工民建中深基坑开挖与支护施工技术分析

郑宝霞

【摘要】我国近年来国民经济得到快速发展，工民建施工大规模建设，深基坑施工不断增多。本文针对工民建中深基坑施工开挖和支护主流技术特点进行分析，以施工实例应用进行说明，提升新时期深基坑施工技术水平。

【关键词】工民建;深基坑开挖和支护;施工应用;特性;措施

1、引言

我国在新时期下国民经济各行各业得到充分发展，工民建在近几年发展迅猛，成为城乡建设重大支柱产业之一。随着大量高层建筑投资建设，深基坑施工在工民建中越来越常见，在不同的地下空间中进行深基坑的开挖和支护困难较多，施工现场中不可预见性风险因素多，施工单位除了选择安全系数高、施工工艺合理的开挖和支护技术，现场专业的深基坑监测也十分重要。因此，工民建中对深基坑的开挖和支护的作业不同工艺，需要施工单位熟练运用并不断改进工艺，以保障深基坑的施工质量。

2、深基坑开挖和支护技术时代特征

深基坑开挖和支护技术在不同施工環境中需要对应的工艺，当前主要的技术特点有如下几个方面：

2.1开挖基坑施工深度不断扩大

近年来城市建设规划不断扩展，高层建筑投资建设大量增加，工民建厂房也在扩大，地下空间利用功能扩展性越来越强，在有限的城市空间中发展多种功能的综合体，工民建工程产品利用综合最大化，导致开挖和支护的技术难度不断增加。

2.2深基坑开挖技术难度大

在新时期实施深基坑开挖过程中，施工开挖与相邻地铁、密集型商场、高大建筑物、保护性历史文物距离过近，遇上开挖土质复杂时如粘土、淤泥、回填砂、石块和建筑垃圾等复杂地质及地下水丰富的情形，开挖过程中在超深情况下如何采取多种形式技术措施降低对周围建筑物的正常影响，控制超挖、防范基坑周边建筑出现失稳等，这类施工环境极大地增加了开挖和支护的技术难度。

2.3开挖、支护技术需要联合多种不同手段

深基坑与普通基坑相比，既要考虑对周边道路、建筑、管线的影响，也要考虑到土质物理性能、降排水手段等多种因素，从安全可靠、经济合理、施工简便进行整体研究，仅靠单一技术手段难以完全达到开挖、支护技术最佳效果，通常需要联合多种形式手段才能满足施工要求和满足设计性能指标。

2.4施工条件受自然环境、气候影响大

施工开挖深基坑往往面积范围比较大，工民建高层建筑开发规模通常连成一片施工，深基坑深度过大时很容易受恶劣气候影响，容易出现周围建筑或道路沉降过大、地下水流失过多的现象，一旦遇上恶劣的天气如连续不断的暴雨、大雪、台风等情况，深基坑内部的土体成分极易出现变化，支撑结构失稳危险性急剧增加，需要施工单位及时采取防范性基坑坍塌的加固应急措施。因此，如何在复杂自然环境和长时间暴露在不同气候变化的基坑保持周围建筑物实现安全稳定，成为施工单位需要面对的重要技术性难题。

3、深基坑开挖和支护技术实例应用

工民建深基坑开挖和支护施工技术应用较广泛，常用支护方法有土钉墙、排桩支撑、水泥深层搅拌桩、钢筋混凝土桩、锚喷支护、钻孔灌注桩挡墙等，下面以舜宇路北侧、中山北路西侧地块工业研发用房项目（一期）地下室基坑工程为实例说明深基坑开挖和支护技术综合应用。

3.1工程概况

项目总建筑面积为149218.7m2，一期建筑面积56624.5m2。主要建筑物包括1幢10F小高层办公楼、3幢5F多层办公楼、8幢2～3F办公楼及地下室。

基坑形状不规则，基坑东西向长约250m，南北宽约78m，开挖面积约为14683.8m2，围护延长约706m。基坑挖深为4.5-6.0m;电梯井1.70m，垫层厚度按300mm计算。场地上部浅层孔隙潜水赋存于地表下杂填土及下伏粘性土中，杂填土层土体松散，粘性土层透水性较差。基坑坑底主要为第2-1层，该层土为淤泥质黏土层。

3.2基坑特点情况分析

施工单位项目部组织专业技术人员针对基坑勘察报告进行初步分析，基坑挖深6.0m，安全等级定为二级。场地周边环境较狭隘，南侧邻近舜宇路，地下室侧壁距离红线最近约9.0m，场地周边有大量重要的电缆管线及主干道路，地下室东侧和北侧均有架空220V高压线，地下室侧壁距离管线最近约118.3米，基坑对周围市政道路变形要求较高，要做好防失稳和防沉降保护措施，基坑附近注意高位工程桩保护。

地下室基础开挖施工时有可能会出现渗水现象，开挖时应提前做好基坑隔水。第2-1层的淤泥质黏土是基坑内部土体重要影响层（图1），直接影响到基坑的整体稳定性，也会导致基坑底部土层隆起，且土层透水性不佳，需要采取降排水措施。基坑选用预应力管桩或钻孔灌注桩施工完成后，其孔隙承压水往往会沿桩土界面上升，在桩基周围形成出水点，对桩的承载性能及基础施工会有一定影响。见图1

