工民建建筑施工中的基坑支护施工技术探索

2024-04-15姜馨北京首钢建设集团有限公司北京100043

中国房地产业 2024年3期

文／姜馨北京首钢建设集团有限公司北京 100043

引言：

目前我国工业民用建筑数量在逐渐上升，但在工民建筑工程基坑施工过程中，受地下水位等地质因素影响，开挖过程中很容易出现塌陷事故，如果基坑工程的稳定性和安全性得不到保障，将会极大地影响地下主体结构和周边环境，因此在基坑施工中要合理应用基坑支护技术，通过地质勘查等前期调查搜集工作，以保护环境和保障施工质量安全为目的，从而保障工民建筑类工程的健康发展。

1.工民建建筑施工中的基坑支护施工概述

基坑工程是所有建筑工程项目中的基础性施工内容，其中开挖和支护往往同时进行，开挖深度在2m 及以下即需要结合施工实际设计适用的支挡措施。在不同的城市和地理环境中施工，由于软土、黏土等地基条件不同，加上很多地区有丰富的地下水，因此地基承载力不同，需要采取不同的支护方案来提升基础工程结构的稳定性，且在辅助完成地下工程建设后就不再需要该支护体系[1]。此外在设计支护方案并实施的过程中，需要综合多个专业的知识，及勘查、测量、试验等部门的积极配合，开挖和支护施工中也需要施工队伍交叉协调，还要考虑对周围管线、土体受力作用、地下水等影响，因此具有区域性、临时性及综合性的特征。

2.基坑支护施工技术的主要特点

在工业和民用建筑项目中，由于涉及当地群众的实际生活与利益，对项目施工的质量要求极高。当前，高层住宅、高层写字楼等需要开挖较深的基坑，相应的也对基坑的支护技术要求较高。总体来说，基坑支护施工技术呈现出施工周期长、施工难度高、工程造价高等特点[2]。

（1）基坑支护施工所需周期较长。由于工民建项目施工本身需要的施工周期较长，决定了基坑支护施工也需要较长的周期。以一般的住宅写字楼为例，小高层的施工工期在14～17 个月，而高层乃至超高层的施工工期会达到19～23 个月。这无疑要求基坑支护施工的技术和质量能满足施工要求，确保基坑内的施工安全[3]。

（2）基坑支护施工的难度较高，对基坑支护施工技术的要求也较严格。当前，城市不断地进行改造提升，各个城市中的高层、超高层建筑密度较大，城市内的人口较为密集，交通较为拥挤。工民建施工项目的周边往往不是开阔的场地，附近有许多永久性的建筑和公共设施，在基坑开挖时一般无法放坡开挖，有限的地下空间使基坑支护施工条件普遍较差，增加了基坑支护施工技术的难度。同时，在一些比较复杂的工业和民用建筑项目工程中，由于城市内的环境复杂，对基坑支护技术的要求也不同，往往需要因地制宜地制定设计方案，这对基坑支护施工技术提出了不小的挑战。

（3）基坑支护施工的工程造价要求较高。虽然基坑支护施工具有临时性，但其中的挖土、支护、挡土、防水等环节紧密相连，一个环节的失败可能会造成整个工程的失败。因此每个环节都不能忽视，要想保证基坑支护施工的质量，必须要投入大量的资金作为保障[4]。

3.工民建建筑施工中的基坑支护施工技术介绍

3.1 排桩支护施工技术

由于我国现代化城市发展越来越快，各种基础设施日渐完善，且建筑工程的绿色施工理念已深入人心，因此以往的放坡开挖施工模式已不适用于当下的工程实际情况，为了避免土地滑坡、下陷等安全事故，可以选用更为灵活的排桩支护施工技术，根据实际施工需要，以混凝土灌注桩和相应构体形成挡土体，构成疏散式或紧密式排列的排桩，所形成的支护结构具有较强的承受力，用于土质松软的工程，可将建筑物的压力平均分布到钢桩与周围土壤上。通常在土质较好、水位不高的情况下可采用“株列式”孔桩结构，水位较高时以钢绞拉丝与水泥搅拌制成桩柱，通过将排桩与土壤相连接以强化整体的稳定性，提高支护效果。

3.2 土层锚杆支护施工技术

土层锚杆形式上为承拉杆件，结构简单，施工方便，实施作业时，需先确定钻机固定位置和锚杆位置，然后利用锚杆钻取设备开孔，注入水泥浆，插入锚杆机补浆。在施工过程中最重要的是保证锚杆能够准确设置在预定位置，以确保喷锚点的准确性，因此要实施精准测量和复核，确认具体钻杆倾角和水平位置在允许误差范围，并根据支护锚杆的技术标准做好稳定安全操作，此外若钻孔时发现障碍物要立即停止作业，向上级汇报，并同设计人员商议后合理解决，最后灌浆时要对浆液材料和灌注过程进行严格的监督，保证浆水不混杂，配比合理，调整灌注的速度和均匀性，控制好灌浆量，确保锚固质量，使锚的两端分别与挡土墙、桩柱和土层相连，从而发挥临时支护作用，保持土层的稳定，也可作为建筑物的永久性基础。

