建筑工程中深基坑支护的施工工艺研究

姚倩

（铜仁市万山区住房和城乡建设局， 贵州 铜仁 554300）

现阶段， 伴随着中国社会经济的飞速发展， 城乡一体化发展， 城市建设项目越来越多， 切实地满足了人们在工作和生活中的各种需要， 建筑行业也面临着更加良好的发展机遇和挑战。 建筑工程中最重要的不是上部结构， 上部结构又新又漂亮， 还需下部平稳的地基作后盾， 因此， 在工程逐步增加的情况下、 规模逐步增大时， 建筑行业的各界人士都需将目光投向基础建设， 开展研究和完善， 才能够在建筑工程项目中起到推动意义， 在质量和安全等方面提高建筑质量。 建筑物的施工， 都需面对深基坑施工这一重要的环节， 深基坑施工在根本上确保了建筑的安全性， 然而， 为了更好的发挥其作用，进而要求技术上严格执行， 具体操作上， 有一定难度和复杂性。 技术方式可变， 需结合现场条件， 施工人员根据工程的具体情况进行严格的筛选， 科学的决策和高效的执行， 从而， 为了在确保成本节约前提下， 做到质量第一， 较好的满足了建设整体性的需要[1]。

1 工程深基坑支护技术综述等

深基坑支护技术在建筑物中占有根本地位， 在施工中， 能确保项目安全。 它的技术实施和开挖深度有着直接联系， 无论什么建筑形式， 在建筑工程中， 基础建设几乎都要碰到， 唯有基础打好， 以确保上部施工平稳、 安全。 对一般基础开挖内容而言，无需严格技术支撑， 在地质条件恶劣的情况下、 地下施工环境比较复杂或者水深超过5m的工程项目等， 对施工方法进行严格筛选是非常重要， 保证基坑稳定的措施。 对于复杂地质， 要求施工人员在井下勘察， 基坑周围设有竖直的挡土围护， 通过对结构进行稳定性研究， 施工桩， 墙和支撑， 从而， 更有效地分解基坑内、 外土体压力等， 便能很好的将土体中的压力传递并分散， 在基础建设方面， 周边设施方面、 建构物的安全性才能得到保证。 临时围护结构施工， 但建造方式与技术都很考究， 不仅考虑了费用， 更需要兼顾后期保养， 就技术分类而言，是非常丰富和多样的。 根据目前发展情况来看， 国内建筑工程应用最多的仍然是重力式挡墙、 锚杆支护和各类桩支护等3 种技术。 在实际运行中， 需施工人员确定， 根据地质环境， 地面现状， 地下管线布设等情况作为基本参考， 综合考虑了上部建筑物作用， 确定基坑的深度， 选用支护结构， 搞好安全等级证的考核工作， 通过与实际情况较好地吻合了支护方案， 促进建筑基础的稳定发展[2]。

2 建筑工程中深基坑支护的施工特点

2.1 影响施工的因素很多

不同地区的地质结构、 地质条件不同， 这些因素对支护施工都有一定的影响。 如： 周边地面设施、建筑物、 地下管线对支护施工均有一定的影响。 如果周围环境太复杂， 地下管线众多， 将对工艺技术选择产生影响， 对施工方案产生影响， 甚至会给实际加固效果带来不利影响， 引起不均匀沉降。 所以在进行支护施工的时候， 要顾及地面、 地下和其他许多影响因素。

2.2 工程勘测比较复杂

由于在深基坑支护施工过程中， 存在着很多影响因素， 为了保证加固效果达到最佳， 搞好现场勘测是必要的， 应以勘测数据为基础， 对施工条件进行分析， 查明场地的地质形态， 基坑岩层， 地下水位、 周围地面建筑的分布， 为施工设计提供资料。所以， 在支护施工勘测工作中涉及了计算， 测量等环节、 勘察和其他工作内容以及数据收集、 整理困难且精度要求高。 特别是有些区域较大、 较深的大型基坑， 测量范围较大， 要求采用专业技术， 一旦测量失误， 会造成施工设计的不足[3]。

