建筑工程施工中深基坑支护的施工技术研究

王栋梁

(山西八建集团有限公司，山西 太原 030027)

当工程项目开挖深度超过5m后，周围地质条件以及周围环境会变得比较复杂，此时需要通过深基坑的建设来维持土层结构质量。目前，基坑工程主要以基坑支护体系为主，在实际施工的过程中，要求设计人员深入施工现场，结合地质情况开展工作，同时利用多种施工技术来实施安全控制工作，保证工程建设质量。

1 深基坑支护存在的问题分析

首先，在深基坑支护的挖掘施工的过程中，由于需要不断的挖掘，使基坑周围的土壤出现了松动的现象，同时也会使土层结构发生位移，造成严重的坍塌。这就要求相关的工作人员在正式开始深基坑的施工之前，要对可能出现的各种问题进行全面分析，并针对不同的问题做好相应的处理预案，保证出现问题时，可以第一时间启动相应的应急预案将其有效的解决。如果在施工的过程中，出现的问题是之前没有预想到的，这种情况下，相关的施工人员需要立即停止施工，并组织相关的人员对问题进行研究分析，采取相应的处理措施后再继续施工。从而确保深基坑支护工程的顺利进行，在一定程度上提高施工的安全性。其次，在施工过程中出现坍塌事故的主要原因是在施工过程中在基坑的顶部有大量的堆放，造成严重的堆载，进而影响支护结构的效率，超过其原设计的支护能力。而且在目前的施工中，很多施工现场的场地都比较狭窄，这也就使得在施工中需要使用的一些材料无处存放，进而造成了基坑顶部过多堆载的现象，很多材料累积在基坑的周边，不仅影响到基坑施工的效率性，同时对基坑支护的安全性造成不利影响。对此，就需要在施工的过程中，必须严格按照设计的荷载标准，对基坑开挖深度进行合理设置，严格遵守相关标准要求。同时，地下水位也会影响基坑支护的施工，由于不均衡的地下水位，在一定程度上会对支护的作用产生很大的影响，在很多的施工过程中，常常由于没有及时关注地下水位的升降变化，进而使支护结构质量下降，无法正常发挥支护的结构效力。因此，在施工的过程中，一定要每日实时的对地下水位的升降变化进行关注，并对其进行严格的监测，做好相关的数据记录，从而使基坑的施工更加顺利，有效保证支护结构的安全性。最后一点是在施工的过程中，没有按照正确的次序进行土方开挖，这样也会使支护结构出现相应的安全问题，在一般情况下，一些施工单位为了工期不延迟，经常会出现超挖的情况，这种情况会对支护结构的受力产生很大的影响，其不均匀的受力就会影响施工的安全，甚至是出现骤增现象，严重威胁支护结构的安全[1]。

2 工程概况

以某建筑工程项目为例，施工平面呈梯形，整体面积为17 140m2，工程主楼地上11层，地下2层，裙房地上3层，主楼为框架剪力墙结构，裙房为框架结构；主楼地基处理采用CFG桩复合地基。基坑开挖底标高-12.17m，有效坑深为11.57m。主楼开挖深度11.37m，裙房开挖深度11.57m，土方开挖范围位于第1～4层土，基础结构位于第4层土。基坑东西北侧安全等级为二级。场地地下水类型为潜水，初见水位位于8.90～12.00m之间，稳定水位埋深介于8.50～11.60m之间，综合考虑工程地质条件、基坑开挖深度和周围环境条件，基坑支护主要采用上部采用土钉墙支护，平台以下部分采用SMW工法桩(兼作止水帷幕)+两道预应力锚索，局部采用钢筋混凝土灌注桩。

3 建筑工程深基坑支护施工技术要点分析

3.1 土钉墙支护技术

土钉墙支护技术是深基坑支护施工中非常常见的一种技术工艺，在地基工程中得到了广泛应用，不仅施工操作比较简单，施工效率较高，可将施工成本控制在合理范围内，同时可逐渐降低土方开挖量，放坡系数逐渐下降，保证了整体的支护效果，因此非常适用于现代深基坑支护工程中。通常深基坑在实际开挖的过程中，会在基坑侧面处设置1排细长杆件土钉，在基坑墙面处铺设1层混凝土，经过不断冷却后，自然土体、土钉以及混凝土会产生共同作用，产生比较大的压力，最终形成土钉墙支护。

在开始应用之前，要求专业勘察人员能够做好现场勘察工作，通过现场测量勘察对施工场地地质情况加强了解，主要收集施工区域处的地质水文情况，出具地勘报告。设计人员根据地勘报告及当地工程经验，计算出基坑逐点允许放坡宽度，对于施工材料数量进行确定，最终形成科学合理的土钉墙支护专项设计方案并通过设计论证。

