深基坑开挖与支护施工技术研究

摘 要：为着力提高工民建施工水平，减少深基坑施工问题，相关人员需将深基坑施工作为重点，关注深基坑现场条件，选择最佳的开挖与支护技术，提高深基坑结构性能。基于此，着重分析工民建中的深基坑开挖与支护技术的类型及要点，以期为同类型项目提供参考与借鉴。

关键词：工业与民用建筑；深基坑开挖；支护技术

中图分类号：TU473                                 文献标识码：A                                文章编号：2096-6903（2023）12-0032-03

0 引言

深基坑施工是许多高层、大体积建筑的施工重点，一旦深基坑开挖与支护存在问题，后续施工中的安全风险大，易发生事故。因此，要注重深基坑开挖与支护。每一工程的基坑条件有所不同，相关人员需考虑这些特殊性，优化深基坑开挖与支护的施工技术体系。

深度超过5 m的建筑基坑要执行深基坑防护标准。此类深基坑的深度较大、要求较高，开挖与支护过程中经常面临一系列安全隐患。相关人员在施工之前，需进入现场了解深基坑现场的土质、水文等基本情况，制定基坑开挖与防护方案。

1 深基坑施工的特点

1.1 施工难度较大

深基坑工程施工中面临各种问题，如环境问题、技术难题等，这些都是需关注的重点方面。工民建项目中面临的地理条件較为复杂和多变，这是施工中需尤其关注的方面[1]。深基坑施工期间，现场可能面临不良地质，比如软土条件的土层含水量较高，在这样的环境下施工必须提前进行降水和排水工作，并且应加固土体。

1.2 安全风险大

深基坑施工期间面临诸多的安全风险，这些风险来自于设备、环境、人员等方面。无论在工民建深基坑施工期间采用何种技术，有关人员都需要提前辨识风险，确定风险类型、出现环节、影响程度，制定最佳的风险防控措施。

2 工民建中的基坑开挖技术

2.1 放坡施工法

深基坑施工期间，放坡挖土为直接分层放坡开挖方式，其施工作业空间大，施工效率高，耗时短。如工民建深基坑施工为无支护的土方开挖，可选择此方式，该方式一般无法用于城市建筑中。当基坑深度在5～20 m，周围环境条件符合要求时，施工人员需进行一系列的分析与计算，规范操作，以确保土坡结构的稳定性。

基坑工程中放坡开挖应注意以下要点：①如现场条件符合要求，且经由专业人员的计算与检验后确认边坡相对稳定，可选择放坡开挖技术。多级放坡的工况下施工人员需验算各级边坡的稳定性。如坡脚附近有局部坑内深坑，需按深坑深度为参考检验与计算边坡的稳定性。②施工前安排专人进入现场展开调研，了解地质、水文等基本情况，得到土层性质、开挖深度、荷载等基本数据，据此计算坡体坡度、放坡平台宽度。基坑工程为多级放坡开挖情况时，坡间放坡平台宽度需达3 m以上[2]。③无隔水帷幕放坡开挖基坑采用降水措施时，需在单级放坡基坑的坡顶布设降水系统。④坡体表面应以基坑开挖深度、基坑暴露时间、土质情况等为参考，确定最佳的护坡方式。

2.2 中心岛式挖土法

中心岛式挖土方式多用在大型基坑中。开挖作业期间以中心作为支点，向四周开挖土方，利用中心岛作为支点架设支护结构，以提高开挖施工的安全性。

支护结构有角撑、环梁式、边桁架式3种，现场作业时可将中间土墩作为支点搭设栈桥，挖掘机经栈桥下到基坑进行挖土，运土的汽车也能经栈桥运土。在现场如能规范利用中心岛式挖土法，可确保挖土及运土的速率相对较高。但此方式下也存在一定的缺点，挖除基坑四周的土体，支护结构长时间承担荷载，软黏土的时间效应显著，如时间持续延长，支护结构可能存在或大或小的变形，不利于保障基坑结构的稳固性。如果基坑深度大、地下水位高，开挖土体处于地下水位以下，有关人员需尽早采取降水措施。

2.3 盆式挖土法

盆式挖土法即为先开挖基坑中间的土方，周围四边预留土坡，最后再挖除。利用盆式挖土法开挖深基坑时，周边土体对围护墙产生了一定的支撑作用，能最大程度上减小围护墙的变形。但开挖期间产生的土方较多，运送不便。对有支护的土方开挖、基坑面积较大、支撑，或者拉锚作业困难、不具备放坡条件时，优先采用盆式挖土法。

3 工民建中深基坑支护技术

3.1 土方支护

伴随着深基坑开挖作业，对土体的扰动较大，为降低结构失稳风险，相关人员需合理应用土方支护技术，以增强土方的稳定性、安全性，最大程度上避免土方有坍塌、滑动现象。施工中需结合实际情况来选择支护形式，比较常用的支护形式有以下5种。