2.3 容易诱发安全事故

深基坑支护旨在增加施工安全性， 加强周围土体。 深基坑支护的施工工艺为井下的施工操作， 施工深度越来越大， 周围环境， 地质条件越来越复杂，施工材料和其他因素对施工安全产生了越来越重要的影响， 安全风险也将相应上升。 通过考察发现，支护施工时出现坍塌， 物体打击等现象、 机械伤害和其他事故。 比如周围的地质条件比较复杂、 障碍物很多， 土方开挖不尽合理， 没有全面考虑障碍物的作用， 造成不均匀沉降， 致使周围建筑物出现裂缝， 倒塌。 另一种情况是提土作业在施工过程中操作失误， 土石在高空中落下， 砸到下面的施工人员。

2.4 技术手段的多样化

支护施工的技术手段有很多， 支护效果存在一定的差别。 常用的支护结构的型式如下： 重力型挡土结构、 采用混合式支护结构、 悬臂式的支护结构等等。 不同的支护结构， 不同的施工技术手段， 有不同的适用范围。 所以在实际建设中应该对建设需要进行深入的分析， 支护需要并根据实际条件， 视施工条件， 地质情况， 选用合适的支护施工技术，保证达到最佳支护效果[4]。

3 建筑工程中深基坑支护的施工技术

3.1 土钉墙支护施工工艺

土钉墙支护就是把基坑边坡用钢筋做成土钉加固， 边坡表面铺有钢筋网， 又喷混凝土面层， 形成了以墙体为核心的边坡加固型支撑的施工方法。 土钉墙在没有预应力的情况下进行支护施工是比较简单的。 可以提高施工效率， 占用工期短， 对周围建筑物影响不大。 而且土钉墙自身的变形非常小， 支护效果良好， 能有效地改善边坡的稳定性。

3.2 土层锚杆施工工艺

土层锚杆是一种常见的施工技术， 它的原理为：所述锚杆的一端与挡土桩连接、 挡土墙是联结的，它的另一端锚固于土层之中， 用于保持被支撑土层稳定， 制止周围土体坍塌、 移位。 土层锚杆支护基础结构比较简单， 接受合受力大、 成本低， 不能用横向支护时， 工程量大的情况下施工会选用土层锚杆支护的施工工艺[5]。

3.3 钢板桩支护的施工工艺

钢板桩支护采用带槽口型钢支护， 采用钢板挡土支护施工工艺。 由于钢板桩属于金属材质， 自身有着很好的稳定性， 抗压性， 容易打入坚实的土层，在硬土层中的支护效果很好。 并且钢板桩具有良好的防水性能， 方便深水施工作业。 此外钢板桩还可以回收重复使用， 施工效率高、 造价低廉， 无需额外的资金投入。 但是基坑深度太大， 可能会引起钢板桩的变形、 破裂、 造成施工安全事故， 该项技术应用于埋深7m范围内硬土层中深基坑工程支护。

3.4 地下连续墙支护施工技术

地下连续墙支护具有工效好， 工期短， 质量可靠等特点， 是一种比较普遍采用的支护技术。 这一技术具有以下特点， 用挖槽机械挖槽， 同时采用泥浆进行护壁， 挖好槽、 清好槽之后， 将钢筋笼吊置于槽中， 浇注混凝土， 最后在地下组成一个或多个连续墙体。 从而使连续墙有较好的防渗、 挡土和承重功能， 在多种地质条件下均可应用。 由于防渗性能非常好， 既可挡土， 又可挡水。 此外地下连续墙还能承受很大的土压力， 能满足基坑开挖深度大于10m时对工程支护的要求， 开挖深度达到30m～50m， 地下连续墙也可以留作永久结构使用[6]。