施工单位深基坑施工论证通过且完成前期准备及监测点的布置工作后，可立即开展对基坑的开挖，要求采用分层开挖的方式。在土钉墙施工完毕，在每层土方开挖前，必须确保土钉支护强度达到设计要求后，开始下一层土方开挖。完成开挖后需要立即进行土钉支护，将钢筋网完成捆扎后，焊接加强筋将钢筋网与土钉进行连接，并及时在钢筋网表面喷射混凝土。在进行开挖的过程中，要重视对土钉墙支护结构的保护，尽可能避免对支护结构周围土层结构的破坏，控制住土体的初始位移情况，将土钉墙开挖宽度控制在30m以内。在边坡修整过程中，可采用人工吊线方式进行挂线定位，对基坑边坡进行修整，为后续混凝土喷射过程提供便利。如果边坡土层含水量相对较高，可在边坡处插入水平排水过滤网，留设泄水孔，将过泄水孔距设置为3m左右，而排水管的长度控制在600～800mm之间。边坡修整完成后，为防止因土体长时间处于无支护状态，出现局部坍塌，可先在表面喷射1层水泥砂浆，再进行后续土钉成孔作业。后续通过钻孔工作保证土钉的顺利安装，土钉设置对中支架，对中支架的截面尺寸应符合对土钉杆体保护层厚度的要求，以此方便注浆完成后增大钢筋与砂浆之间的握紧力[2]。

在灌浆阶段中需要注意：1)控制好周围环境温度。保证能够在正常压强环境下进行灌浆工作。对浆液的水灰比以及灰砂比加强控制，在制作浆液的过程中，可通过对膨胀剂的添加，使浆液与基坑土体之间的紧密程度更高，提高浆液的制作质量；2)采用搅拌机完成造浆。制备时禁止采用人工搅拌的方式，因为人工搅拌方式会影响到浆液制作的质量，影响到后续的支护效果；3)在开始注浆工作之前。需要提前对钻孔内废弃物进行清理，注意清理时用清水清理；4)在注浆过程中需要重视对注浆泵设备的应用。提前对注浆泵设备的压力进行调整后，采用高速低压的方式完成灌入，当浆液从孔洞溢出后，再直接转换成低速高压的方式进行，要求将孔洞中的气体完全排出注浆孔，当浆液液面下降时，应及时进行补浆。

3.2 土层锚杆支护技术

目前土层锚杆主要锚固形式是以砂浆灌入的方式为主，通过水泥砂浆的灌入将锚固体包裹住，与土体之间产生更大的摩擦力，从而提高施工的适应性。在应用土层锚杆支护技术的过程中，要特别控制好土体的成孔速度，如果成孔效率较慢，会影响到整体的施工效率，需要对成孔钻进深度进行严格控制，将钻进深度参数控制在合理范围内。目前在土层锚杆支护钻进施工中，具体可分成2种不同的作业类型，分别为干作业与湿作业2种。干作业方式需要控制好钻进速度，避免出现别钻问题，防止钻进效率的降低。湿作业方式是压水钻进成孔施工，主要作用是防止塌孔、减少沉渣，软弱土层可采用套管钻进工艺，防止塌孔[3]。

3.3 钻孔灌注桩支护技术

钻孔灌注桩工艺是建筑工程非常常见的1种工艺，同时在整个深基坑工程建设中扮演了重要角色。由于本次工程项目支护体采用SMW工法桩与钻孔灌注桩结合的方式。在进行该技术施工之前，首先需要完成对护筒的埋设，为防止在钻进过程中孔口出现塌孔以及脱落现象，可将护筒埋入到粘性土与砂土之间，要求护筒顶端到地面之间的距离为20～25cm之间，而实际孔洞内径要超出设计桩的内径，保证孔洞中心与桩位中心之间的重合，尽可能减少与桩位中心线之间的偏差，将护筒垂直度控制在合理范围内，按照工程标准完成对护筒的埋入。在此过程中需要重视对护筒的制作，可使用厚度超过8mm的钢板进行制作，整个护筒制作内径应当超出桩身本身的直径200mm。而在护筒埋设过程中，要求进一步强化护筒埋设的稳定性，护筒与基坑之间用粘土进行巩固，需要在表面铺设1层混凝土，防止在后续灌浆过程中出现明显的漏浆现象。制作护筒时要求在护筒顶部设置其它溢浆孔，方便浆液溢出后能够循环使用，降低施工成本。护筒埋设完成后做好钻机就位准备工作，将钻机底座进行稳固，防止钻进过程中出现位移和倾斜的现象，并控制好转盘中心以及桩位中心，降低后续测量误差现象的出现。