3.3 地下连续墙支护施工技术

地下连续墙是在地下基坑的内部以钢筋混凝土为主材搭建的连续挡土墙体结构，施工技术要求较高，是一种较为理想的防护措施，可以为整体建筑结构提供强劲的支撑力，且施工时只要合理处理废浆就不会对周边环境产生较大负面影响，非常适用于松软地质、对沉降要求相对较高的工程项目[5]。其技术的要点在于要考虑施工地质结构的差异性，注重对支护结构稳定性全面分析，施工时要安排专业的操作人员，选择合格的水泥等原材料，根据实际情况加以设计各原材料的比例，并合理控制导墙深度，规范浇筑施工，从而形成一个完整且强度合格的连续墙结构，此外还要加强对完工的连续墙体的性能和荷载测试，从而稳定有序地推动整体的施工进程，以取得理想的施工效果。

3.4 土钉支护施工技术

土钉支护技术较为常见，施工时主要以加固土体混凝土和密集的土地为依托，借助土体和土钉之间的作用来达到强化效果，以便抵挡土的压力和其他的作用，如避免土体在弯矩和拉力作用下出现变形。这种支护结构柔性好、施工简单，在基坑边坡加固中应用较多，可以明显改善边坡土体稳定性，避免边坡土体在较大的压力作用下失稳。在实际应用时首先要确定土钉的强度和拉力，然后根据图纸做好相应的标记，钻孔并将土钉钉入土体内合适深度，之后注浆补浆，介入铁丝网进行挂网，焊接铁丝与钢筋架，通过土墙体的加筋固定和护面形成支护结构，并严格按照施工标准通过土钉拉拔试验来保证土钉强度和抗拔力达标，从而确保土钉支护结构能够切实发挥作用[6]。

4.当前基坑支护施工中存在的主要问题

随着建筑行业的迅猛发展，工业和民用建筑项目的施工水平和技术不断提升，相应的基坑支护技术也得到了普及与应用，相关技艺水平在不断提高。但从目前的工民建项目实际施工中发现，基坑支护技术施工还存在一些不容忽视的问题。

4.1 基坑支护技术在施工设计上并不完善

不同城市的水文地质情况差异较大，需要设计者结合当地实际进行施工设计。但在工民建项目的设计中，设计人员由于经验有限、对当地的地质情况了解不够，以及对施工长周期中可能存在的变化性因素考虑不足，导致在设计上存在一些失误。例如，设计时对边坡角度的计算失误可能会导致出现非常严重的安全问题，需要得到进一步的重视。

4.2 基坑支护施工技术不够完善

现阶段的基坑支护施工技术由于会受到诸多因素的影响，整体基坑支护施工技术的水平还无法完全适应工民建建筑的质量要求，相关技术规范还需要进一步优化，技术标准还需要进一步统一，难以完全适用于复杂的工民建施工项目的个性化、多样化要求。这在一定程度上影响了支护技术有效发挥其作用和功能，也影响工民建项目整体施工的地下施工环境和项目安全质量。

4.3 基坑支护施工的外部环境较为复杂

特别是在一些大城市中，由于高层建筑较多，基坑的深度不断增加，地下水的水位也在不断升高，对基坑的开挖和支护产生影响，如果处理不当，会在施工中出现漏水、渗水问题，影响整体施工的进度并增加施工难度。此外，市区内存在保障人们生活的大量的公用设施，其中复杂的管线也较多，在工民建项目施工中，有时很难对周边情况完全掌握清楚，对自然条件和实际地下情况也较难做到精准地探测，这些都给基坑支护的施工带来了许多的不确定性。

4.4 工民建项目的施工管理不完善

一些企业还没有认识到高质量与高效率的管理是确保企业保持长远发展的关键，没有处理好眼前利益与长远发展的关系，往往关注于企业在一个项目中的利益得失。而基坑支护由于需要投入的资金较多，一些企业往往会对施工预算进行缩减，反映在对基坑支护施工的设计方案重视程度不够、检查把关不严，容易造成设计上出现一定的缺陷。在基坑支护施工过程中，一些企业对基坑支护施工的组织能力不足，对进度的控制不强，对施工中的监管不到位，这些也造成了一定的安全隐患。

4.5 施工人员的素质参差不齐

任何施工技术的主体都是施工人员，施工人员素质的高低直接影响工程质量的水平。在基坑支护技术施工中，还存在施工人员素质参差不齐、安全意识薄弱、技术水平不高的问题。有些施工人员的责任心不强，在施工中的操作不够规范，影响整体施工质量下降。有些施工人员对于基坑支护技术的相关知识不够了解，对相关技术掌握得不够熟练，在实际操作中很容易出现差错，对基坑支护施工的安全性和有效性产生了不利影响[7]。此外，一些施工人员的安全意识不足，在施工中违规操作，不仅影响了自身的身体健康乃至生命安全，而且影响了其他施工人员的工作积极性，使项目整体的安全性难以得到保证。此外，在基坑支护的具体施工中，多种无法人为控制的因素也会影响基坑支护的施工效果和质量。