3.5 倾斜桩支护的施工工艺

倾斜桩支护施工技术， 是一种比较新的深基坑支护技术， 与传统的悬臂直装支护技术相比较， 倾斜桩支护的结构具有较好的加固性能， 能有效地降低土压力， 基坑稳定性高。 而倾斜桩支护施工技术的运用， 倾斜角度的确定、 布桩方式对于支护效果的影响， 对于基坑的整体稳定性影响很大， 施工设计要求高。 结果表明： 基坑整体稳定系数将随支护桩倾斜角度增加而增大， 表明倾斜角度愈大基坑愈安全。 此外， 支护桩斜直相间设置， 基坑整休比单斜桩更稳定。

4 建筑工程深基坑支护施工存在问题

4.1 结构设计欠缺合理性

不同土质给支护结构带来的压力是不一样的，在施工技术选择侧重方面也会存在着一些不同。 建设之前要先勘察， 取样土质， 以期为深基坑支护的施工设计提供数据支持。 但是有些项目， 采样不够全面， 标准不够， 减少采样数量， 造成土质分析的结果不够客观、 精确， 不能有效地掌握土地压力、参数设计等， 结构设计依据不可信， 导致深基坑支护技术的选择存在误差， 支护结构设计有缺陷。 选型不正确， 设计有瑕疵， 埋下隐患， 一旦土层改变引起土休的滑坡， 坍塌， 会引发安全事故。

4.2 实际建设不够规范

通过认识发现， 在部分深基坑的支护建设中，施工前的设计和实际施工效果有很大的不同， 在许多情况下， 实际的施工效果达不到设计标准。 比如为了赶工期、 降低施工成本， 没有按照设计的要求去建造， 没有采用规定的施工材料， 致使施工质量达不到标准。 又比如有的项目缺乏技术交底， 施工中没有认真检查支护结构， 结构承压能力未达到要求， 引起支护结构的变形。

4.3 边坡修复质量较差

开展合适边坡修复工作等， 能够提升支护施工质量， 加强支护效果。 但是实际建设中， 工程项日多， 边坡修复的质量较低， 修复工作达不到要求。如边坡欠挖、 超挖等， 造成了边坡的实际状况与设计不符。 又比如盲目追求施工进度等等， 未做边坡修复， 造成了边坡结构的失稳， 自身存在安全隐患，导致支护施工安全事故的出现， 影响了施工进度。

4.4 成孔注浆不合格等

在实际应用中， 许多支护施工技术， 施工时均需打孔注浆作业。 如土钉墙支护的施工技术、 锚固支护施工技术均将按支护要求打孔注浆。 从而达到打孔注浆支护的效果， 施工质量的好坏有着直接的作用， 有关文献中提出了成孔注浆的要求。 但在部分工程支护施工过程中， 成孔注浆的质量不过关， 注浆压力大、 流量小、 流速快、 次序达不到要求。

5 深基坑支护施工技术管理对策等

5.1 搞好设计管理

为了保证支护结构设计、 施工方案设计科学合理， 前期一定要仔细现场勘测， 对工程地质情况、场地条件进行了深入调查， 以及土质的完全采样，保证取样数量、 取样范围满足要求， 从而为下文的设计打下了数据基础。 设计阶段应与土样的分析结果充分相结合， 从周围的地形， 地势来看， 精确地计算土压力， 预测了周围建筑对基坑产生的影响，对支护结构可能发生的变形进行了分析， 并与开挖深度相结合、 对地下结构的大小和形状进行了反复的检验、 修改设计方案， 多方案比选， 由此选择了合适的支护技术。 在技术选择上， 必须在保证支护效果前提下， 从施工成本， 施工周期等方面综合考虑、 在技术上的可行性上， 尽量选择经济实惠， 施工便捷， 工艺上切实可行的、 安全、 可靠的施工方案， 争取以安全为前提， 达到更加经济， 合理的目的。

