探究深基坑支护技术在建筑工程施工中的应用

2023-01-12李广先

建筑与装饰 2022年2期

关键词：围护结构深基坑基坑

李广先

身份证号码：3403211971****7955 安徽蚌埠 233000

引言

随着我国经济的不断发展，大型建筑工程项目数量也在逐渐增多，深基坑支护施工是建筑的首要环节，支护技术的应用不仅关系着施工安全，且将会直接影响到后续建筑施工的安全性与稳定性。为确保工程建设顺利进行，必须在实际施工中加强支护技术应用管理。

1 深基坑支护技术具备的特点分析

1.1 风险性较大

对于基坑支护体系而言属于临时结构，所以安全储备相对较小，呈现出了较大的风险性特点。在实际开展基坑施工时，需要开展检测，同时制定好应急措施，如果施工时出现险情，应及时开展抢救工作。除此之外，在开挖深基坑过程中应该加强排水防灌措施，如果风险较大还需要提前做好应急预案。

1.2 较强的区域性特点

对于基坑工程而言，一般都具备着非常强的区域性特征，例如：在工程地质以及水文地质条件存在差异性的地基当中，通常基坑工程也存在着较大的差异性。除此之外，同一座城市当中的不同区域也会存在一定的差异。

1.3 个性非常强

对于基坑支护而言，其体系设计、施工以及土方开挖等工作，不但与相应工程地质以及水文地质条件有着直接关系，同时与以下几个方面有着密切的关系：一是基坑相邻的一些建筑物或者是构筑物；二是地下管线的位置；三是抵御变形的能力；四是重要性；五是周围场地条件等。部分情况下，保护相邻的建筑物或者是构筑物以及市政设施等的安全性属于基坑工程设计还有施工的关键内容。所以导致基坑工程呈现出了非常强的个性[1]。

1.4 系统性强

对于基坑工程而言属于系统工程，一般包括土方开挖以及支护体系设计两方面内容，其中土方开挖方面的施工组织是否合理，可以对支护体系是否成功产生关键影响。一个不够合理的土方开发、速度以及步骤都非常有可能导致主体结构桩基出现变位问题或者是导致支护结构产生过大的形变，从而导致支护体系出现失稳问题或者是被破坏问题。

1.5 综合性强

对于基坑工程来讲，不但需要用到岩石工程知识，同时也需要用到结构工程知识，除此之外还需要对以下技术和理论等进行综合运用：一是土力学理论；二是测试技术；三是计算机技术；四是施工机械；五是施工技术等。

2 深基坑支护应用形式

深基坑围护结构类型在我国应用较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式以及土层锚杆、逆筑法、沉井等。

2.1 工字钢桩围护结构

作为基坑围护结构主体的工字钢，一般采用i50号、i55号和i60号大型工字钢。基坑开挖前，在地面用冲击式打桩机沿基坑设计边线打入地下，桩间距一般为1.0～1.2m。基坑开挖至一定深度后，需要设置腰梁和横撑或锚杆（索），腰梁多采用大型槽钢、工字钢制成，横撑则可采用钢管或组合钢梁。这种围护结构一般宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。当基坑范围不大时，例如地铁车站的出入口，临时施工竖井可以考虑采用工字钢做围护结构。

2.2 钢板桩围护结构

钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好，可重复使用。因此，沿海城市如上海、天津等地区修建地下铁道时，在地下水位较高的基坑中采用较多。

2.3 钻孔灌注桩围护结构

钻孔灌注桩一般采用机械成孔。地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工，在地铁基坑和高层建筑深基坑施工中得到广泛应用。

2.4 深层搅拌桩挡土结构

深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥、石灰等和地基土相拌和，从而达到加固地基的目的。作为挡土结构的搅拌桩一般布置成格栅形，深层搅拌桩也可连续搭接布置形成止水帷幕。

2.5 SMW桩

SMW桩挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥类混合液搅拌形成均匀的挡墙，最后，在墙中插入型钢，即形成一种劲性复合围护结构。这种围护结构的特点主要表现在止水性好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收、重复利用。

2.6 地下连续墙

地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类，通常地下连续墙一般指后者。地下连续墙有如下优点：施工时振动小、噪声低，墙体刚度大，对周边地层扰动小，可适用于多种土层。地下连续墙施工采用专用的挖槽设备，沿着基坑的周边，按照事先划分好的幅段，开挖狭长的沟槽。在开挖过程中，为保证槽壁的稳定，采用特制的泥浆护壁。每个幅段的沟槽开挖结束后，在槽段内放置钢筋笼，并浇筑水下混凝土。然后将若干个幅段连成一个整体，形成—个连续的地下墙体，即现浇钢筋混凝土壁式连续墙[2]。

3 深基坑支护技术常见病害及产生因素

深基坑支护施工作为一项保证基坑施工安全的措施，其对于建筑后续应用安全有着巨大的影响，但由于复杂地质条件、环境条件和施工技术、施工管理、施工经验的不同，在实际施工中会导致隐患发生，建筑工程基坑支护常见病害坡面变形病害，该类型的病害主要包括坡面冲刷、风化剥落、掉块落石等；坡体变形病害该类型的病害主要包括崩塌、滑坡等；结构变形破坏，结构变形破坏可以分为锚固工程变形、设施损毁等。