3.1.1 土体抗力支护

土方支护作业中，可利用土体自身的抗力来进行支护。因为土体抗力的支护能力有限，主要用在浅基坑施工条件下。如现场土体情况良好，坑壁倾斜度较小，施工期间可增加土体的摩擦阻力、内聚力、抗剪强度，保持土体的自稳。即使不施加外力，土体也能保持相对的稳定性，不会出现明显的坍塌或者滑移。

与其他类型的土体支护方式相比，土体抗力支护的成本较低，整个施工过程简单，施工污染小，在管道沟槽、小型工业场地的基坑施工中效果较为理想。如基坑深度较大，且土质相对疏松，坑壁倾斜度较大，仅依赖土体自身抗力无法形成稳定的支护结构，就需要采取其他的土体支护方式。

3.1.2 边坡支护

边坡支护为土方支护中的关键技术，能有效支护、保护基坑边坡。为提高边坡支护的施工效果，有关人员需了解基坑周围的土体性质、坡度及深度、周边建筑物的分布及类型，选择最优的支护结构。

现阶段的边坡支护方面主要有混凝土护坡、加筋土护坡、钢筋网护坡、岩石锚杆护坡等，每种支护方式都有各自的特点，施工期间应根据现场情况来选择。一般来说，混凝土护坡的应用范围广，此技术的施工流程简单，形成的支护结构稳定，大部分土壤及边坡均可利用该方法。加筋土护坡时需使用纤维、网格、钢筋等材料，以增强土体的抗剪强度，达到支撑效果。钢筋网护坡施工时，有关人员需在边坡表面铺设钢筋网，将其与基坑中的混凝土墙相固定，以预防土体滑动、坍塌。岩石锚杆护坡下需在边坡结构中打入岩石锚杆，将其与钢筋网、混凝土墙等支护结构相固定，从而保持边坡的稳定性、抗震性[3]。边坡支护时相关人员需关注边坡土体的类型及特点，合理选择支护方式，并做好监测工作，在有异常的情况下及时处理。

3.1.3 土钉支护

土方支护方面土钉支护的应用较多，不仅具有经济性优势，也具有技术性优势。在浅基坑或者土质较差的情况下可采用土钉支护技术。土钉支护具有成本低、效率高、施工便捷的优势。通过钢筋混凝土构件与土体之间的力学连接可形成整体结构，降低土体失稳风险。

深基坑作业中如采用土钉支护技术，施工人员需做好土钉的选型，参考土体性质、基坑深度、支撑时间等。考虑到土钉支护的技术原理，钢筋混凝土构件的性能对支护效果存在直接影响，主要可利用玻纤土钉、碳纤维土钉等。土钉支护作业中有关人员也需从现场情况出发优化施工方案，如基坑相对较小可直接利用手工挖孔、手工钻孔等传统方式，大型基坑则需采用机械化作业方式，如机械钻孔、土钉射钉等。

3.1.4 土壤钉支护

深基坑支护施工中土壤钉支护也较为常用。在整个支护体系中，钉子能将钢筋或纤维增强材料固定于土体中，构成整体性结构，使土体具有一定的抗拉强度、抗剪强度。应合理选用钉子，注意钉子的数量、长度，以确保所选用的钉子符合基坑深度、土体性质、结构支护需求。在埋设钉子时，应保持埋设深度的合理性，且需要控制相邻钉子的间距，以避免钉子分布不均影响支护效果。为实现钉子与土体之间的固结，一般直接使用混凝土或者喷射混凝土。

因为混凝土的性能特殊，能填充钉孔，并连接钉子，增强支护结构的完整性。喷射混凝土的加固方式较为常用，能构成稳固的支护结构。在喷射混凝土期间应由专业人员来负责，这些人员需注意混凝土的坍落度与喷射压力，保持喷射的均匀性、全面性，使混凝土完全覆盖于支护结构。但结合工民建深基坑中的土壤钉支护情况，此方式也存在一定的不足，其对土壤钉的数量、长度有限制，如深基坑深度异常大，需布设更多的土壤钉，施工难度大且成本较高[4]。钉子与土壤之间的结合效果与温度、湿度等环境因素存在直接关系，为此施工期间应安排专人监测环境参数。

3.1.5 桩墙支护

工民建项目对深基坑支护的高要求，在一些情况下可选择桩墙支护技术，特别是在基坑深度较大、土质较差的情况下，桩墙支护的效果理想。桩墙支护是将钢筋混凝土桩或混凝土桩直接打入打下，使其与周围土体相结合构成连续的支撑墙，利用该墙体来保持周边土体的稳定性。

与其他土体支护技术相比，桩墙支护的支撑力大、刚度高，构成的支护结构更为稳定，能预防基坑周边土体的沉降。如施工现场采用桩墙支护技术，施工人员在设置钢筋混凝土桩、混凝土桩时应关注数量，并保持这些桩体的质量，合理填充土壤或者混凝土材料。现场作业中有关人员需综合土质、水文等特点，选择恰当的桩墙结构。