5.2 搞好施工过程管理

如果施工过程没有达到设计要求， 自然达不到设计的效果， 达不到预期支护目的。 所以在实际建设过程当中， 应按照设计要求， 技术标准的要求，搞好施工过程的管理和控制。 特别是在基坑开挖和施工过程中， 施工现场的管理是十分必要的， 各种土方开挖机械的停放， 须严格按照设计要求进行，施工方案不允许任意改变， 从而避免挖土机械与支撑系统发生碰撞， 引发安全事故。 为了保证工程项目施工的有序开展， 施工前， 要拟定周密、 切实可行的施工方案， 并进行细致的现场部署， 并且有技术员在场， 专为解答和辅导技术难题， 搞好现场协调， 开展质量确认， 及时修正错误， 杜绝了质量安全隐患。 此外， 为了限制有关人的行动， 有必要建立清晰的管理制度， 对施工工艺、 流程及施工安全等方面进行了详细的规定， 并作好技术交底工作，严把关键工序， 特殊工序关， 请施工人员根据图纸，按照目标、 按照规范建设[7]。

5.3 搞好边坡修复

边坡修复力度不够， 可能会造成边坡失稳， 松散， 影响了支护效果。 所以， 应该做好边坡的恢复，对深基坑周围地面进行了防护。 如果在深基坑四周的地面上找到约2 倍水深内出现裂缝， 应加以注意，并及时对边坡进行恢复、 补救、 防护及其他降低下滑力的措施， 提高边坡稳定状况。 如果有地面水通过缝隙进入， 导致边坡土质疏松， 则应尽早堵住间隙， 疏导地面水， 增加边坡的稳定性， 避免支护结构的变形。

5.4 改善成孔注浆质量

在众多支护施工技术中， 成孔注浆属于一个关键过程， 一定要搞好质量管理。 如果成孔注浆品质不好， 势必给支护结构稳定性带来不利影响， 继而对整体支护效果产生影响。 在成孔过程中， 为了确保成孔承受力合格， 应合理设置桩位、 桩高， 通过准确的测量， 确保成孔位置满足设计要求。 而钻孔之后， 应仔细核对并反复实测证实， 避免与设计相背离。 但就注浆而言， 尽管注浆量愈大， 注浆效果高， 但是存在一个最优注浆量。 为了把握注浆的最佳用量， 可以选择一些注浆孔为先导孔， 做重复的试验， 确定了注浆施工参数， 从而保证注浆效果， 以免漏浆跑浆。 此外， 注浆压力也应精确掌握， 控制注浆次数等， 需要各孔注浆压力、 水灰比基本不变。

5.5 强化施工人员管理

深基坑支护工程的建设具有很强的专业性和复杂性， 施工管理人员需具备相应专业知识， 施工队需具备相关工艺技术， 熟练掌握支护施工。 具体到管理人员， 应掌握支护施工的详细情况， 理解有关工程文件之条文， 了解支护施工过程中存在的险情，懂得施工现场管理、 懂得施工质量控制， 有相关从业资质。 特别是现场技术人员、 管理人员须持证书上岗， 有相关岗位胜任力。 此外， 还应提升基层民工队伍素质与才能。 以提升施工团队的整体素质，应调查施工团队民工的基本状况， 年龄和文化程度等、 技术水平的要求。 在深基坑支护施工过程中劳动强度大， 用工年龄应控制在20 ～45 岁， 年龄过小或者年龄过大都不合适， 不能从事有关的工作。 并针对支护施工特点， 有针对性地培养民工， 使之正确认识支护施工的技术标准， 技术要求， 避免错误施工。

5.6 强化建筑工程深基坑支护的质量监控

5.6.1 对支护结构的顶部位移进行了监测

进行建设时需每5 ～20m设计1 个有效的监测点， 对重点关键部位， 适当增加次数， 通常采用光学测量、 钢丝伸缩测量， 全站仪观察等。

5.6.2 支护结构的倾斜检测

支护结构受力时， 常常发生倾斜， 在周围环境因素的影响下， 对结构稳定不利。 为了避免隐患的发生， 那么就有必要对关键环节建立监测点并利用监测点， 保障周边安全， 探测时可用经纬观测法进行。