5.优化基坑支护施工技术的主要途径

5.1 不断完善设计方案，着力减少设计缺陷

在工业和民用建筑项目施工中，一个好的施工设计是组织施工的纲领性文件，它对项目整体的施工材料、施工方法、人员安排、组织实施等进行了详细的规定，不仅有利于公民建项目施工的顺利开展，而且可以为企业管理人员进行项目过程中的监督管理，提供指导和帮助。可以说，一个好的施工设计方案可以有效提高施工的质量、效率，起到事半功倍的效果。基坑支护施工也应当注重施工方案的优化设计。在施工前，应当让具有过硬设计基础知识和设计经验丰富的设计人员对基坑支护施工进行整体设计。在设计时要注意充分对当地的地质情况和项目周边环境进行调研，在施工方案的设计中，要进一步结合施工现场的实际情况，对所需的支护技术进行考量与选择，确保方案准确、翔实、完整。同时，要对基坑支护施工中相关的影响因素和施工中的重点、难点进行初步研判，并制定可行的解决方案。在设计方案交稿前，要对其中涉及的数据进行进一步的核对，尽可能减少设计中容易出现的缺陷。

5.2 做好基坑前期开挖控制

（1）基坑工程多采用随挖随护的施工方式，开挖施工也主要以机械和人工配合的方式进行，为了控制开挖标高，机械开挖至接近深度时，应改为人工对基坑四周、底部进行修整，从而减小开挖深度误差。

（2）为了保证开挖施工顺利进行，同时不影响支护工程质量，应根据具体的情况选择合理的开挖方式，如选用分层开挖模式，可以及时将开挖出的土石方运走，避免堆积在基坑周围而埋下安全隐患，同时也能避免现场尘土飞扬。

（3）要做好施工监测和安全防护，根据支挡结构监测结果控制好开挖速度，同时可以采用挂网喷射砼方式来保证基坑开挖面的整体性[8]。

（4）边坡开挖时要对基坑周围围护结构进行放坡处理，根据开挖地点的地质条件及开挖施工参数合理确定边坡尺寸、施工方案，对坡度问题进行技术交底，提高土方开挖的质量与安全。

5.3 严格审核基坑支护施工专项方案

首先，要加强基坑支护施工的勘察管理，组建专业的勘查作业人员，并为其提供基本的工程建设资料，如施工所在地的地下和地面基础设施、建筑的建设情况，路面交通和与地下相连的管道管线情况，然后结合设计要求和相关依据规范制订严密的勘察计划，进行精确的勘察，为基坑支护施工提供科学和可靠的参考依据。其次，图纸审查单位要严格审查勘察报告，并认真进行分析，以便于施工团队能够精确地掌握施工区域的地质及水文情况和特点。最后，要完善支护施工方案设计，不可一味照搬，而是要认真分析当下的施工现实情况，制订适合该工程的专项施工方案，按照规定的危大工程方案内容进行编制、审批，组织专家讨论，对关键施工部位和各施工要点进行设计强化，提出合理的建议，以此提高基坑支护技术的适用性和实用性。

5.4 合理选择支护技术，不断提高施工水平

随着支护实践的积累与技术的成熟，基坑支护技术在不断地发展与提升。针对各地的不同地质类型，应结合具体情况采取适宜的支护技术。

（1）土钉支护，即在基坑的坑壁立面插入细长的杆钉并向孔内注浆，然后在坑壁表面铺一层钢筋网，使其与钢钉进行连接，最后在坑壁的表层喷射一层混凝土，从而形成一个支护结构，达到稳固的目的。这种支护方式适合地下水位较深、基坑开挖深度不大的情况。

（2）排桩支护，是指沿着基坑的侧壁排列支护桩，使支护桩与冠梁、锚杆、支撑等组成的一种支挡形式。常用的形式有三种：①悬臂式排桩。②排桩加内支撑。③排桩加锚杆。排桩支护适宜基坑较深的情况，而且这种支护技术的可操作性较强，能在有限的空间中提高桩身的承载能力，并且施工过程中的沉降量较小，应用非常广泛。

（3）土层锚杆支护，是指将锚的一端置入土层中，另一端与挡土和桩柱相连接，从而起到支护土层、防止土层沉降、位移的作用。这种支护形式操作起来较为简单，在造价上较为低廉，并且在拆卸时也较为灵活方便，因此得到了广泛应用。但要注意检查锚杆的质量，确定好锚杆的位置，并保证灌浆均匀，用量符合规定。此外，在当前的基坑支护技术中，连续墙支护、拉锚式支护、逆作拱墙等也是较为常见的支护形式。在施工中要明确各种支护的技术特点和适用情况，进行择优选择和综合应用。同时，在注重绿色发展的今天，工民建项目施工也应主动顺应时代对绿色环保施工的要求，将绿色循环的理念贯穿于项目的施工过程中，积极探索高效、经济、循环、环保的基坑支护技术。