毕，要检测土钉的抗拔力是否合格，坡面修整完毕后，要及时施工土钉并喷射混凝土。土钉墙可以采用洛阳铲成孔的钢筋土钉，对于松散的砂土可采用打入式钢管土钉，对于成孔困难的土层，可以采用机械成孔的钢筋土钉。土钉纵横间距可以选用1～2m，当土质较差时，要取小值，土钉的倾角一般为5°～20°，钢筋土钉成孔直径一般为100mm，钢筋土钉为了保证定位准确，在钢筋的周边要焊接居中支架，土钉的保护层厚度不能小于25mm，注浆时要分两次进行，第一次采用水泥砂浆注浆，水泥砂浆用量不能小于钻孔体积的1.2倍，待水泥砂浆初凝后，再开始第二次注浆，注浆时可采用纯水泥浆，注浆完毕要及时封堵孔口。在第一层混凝土喷射完成后，绑扎钢筋网片，然后再喷射第二层混凝土。喷射混凝土选用的骨料最大粒径不能大于15mm，在喷射混凝土时，喷枪与坡面要垂直，最佳喷射距离为1m左右，混凝土面层终凝后，立即洒水养护[1]。

2.2 土层锚杆施工技术

土层锚杆是在基坑侧壁上钻一定深度的孔，在孔内放入钢绞线、钢筋等材料，然后注入水泥浆，对其施加预应力，与土层结合成具有一定抗拔力的锚杆。当锚杆有可能穿越地下管网、地下障碍物附近时，首先要查明地下管线、地下障碍物的平面布置、深度等。锚杆成孔工艺要根据土质条件、有无地下水确定，当存在地下水时，要选用泥浆护壁成孔工艺，保证孔壁不坍塌。当采用钢绞线锚杆时，钢绞线应平顺，不能扭曲。钢筋锚杆的连接可采用机械连接或焊接。成孔完毕并经验收合格，要立即安装锚杆并注浆。注浆液可适量掺入早强剂或膨胀剂，掺入量要通过试验确定。在注浆时要注意注浆口要沉入注浆液里面，当有注浆液从孔口溢出后才能停止注浆，当出现注浆液面下降时，要及时进行补浆。当锚杆固结体强度达到75%的设计强度后，才能进行锚杆的张拉，当采用钢绞线时，可以采用钢绞线束整体张拉的方式进行，锚杆在锁定之前，要对锚杆进行预张拉，当出现锚杆位移不稳定现象时，则说明该根锚杆质量不合格。当发现锚杆有预应力损失现象时，要再次锁定；当发现锚头有松动、脱落现象时，要及时修复并再次锁定[2]。

2.3 型钢水泥土搅拌墙施工技术

型钢水泥土搅拌墙是在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内置入H型钢形成的挡土结构，固化剂采用水泥，将固化剂与土进行搅拌，可以对地基土进行加固。内插型钢布置形式可选用密插型、插一跳一型或插二跳一型，搅拌桩的长度要比型钢的长度长1m。一般采用三轴搅拌机施工，搅拌下沉、提升速度、水灰比等要在施工前通过试验确定，要采用2根桩的成桩试验结果，浆液泵送量要与下沉、提升的速度匹配，要保证水泥用量均匀，水泥用量要用流量计严格控制，如果浆液产生了初凝现象，要将浆液废弃，不能再使用。如果中途停浆，要在恢复喷浆前，将搅拌机头提升或下沉1m后再继续喷浆搅拌施工。搅拌桩施工完毕30min内要将型钢垂直插入，型钢顶标高要控制准确，型钢之间连接要牢固，型钢一般可以依靠自重插入水泥土搅拌桩，当不易插入时，要借助辅助措施下沉。支护结构与地下结构之间回填夯实后，可以采用液压起拔机将型钢拔除，桩孔进行注浆处理，对稳定性要求很高的基坑，则不能回收型钢。

2.4 地下连续墙施工技术

成槽前在地下连续墙两侧设置C20混凝土导墙，导墙厚度要大于20cm，导墙底部要进入原状土不小于20cm，导墙顶部要高出地面10cm以上，导墙高度1.2m以上，要有足够的强度和稳定性。导墙外侧可以用黏土填实，内侧墙壁要垂直，为了保证连续墙厚度，导墙净距可以比连续墙厚度加宽4cm。制备的泥浆要充分水化，贮放时间要大于24h，泥浆储备量至少为每日计划成槽工程量的2倍。为了防止槽段接头部分发生漏水现象，要控制好连续墙接头的施工质量，可以采用钢丝刷壁器对接头处进行清理，要刷壁10次以上。槽底清理可以采用置换法，在成槽结束后，采用新泥浆将槽内泥浆置换。地下连续墙接头方式可以采用接头管接头、工字钢接头等，工字钢接头与接头管接头相比，工字钢接头的防水效果好，但工字钢为一次性使用，造价高；接头管能够多次使用，可以降低造价。制作钢筋笼时要预留导管的位置，在槽底清理后立即吊装钢筋笼。水下混凝土要采用导管法连续浇筑，钢筋笼吊装经验收合格后，要立即浇筑地下连续墙混凝土[3]。