完成以上准备工作后，需要进行成孔施工工作，为防止桩身出现严重的偏移现象，要求控制好钻杆底部速度，对进尺速度加强控制，防止出现明显的桩孔倾斜现象。并在周围完成泥浆循环系统的设置与应用，通常泥浆循环系统包括：有泥浆池、沉淀池、循环槽以及泥浆泵等等，周围还应当配备各种排水设施。通过对泥浆巡航系统的有效利用，可实现对正循环成孔的钻进，钻进时需要控制好钻进速度，采用先慢后快的方式实现对水泵的精准控制。当水泵达到正常工作状态后，要加速钻机设备的钻进速度，控制好钻进参数。钻进过程中为减少晃动现象，需要对设备滑轮组钢丝绳以及水龙带松紧度进行加强设置，控制好泥浆比重。

钻机完成后需要立即开展清孔工作，当钻机设备转入到标准深度后，需要立即停止钻进工作，采用正循环换浆法对孔洞进行清洗。钻孔工作完成后利用成孔钻具直接进行，用清水对孔洞进行冲洗，注意清洗过程中将钻头设备拔出来，防止水进入到钻头内产生破坏，造成设备的损坏。要求清孔时间不能低于0.5h，且清孔泥浆的比重需要处于合理范围之内，此时可通过对泥浆颗粒的现象进行观察，如果泥浆没有出现明显的颗粒现象，则说明1次清孔工作能够完成。后续对混凝土浇筑完成后，需要采用有效措施对混凝土进行养护，比如浇筑完成24h后，需要立即开展洒水工作，并用草栅将混凝土表面进行覆盖，降低水分蒸发的速度，保证混凝土能够随时保持着湿润的状态[4]。

3.4 SMW工法桩支护施工技术

在开始施工之前，需要结合基坑实际支护情况完成对基坑SMW工法桩的设计，该工程项目经过多次研究后，决定基坑中间平台标高以下采用型钢水泥土搅拌墙(SMW工法)+二道预应力锚索支护。本工程三轴搅拌桩采用直径850mm@600；型钢水泥土搅拌墙中内插H700×300×13×24，SMW工法桩采用四喷四搅施工工艺。

完成对SMW工法桩的设计后，根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志。根据基坑围护内边控制线，采用小型挖机开挖1.2m×1.0m沟槽，并清除地下障碍物，开挖沟槽余土应及时处理，以保证SMW工法正常施工，并达到文明工地要求。垂直沟槽方向放置2根定位型钢，按型钢尺寸做出型钢定位卡，以保证型钢插入垂直度。规格为200×200，长约2.5m，再在平行沟槽方向放置2根定位型钢规格H700×300×13×24，长约18m，转角处H型钢采取与围护中心线成45°角插入，H型钢定位采用型钢定位卡。三轴水泥土搅拌桩应用套接一孔法施工，为保证墙体的连续性和接头的施工质量，水泥搅拌桩的搭接以及施工桩体的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。

在进行打入的过程中，三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度，喷浆下沉速度控制在0.5～1m/min，喷浆提升速度控制在1～2m/min，施工中需保持钻杆匀速转动，匀速下钻，匀速提升，并在搅拌桩底部2～3m范围内上下重复喷浆搅拌1次。浆液泵送量应与搅拌下沉或提升速度相互匹配，以保证水泥土搅拌均匀。并注入压缩空气在孔内使水泥土翻绞，使水泥与土能充分拌和确保成桩的质量。三轴水泥搅拌桩施工完毕后，在水泥土开始初凝硬化之前，吊机就位，吊起已验收通过的定尺H型钢。型钢表面需进行清理除锈，并在干燥环境下，涂抹加热融化后的减摩剂。型钢插入宜在搅拌桩施工结束后0.5h内进行，插入前必须检查型钢的直线度、接头焊接质量，防止后期拔出困难。型钢插入宜依靠自重下沉，也可使用带有液压钳的振动设备等辅助H型钢下沉，严禁采用多次反复插拔型钢下插。型钢拔出应在主体地下结构防水施工完成，地下室外墙与搅拌桩之间回填土完成后方可进行[5]。

4 结语

综上所述，结合工程案例，通过对深基坑支护过程存在问题的分析，对具体的技术要点进行概括总结。深基坑支护作为基坑工程中的重要组成部分，对后续施工建设产生重大影响，影响着整个工程建设的质量。为此需要进一步提高重视程度，提高设计理念，同时按照设计要求以及施工实际情况选择合适的技术工艺，提高施工效率，最终促进我国建筑行业的可持续性发展。