3.2 结构支护

3.2.1 钢支撑

利用钢支撑可增强深基坑的稳定性，其支撑原理为钢材的强度与刚度优势，使用钢材可支撑周边土体。在实际施工中采用钢支撑结构，整个安装过程简单、工作量小，且成本相对较低。当然，钢支撑还具有其他优点，如钢材的可塑性和可变形性决定了其能在较大的变形范围内起到支撑作用，具有较强的适用性，在许多深基坑中均可利用这一技术。如要达到支撑目标，有关人员还需要进行局部加固或移動处理，以应对基坑开挖期间的结构变化。

3.2.2 混凝土墙

深基坑中可采用混凝土墙能加固结构应对变形。施工期间，有关人员需在基坑周边设置混凝土墙板或者墙壁，用这些结构支撑周围的土体。与其他支护方式相比较，混凝土墙支护结构能同时承受水平与竖向的荷载作用，所形成的支护结构性能优越。混凝土墙的结构及材料都决定了其良好的稳定性，可给深基坑提供更大的支撑力，最大程度上降低施工风险。不过，混凝土墙支护时的成本较高，在现场不仅需搭设模板，还需要浇筑混凝土，材料、人工费用高。

3.2.3 挡土墙

挡土墙主要是通过叠加不同的土方来支撑基坑结构的，对预防土方坍塌、崩塌等具有明显的作用。为发挥挡土墙在支护方面的优势，相关人员必须在现场进行一系列调研，掌握基坑的基本参数，考虑土体的自然角度、土壤承载力等，优化挡土墙结构参数，使其具有较高的结构承载力[5]。挡土墙支护施工的流程少，可选择机械或者人工挖掘方式，整个施工过程中的成本较低，在一些对支护有严格要求的情况下，可将挡土墙支护与其他方式相结合。

3.2.4 桩支撑技术

深基坑工程现场利用桩支撑技术时，有关人员需在支撑位置钻孔，并将钢筋混凝土浇筑于每一钻孔。钢筋混凝土的承载力高，在钻孔中浇筑钢筋混凝土后，桩体可利用混凝土的性能，提高其支护能力。为凸显桩支撑技术的作用，有关人员在前期需进行一系列测量与计算，精确定位钻孔位置，控制每一钻孔的孔深、孔径等参数。

在利用桩支撑技术时钻孔虽可疏散、紧密布置，但需根据实际需求来选择。浇筑施工期间相关人员需在桩顶浇筑一大层钢筋混凝土，以预防后续施工期间地下水渗入沙土等情形。一旦有地下水渗透现象，施工人员需立即采取防控措施，否则地下水将降低桩身性能。

3.2.5 深层搅拌桩支护

深基坑支护期间，合理利用深层搅拌桩能提高基坑结构的稳固性。施工过程中有关人员需根据支撑需求准备高性能石灰或水泥，将这些作为固化材料，并将其与搅拌装置中的软土相混合，使混合料充分固化构成桩体。深层搅拌桩的耐水性、稳定性较强，在深基坑中能发挥支撑作用。如工民建深基坑属二三级基坑，基坑深度在7 m以内，且基坑边缘与红线的距离完全重合，可直接利用深层搅拌桩技术。

深层搅拌桩具有透水性，能保持水土，整个施工期间的机械设备简单，施工成本低。在利用深层搅拌桩支护施工技术时，有关人员必须清晰了解其作用原理，在后续的施工作业期间切实执行技术规范，避免违规操作等行为。

4 结束语

深基坑开挖与支护是工民建项目的重点和难点。虽当前的施工技术越发成熟，相关人员要立足实际情况，选择最佳的深基坑开挖与支护技术，从而构建完善的施工技术体系，加强施工的技术管理与质量控制。

参考文献

[1] 张永刚，雷生强，杨凌云.基坑开挖变形与支护结构稳定性研究[J].中国新技术新产品，2022（22）：104-106.

[2] 付守印，金雪莲.相连深基坑不同步开挖的基坑支护设计与实践[J].江苏建筑，2022（5）：111-114.

[3] 李世忠，高立飞，温鹏，任永忠.兰州某深基坑开挖支护数值模拟分析[J].山西建筑，2022，48（20）：74-78.

[4] 魏焕卫，孙元硕，尚文涛.不规则基坑开挖导致支护结构变形及控制研究[J].施工技术（中英文），2022，51（19）：1-6.

[5] 赵平，王占棋.深基坑开挖引起的支护结构受力特性研究[J].成都大学学报（自然科学版），2022，41（3）：319-324.

收稿日期：2023-11-05

作者简介：陆立江（1966—），男，甘肃兰州人，本科，工程师，研究方向：工业与民用建筑。