病害产生原因有以下几个方面。

3.1 施工管理方面

在深基坑施工过程中，由于管理人员管理不到位，经常会出现超挖和欠挖，导致边坡不顺直和表明平整度不规则现象；会出现偷工减料的行为，比如搅拌桩水泥参量不足、桩长不足、加大桩间距、减小桩径和配筋等；在深基坑施工过程中，没有安排基坑监测或消减监测内容，从而不能不能及时判断与处理险情，造成事故发生；在深基坑施工过程中，没有按施工方案规定的开挖顺序进行开挖，造成边坡失稳等

3.2 防水降水方面

深基坑防水、排水、降水是非常重要的工作，最常见的问题是不做止水墙或墙漏水，在基坑内抽水而忽略对基坑外建筑、道路、管线的影响从而引起事故的发生。

3.3 设计方面

设计要根据基坑深度、水文条件、周围环境、造价要求、控制变形的要求设计出经济、安全、客观合适的施工方案，并对可能发生的事故提出预防措施。设计方面任何疏忽都可能导致基坑发生重大事故。

4 深基坑支护技术在建筑工程施工中的应用

某工程建设工期为482日历日，要求建设工期（中标合同工期）为不超过434日历日，工程包括拆除、地下室、场地、办公楼及室外配套设施，总建筑面积9206.5m2，该工程基坑深度达5.6m，周边有建（构）筑物。要求在开挖施工期间严格控制基坑周边变形，通过多种技术保证深基坑支护质量。下面以该工程为例，浅谈深基坑支护技术在建筑工程施工中的应用策略。

4.1 深基坑支护施工前准备

该工程在施工之前，首先对周边环境和地下管线进行调查研究，编制管线及现有建筑保护方案，编制施工组织设计和监测方案，同时邀请专家对方案进行评审，施工单位应按评审好的方案进行技术交底，设计单位应按设计图纸的要求进行设计交底；其次，具有基坑工程施工资质的企业进驻场地，进行人、材、机、法、环综合分析和调配，清理施工现场，对施工区域周边的建筑物和地下管线做好保护工作，保证施工作业不会对周围建筑物、道路、地下管线造成影响等施工前期的准备工作[3]。

4.2 进行技术状况评定

为了能够确立技术状况评定标准，并委托技术单位进行定期评定，以评定结果为基础，针对现存问题采取针对性应对措施。同时，在技术应用中需要成立基坑支护施工检查小组，专门负责检查工作，建立包括基坑支护的基础数据、日常检查情况的“独档”制度，及时掌握当前基坑施工的状况，使状况评价资料能够有效应用。

4.3 SMW桩和锚杆支护技术

根据设计要求，本工程采用SMW桩挡土墙围护技术，主要的用具是搅拌钻机。将桩机的位置调整到规定的位置并复合无误后实施钻孔作业，当钻孔深度达到设计要求后，在孔内灌注水泥浆，经过三次提升、下沉注浆后，在墙体插入型钢，形成一种复合围护结构。在喷浆过程中要控制喷浆速度，同时严控水泥比例和泥浆比重，确保支护强度。

4.4 基坑监测

基坑施工期间，监测单位要对支护结构、施工工况、基坑底部及周围土体、周围构筑物、周围地下管线及设施、周围道路等进行监测，对监测数据进行分析，并将监测结果及时反馈至施工、监理、建设单位，预测进一步施工后将导致的变形及稳定状态的发展，指导设计与施工。

4.5 基坑降水

施工单位必须根据拟建场地的工程地质与水文地质资料、基坑围护设计图纸及周边环境情况制定详细的降水施工及运行方案。本基坑采用小口径真空管井降水，基坑内土体水位降低至坑底以下0.5～1.0m方可开挖。基坑开挖过程中，应在基坑外侧设置由集水井和排水沟组成的地表排水系统，避免坑外地表水流入基坑内；排水沟宜布置在坡肩0.5m以外；坑外排水沟应有可靠的防渗措施，防止由于土体位移引起排水沟开裂损坏，导致地表水渗入坑中。沿围护桩边宜设置排水盲沟，排水盲沟和开挖面距离应不小于3m。抽水系统安置完毕后，应进行试抽，达到要求后方可转入正常抽水，除遇特殊情况外，一般应连续工作。抽水期间，应做好各种记录，并与监测单位密切配合，遇有情况应立即请示监理、业主及有关单位，及时协商并解决。

4.6 基坑开挖

当水泥土搅拌桩、坑内加固搅拌桩、砼支撑均已达到28d龄期，强度不低于0.8MPa，坑内预降水已达到两周以上，且地下水位已降至坑底以下0.5m～1.0m（含落深区）可以进行基坑开挖，开挖应严格遵循“分块、分段、对称、平衡”的原则。土方开挖过程中严禁超挖，分层厚度不宜大于3m，每层坡比不得大于1∶1.5，综合坡比不得大于1∶2.5。坑底必须保留200～300mm厚地基土采用人工铲除及修平。土方开挖到设计标高，应随挖随浇捣垫层，防止基坑长时间暴晒或雨淋。

4.7 健全质量、安全管理制度

为保证深基坑施工方案的有效落实执行，要求施工单位建立健全质量、安全管理制度和管理体系，落实安全生产责任制，落实风险辨识、风险分级、风险管控管理。要求监理建立一个完善的监理质量控制体系，严格执行每一个施工的环节，对各施工环节的施工作业、施工技术应用进行规范，实行双控体系管理制度，参与全过程现场质量、安全管理，从而对各项内容严格把控，避免施工隐患的出现，确保基坑支护、开挖安全，为后续的基础工程施工奠定基础。