土建基础施工中深基坑支护施工技术分析

2023-11-30王明辉刘雪成唐飞宇

大众标准化 2023年22期

王明辉，刘雪成，唐飞宇

（中国建筑第七工程局有限公司，河南郑州 450000）

随着城市化发展和人口的增长，越来越多的高层建筑、大型工程和基础设施建设需要进行土建基础施工。而在土建基础施工中，深基坑作为一种重要的工程形式，具有良好的承载能力与稳定性，被广泛应用于地铁、商业综合体等大型建筑项目中。然而，随着基坑深度、规模的不断增大，基坑支护施工技术也面临了越来越严峻的挑战。因此，针对深基坑支护施工技术进行研究已经成为一个备受关注的问题。

1 深基坑支护施工技术总流程

1.1 支护结构设计

深基坑开挖会对周围土体产生较大的变形和应力，进而影响周围建筑物和地下管线的安全。为此，在深基坑施工前需要进行支护结构设计，确定合理的支护方式和使用材料，以确保支护结构的稳定性和可靠性。

1.2 适当选择支护材料

深基坑支护材料的选择决定了支护效果的好坏。常见的支护材料有砼、钢材、玻璃钢等。不同的材料有着各自的特点以及优缺点，根据实际情况进行合理选择，能够最大程度地发挥支护材料的优势，从而保证施工效果。

1.3 安全监测系统

深基坑支护施工期间需要进行安全监测，及时掌握基坑周围土体、支护结构的变形和应力情况，以便及时调整施工方案。安全监测系统包括地下水位、沉降观测站、支撑应力监测等设备。

1.4 施工方案优化

深基坑支护施工需要制定合理的施工方案，通过对开挖方式、支护结构、支护材料等方面的优化，以最小化对周围环境和建筑物的影响，并保证施工效率。

2 深基坑支护施工具体流程

2.1 工程简介

为方面介绍，这里以余政工出[2022]10 号地块年产1 000 万支营养棒等产品项目为例，该项目所在地持力层为中风化泥质粉砂岩，该土壤结构强度高，工程力学性质好，埋深及厚度均较大。地下土层分为8 个工程地质层，细分为19 个工程地质亚层。④1-1粘土、④1-2 粉质粘土、⑤1 粉质粘土、⑥1 粘土、⑥3-1 粉砂、⑥3-2 砾砂及⑦2-2 圆砾或单独或联合作为预应力管桩桩端持力层；⑦2-2 圆砾、⑩2 强风化泥质粉砂岩或⑩3 中风化泥质粉砂岩强度高，工程力学性能良好，均可作为钻孔灌注桩的桩端持力层。

2.2 HC 工法桩

本工程基坑围护西南角及东侧，选择HC 工法桩结合两道钢筋砼支撑支护结构。HC 工法桩结合两道钢筋砼支撑是一种常用的地下结构支护方式，具有施工周期短、成本低、对环境污染小等优点，在市政、建筑、交通等领域得到了广泛应用。

2.2.1 前期准备

（1）现场勘探：在施工前，相关工作人员使用专业设备进行现场勘探，包括地质勘探、地下管线勘探等，以便确定施工方案和避免事故发生。

（2）设计方案：根据勘探结果，设计专家会制定出最佳的施工方案，包括桩长、H 型钢规格型号、拉森钢板桩规格型号、支撑深度等参数，同时还需要制定好安全预防措施和应急预案。

（3）材料准备：准备好所需的材料，包括H 型钢、拉森钢板桩、打桩机械等（详见表1）。

表1 该项目HC 工法桩材料规格及型号

2.2.2 施工步骤

（1）HC 工法桩采用拉森Ⅳ钢板桩，小企口施工钢板桩长度为15.0 m。这意味着在HC 工法桩的施工过程中，使用了拉森Ⅳ钢板桩，这种型号的钢板桩被认为是最适合工程项目的一种，长度为15.0 m，这是由于工程项目的需要而设计的。

（2）HC 工法桩插入型钢采用700 mm×300 mm×13 mm×24 mm，H 型钢穿过压顶梁，并高出压顶梁项面500 mm。这里提到的700 mm×300 mm×13 mm×24 mm 指的是型钢的规格，高度尺寸700 mm，翼面宽300 mm，腹板厚度13 mm，翼面厚度24 mm。H 型钢被用来穿过压顶梁，并高出压顶梁项面500 mm，以便支持整个结构的稳定性。

（3）HC 工法桩型钢空隙采用小企口拉森钢板桩连接。在HC 法桩的施工过程中，型钢空隙将使用小企口拉森钢板桩进行连接。这种连接方式可以提供更好的连接强度和稳定性，从而确保整个结构的安全。

（4）HC 工法桩应采用专用机械施工，采用引孔配合微扰动施工工艺，严禁采用振动、锤击成桩工艺，平面允许偏差为±20 mm，标高误差不大于100 mm。HC 法桩的施工需要采用专用机械，并使用引孔配合微扰动施工工艺。在施工过程中，严禁采用振动、锤击成桩工艺。此外，在平面方向上，允许的偏差为±20 mm，在高度方向上，标高误差不得超过100 mm。

（5）拉森钢板桩必须控制好下沉速度，钢板桩下沉速度一般为1 m/min。在HC 工法桩的施工过程中，必须控制好拉森钢板桩的下沉速度，一般情况下，下沉速度为1 m/min。