3.3深基坑支护综合性为基础出发点制定技术方案

项目部技术部门制定深基坑支护方案以安全稳定、经济适用、施工简捷为基础出发点综合考虑支护系统技术方案，熟悉并深入理解工程地质勘察报告、图纸、气候、出入土路线、地下管线等资料，验算后确定支护系统。

项目部根据不同支护特点进行分析对比，比选不同的支护工艺如下：

（1）大放坡支护施工工艺

选择大放坡支护工艺，施工无需另外设置支撑系统，直接挖土施工方便，施工时间较短且速度快，直接开挖支护工程成本造价低，大放坡施工对基坑周边环境条件要求高，本工程基坑地下室周围分布较多的高位工程桩，现场不具备大面积卸土放坡环境，因此大放坡工艺方案不适宜采用。

（2）土钉墙施工工艺

常规深基坑选择土钉墙施工工艺较多见，土钉墙施工工艺按照基坑坡度、开挖深度需要提前做好基坑排水设施和现场地下管线保护，土钉墙现场施工作业噪音小，工程投入成本少，无需特别支护结构设置，挖土简单，施工方便，支护速度快。本工程基坑坑底主要为第2-1层，该层土构成为淤泥质黏土层，土质条件差，加入开挖地下室分布的工程桩为高位，地下管线保护难度要求高。因此，要确保基坑高位工程桩稳定性和安全性，不考虑采用土钉墙施工工艺。

（3）排桩支撑（或桩锚）施工工艺

排桩支撑（或桩锚）施工工艺主要优点是对基坑控制失衡变形能力较强，在土质条件较差可适用，对周边建筑物及市政道路影响比较小，放坡条件不高可以大大节省施工开挖场地。工艺缺点施工工序较多，现场作业不方便，施工时间较长，投入劳动力、机械设备多，工程成本较大。本工程土质淤泥质黏土层为主，土质差，开挖深度难度不大，从现场施工安全性和工程投入成本综合考虑，本工程可采用排桩支护施工工艺。

综合多种施工工艺分析，保证基坑施工开挖期间周边道路、管线及基坑内外工程桩安全前提下尽可能节省控制工程成本，保证施工机具投入条件下选择SMW工法桩+内支撑支护形式，有利于控制基坑变形，而且应用这种支护方式在附近周围地区大量实施应用效果较好，技术比较成熟容易控制基坑质量。

3.4 SMW工法桩施工工艺应用

本工程深基坑支护采用φ650@450三头水泥搅拌桩，内插H型钢的SMW桩，嵌固深度12.5m，经过验算，抗滑安全系数Kh = 1.861满足设计安全要求。水泥搅拌土的试块每隔24h每台桩机均要做一组。按照试验室比例进行水泥浆配制，完成后的使用时间不超过2h，前后搭接施工的相邻搅拌桩施工时间时不能超过10h，控制连续浇灌时间，避免出现施工中间停顿造成水泥搅拌桩施工冷缝现象。

成桩采用二次搅拌二次喷浆工艺，提前开挖沟槽接收返流水泥浆液，开挖前基坑内部预降水直接达到坑底，对上行提升和下行钻进的水泥浆灌入量进行精密计算，泥土搅拌过程中下沉或提升速度不能过快，控制在0.5m/min左右，避免造成水泥桩搅拌不均匀现象。

针对SMW工法容易出现的质量通病，项目部配备经验丰富的SMW工法专业劳务队伍和精心保养的水泥搅拌机械设备，科学实施预防质量通病控制措施：控制好的水泥浆液的配合比符合质量要求，浇灌搅拌水泥桩时间连续不间断，制作完成的搅拌桩2h内插入已均匀涂好减摩剂的H型钢，注意控制H型钢平整度、垂直度指标，控制桩中心偏位在40mm以内，型钢拔出后的空隙及时回填灌浆，基坑开挖后及时设置支撑。

3.5基坑挖土施工

基坑内开挖到底板垫层标高后，挖掘机在基坑四周挖到5m宽时，设计标高200—300mm后的12h内马上进行垫层浇筑，待达到一定强度后使用刚性支撑再进行局部地梁施工。开挖过程中注重实施信息化现场基坑变形、沉降监测，专人定时记录并及时反馈。

3.6基坑内部降水、排水控制

基坑内部设置自流管井降水。排水由坑外和坑内组成，坑外排水注意避免雨水大量流入基坑，设置大功率潜水泵，坑外排水间隔15m砖砌排水井，排水蓄沟沿基坑四周连通，坑内排水间隔15m砖砌集水井，排水盲沟连通后用水泵排出积水。

结语：

随着我国工民建施工项目不断增加，深基坑作業逐渐成为常见施工任务，施工单位依照现场具体情况科学筛选深基坑开挖和支护施工工艺，针对不同施工环境综合应用实施专业化基坑支护，保证现场降排水设施正常运转，注重基坑变形科学监测，做好现场应急处理预案，不断提升深基坑施工技术应用水平。

参考文献：

[1]吴水熙.建筑深基坑支护及土方开挖施工技术探讨[J].住宅与房地产，2020（07）.

[2]郑银忠.建筑工程中深基坑支护施工技术的应用分析[J].建筑技术开发，2019（12）.

[3]林胜敏.工民建中深基坑开挖与支护施工技术分析[J].建材与装饰，2019（12）.