3 深基坑支护技术的管理策略

3.1 做好设计选型工作

基坑支护结构是在建造地下工程时，为了保证安全而采用的一种施工措施，当支护结构作为临时性结构时，设计使用年限不能小于一年。当支护结构作为建筑物永久性构件使用时，支护结构的设计要满足永久性结构的要求。基坑的侧壁与地下结构之间预留的工作面要便于施工操作，锚杆的锚头及内支撑的设计不能妨碍地下工程的施工。按平面结构分析支护结构时，要按最不利条件对每个剖面进行分析。在支护结构选型时，要综合考虑土方开挖深度、工程地质、水文条件、毗邻建筑物的重要性、地下结构的类型、基础形式、施工方法合理性等。对于安全等级为一级的深基坑，要选用支挡式支护结构；对于安全等级为二级或三级的基坑，可以选用土钉墙或重力式水泥土墙。

3.2 做好安全管理工作

深基坑属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，是整个工程安全管理的重中之中。基坑支护首先要经过专项设计，施工方案要组织专家论证。施工单位要有相应的资质和安全生产许可证。在施工前，要向管理人员和工人进行安全交底。施工时要严格执行专项施工方案，管理人员要在现场进行监督，发现违规作业的，要立即纠正。施工期间要采取措施保护周边环境的安全。堆放在基坑周边的材料、设备荷载不能超过地面荷载限值。基坑周边要安装防护栏杆，设置通道供施工人员进出。支护结构完成后才能开挖土方，不得超挖，当地下结构完成后，要迅速回填，消除安全隐患。

3.3 做好地下水控制工作

控制地下水要根据工程地质、水文条件及场地周边实际情况，选用截水、降水等方法。当降水后毗邻建筑物有可能会发生沉降时，要选择截水的方法进行地下水控制。基坑截水可选用水泥土搅拌桩帷幕、高压旋喷注浆帷幕等。当基坑底部以下有较浅的隔水层时，要采用落底式帷幕，进入隔水层的深度要大于1.5m。截水帷幕尽量要沿基坑闭合，当无法闭合时，应对地下水沿帷幕两端绕流可能会引起的破坏进行分析评价。基坑降水可选用管井、真空井点或喷射井点等方法，要将水位降至坑底以下0.5m，对于局部超深的电梯井要采取局部地下水控制措施。抽水运行时间要考虑建筑物在施工期间对抗浮的要求，当基坑降水可能会导致周边建筑物产生沉降时，要及时采用回灌方法减少对周边环境的影响，回灌井要进入稳定水面至少1m，回灌井要在透水层设置过滤器，回灌水量要通过观测孔中的水位进行控制，要保持低于降水之前的水位。为了避免污染地下水，回灌用水可以采用清水或降水井抽出的水[4]。

3.4 做好基坑监测工作

对于一级或二级安全等级的基坑，在土方开挖和基坑支护体系使用期间，要开展支护体系水平位移监测和周边建筑物、道路的沉降监测。基坑周边建筑物沉降监测点要设置在建筑物的墙上，沿平行于坑边和垂直于坑边的方向布置，监测点的距离不能大于15m，可以将监测点设置在既有建筑物的内部。对于市政管线的监测，监测点要设置在管线的正上方，如果市政管线的上部为刚性路面，监测点要设置在路面下部位置。道路监测点相距不能大于30m，每条道路监测点数量不能少于3个，沿路宽方向可以增加监测点。基坑周边地面沉降监测点可以设置在基坑周边土层表面上，与支护体系的距离控制在0.2倍基坑深度范围内。要随时对支护体系和毗邻建筑物检查巡视，如果发现毗邻建筑物裂缝、道路裂缝、市政管线损坏、锚杆松动、土钉滑动、土钉墙裂缝、支撑体系变形等现象时，应立即向有关部门报告。根据现场实际情况，可以采取基坑回填、基坑顶部卸土、增加支撑的措施予以处理[5]。

4 结语

对深基坑要实行全过程管理，要委托具有相应资质的勘察设计单位进行勘察设计，委托具有相应资质的施工单位进行施工，委托具有勘察资质的单位进行基坑及周边环境的监测。设计方案和专项施工方案要进行专家论证，在设计图纸的基础上编制施工方案。安全员要对整个施工过程进行监督，监测单位要按照监测方案进行基坑监测，监理单位要对深基坑的施工进行旁站监理，当发现未按照施工方案施工的，应要求施工单位立即整改。只有按规范设计施工，杜绝各种违规现象，才能保证深基坑的安全。