（6）拉森钢板桩和型钢要确保平整度和垂直度，不允许有扭曲现象，插入时要保证垂直度。插入H 型钢时，若有接头应保证接头的抗弯、抗剪及抗拉的等强度，接头应位于开挖面上下2 m 范围外且邻两根钢板桩接头应错开1 m 以上。在HC 工法桩的施工过程中，必须确保拉森钢板桩和型钢的平整度和垂直度，并且不允许有任何扭曲现象。插入H 型钢时，如果存在接头，则必须确保接头具有抗弯、抗剪和抗拉的等强度，并且应该位于开挖面上下2 m 范围之外。此外，相邻的两根钢板桩接头应错开1 m 以上。

（7）型钢出厂前对小企口焊接完整。所有焊缝应连续满焊，焊缝高度为8 mm。焊接接头不超过1 个，焊接头的位置不得设在支撑位置或开挖面附近等型钢受力较大处。施工前应对型钢进行探伤检测，以确保其完整性和稳定性。

（8）HC 工法桩需待基坑肥槽回填压实后回收，采用静拔工艺，先回收H 型钢桩，后拔除拉森钢板桩，最后应及时注水泥浆填充型钢拔除后的空隙。在HC工法桩施工完成后，需要等待基坑肥槽回填并压实后，才能进行回收。这个过程使用静拔工艺，首先要回收H 型钢桩，然后再拔除拉森钢板桩，最后应及时注入水泥浆来填充型钢拔除后留下的空隙。

（9）HC 工法桩在正式施工前应进行试成桩，并检测桩体完整性、桩体深度及强度，评估围护桩施工对周边道路及建筑的影响，确定无振动施工工艺做好相关试桩记录，经各方确认试成桩合格后方可进行正式施工。在开始HC 工法桩的正式施工之前，应进行试成桩，并检测桩体完整性、深度和强度。此外，还需要评估围护桩施工对周边道路和建筑的影响，并确定无振动施工工艺。在试成桩过程中，必须做好相关记录，并经各方确认试成桩合格后，才能进行正式施工。

2.3 PC 工法桩

（1）PC 工法组合钢管桩是一种常用的地基处理方法，采用直径为820 mm、壁厚为14 mm 的螺旋焊管和Q345 钢制成钢管，中间插拉森Ⅳ型钢板柱。这种结构可以有效增加土体的承载力和抗侧力能力（如图1 所示）。

图1 PC 工法桩组合方式

（2）在施工过程中，三支点桩基底盘应保持水平，平面允许偏差为±20 mm，柱导向垂直度偏差不应大于1/250，桩径偏差不大于10 mm，标高误差不大于100 mm。这些要求有助于确保钢管桩的稳定性和承载能力。

（3）PC 工法组合钢管桩采用小企口拉森钢板桩连接钢管桩和拉森桩，起吊和打拔施工时应确保自安全。这个要求意味着在起吊和打拔时需要采取必要的安全措施，以避免人员伤害和设备损坏。

（4）PC 工法组合钢管桩的下沉速度必须得到控制，钢管桩下沉速度一般为1 m/min。必要时可采用水刀引孔打设，具体参数应结合观场试桩确认。该要求是为了确保钢管桩的垂直度和平整度，避免因下沉速度过快引起桩身变形和损坏。

（5）PC 工法组合钢管桩的插入过程中，要确保平整度和垂直度，并且不允许有扭曲现象。插入时要保证钢管的垂直度。如果钢管有接头，则应保证接头的抗弯、抗剪及抗拉等强度，并将接头位于开挖面以下1 m，邻两根钢管接头应错2 m 以上。这些要求有助于确保钢管桩在施工过程中的稳定性和承载能力。

（6）焊接接桩应采用坡口焊等强焊接，严禁现场焊接。对接焊缝的坡口形式和要求应符合现行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》（GB50661-2011）的有关规定，焊缝质量等级不应低于Ⅱ级。焊缝应进行现场探伤检测，检测数量不少于20%。这些要求有助于确保钢管桩和拉森钢板桩的连接牢固，保证整个结构的稳定性和承载能力。

（7）单根钢管桩中焊接头不超过1 个，焊接头的位置不得设在支撑位置或开挖面附近等型钢受力较大处。这个要求是为了确保钢管桩在施工过程中不会出现变形或损坏。

（8）PC 工法组合钢管桩采用免共振锤施工，严禁采用普通机械手振动、锤击成桩工艺，可采用引孔配合静压、中掘等成桩工艺。工法桩在正式施工前应进行试成桩，并检测桩体完整性、桩体深度及强度，评估围护桩施工对周边环境影响，确定施工工艺做好相关试桩记录，经各方确认试成桩合格后方可进行正式施工。这些要求有助于确保钢管桩的安全性和稳定性，在施工过程中不会对周边环境造成不必要的影响。

（9）在地下室外墙施工完毕并达到设计强度后，回填砂分层夯实回填至相应标高并跳拔回收钢板桩和钢管桩，先拔出钢板桩，再跳拔出钢管桩。最后必要时采用灌浆或注桨等填实围护桩桩体内的空隙。这个要求是为了确保完成施工后的钢管桩的安全回收，并且填实围护桩桩体内的空隙，以增加整个结构的稳定性和承载能力。

（10）建议施工顺序：先施工工程桩，再施工钢管桩和拉森钢板桩。这个建议是基于施工经验得出的，可以有效避免因施工顺序不当带来的施工难度和问题，从而提高施工效率和质量。