6 深基坑新工艺应用浅析等

6.1 GPS 技术的基坑变形监测

在深基坑开挖时， 由于坑内卸荷， 使周边结构受内外压力之差而发生位移， 引起外侧土体变形，造成灾害事故。 当前， 实时监测土体位移是一种有效防止基坑变形带来危害的行之有效的技术手段。GPS 技术是集网络， 计算机和数据处理于一体、 数据分析和其他许多现代技术都能自动地， 实时地进行收集和分析、 对基坑变形进行数据处理， 实现了测点三维位移的同步测量， 在建筑基坑的变形中，在地质灾害监测及其他方面实用性较强。

GPS 技术在深基坑监测中的运用， 同时具有局限性， 近期出现的以GPS 技术为核心的综合监测系统， 经过科研人员的共同努力， 不断突破当前限制。最新GPS 综合系统是以GPS 技术为核心的深基坑变形综合监控系统、 深基坑形变监测资料可视化系统、基于3S 技术的在线实时分析系统等等， 这些综合监测系统都是建立在单一GPS 监测的技术之上， GPS技术适应性增强、 可靠性高、 效率高， 在基坑变形监测方面得到了较完善地运用， 推动了深基坑监测的发展。

6.2 PCMW 工法支护技术

PCMW 工法基坑支护又称管桩-水泥土复合档墙， 作为创新基坑侧壁支护形式之一， 近年来已逐渐被国内许多地区所采用。 这种支护形式为： 将预应力高强混凝土管桩置入一排互相套接的三轴水泥土搅拌桩中， 由此形成了具有截水与挡土双重作用的复合支护结构。 PCMW 工方法支护兼具水泥土搅拌桩截水特性与混凝土管桩挡土功能， 相对于通常采用灌注桩+截水帷幕的支护方式， 节约了支护结构的占地空间， 节省建材（钢材、 混凝土）， 造价比较节约。 PCMW 工法支护可以直接使用已有的机械设备（三轴钻机， 履带式吊机等） 及构件（PHC管桩） 进行施工， 并且施工过程快速、 环保。

当前， PCMW 工法已被国内建筑领域的基坑支护工程多次成功采用， 这种支护形式在淤泥、 淤泥质粘土、 砂土和其他软土地区， 大多应用于城市市区内基坑支护现场受限的项目中， 有很好的工程应用前景。 它的设计、 建设和检验要求应该在实践的基础上得到进一步的发展和提高。

6.3 SMW 工法深基坑围护工艺

所谓SMW 工法就是将土与水泥浆液就地混合搅拌， 构筑地下连续墙体的方法， 简称SMW 工法。SMW 工法一般分为2 种： 1） 只需原状土与水泥混合即可； 2） 将芯材置入水泥搅拌体中。 以确保SMW 连续运行， 使用重复套打法进行建设。 SMW工法在深基坑围护施工中应用较新， 与常规基坑围护工艺相比， SMW 工法用于基坑围护， 具有省钱、省时、 效果显着、 占地少、 挡水效果佳、 基坑稳定性高、 对周边环境影响较小的优点。 SMW 工法也并非十全十美， 设计和施工中出现了一些问题， 有待进一步改进和解决， 但是从整体上看， 这种工法对围护结构所体现出来的优势， 使得其具有很好的应用前景， 其中最引人注目的就是， 施工所用型钢可循环重复使用， 大大减少施工成本。 就基坑围护结构而言， SMW 工法显然利弊共存， 是较为新颖的施工工艺， 在施工成本上有着其它工艺不可比拟的优越性， 同时， 在止水、 抗侧向压力等方面体现了优良的特性。

7 结语

深基坑工程项目建设过程中， 为避免边坡的位移、 坍塌， 引发安全事故， 支护施工技术的运用是十分必要的。 但是调查研究表明， 有些项目在进行支护施工时， 支护结构设计合理性不足， 施工过程不够规范， 边坡修复质量较差， 成孔注浆不合格等，施工者的素质不高， 实际施工和设计之间存在着差距， 没有达到理想的支护效果。 所以， 支护施工中应该做好设计管理工作、 施工过程管理等、 边坡的恢复工作， 同时， 应改善成孔注浆的质量， 提高施工人员的素质， 从而改善支护质量。