对建筑工程深基坑支护施工技术探析

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　　摘 要：在建筑基坑工程中，为了确保深基坑施工的安全性，一般会采用基坑支护施工技术。文章作者根据自己多年来的工作经验，在分析建筑工程深基坑支护施工技术的基础上，提出了优化和强化支护施工技术一些措施，供大家参考。
　　关键词：深基坑；支护施工技术；技术控制
　　在现代大型建筑深基坑施工过程中，由于基坑周围土层不够稳定，容易发生坍塌。为了确保施工工人的人身安全和便于基坑后续施工工序的展开，需要进行支护结构的施工。而随着建筑深基坑施工的进一步发展，支护施工技术愈加显得重要。因此，建筑工程施工单位应当积极探讨各种支护施工技术，并加强施工技术控制，确保支护结构的施工质量。
　　1 建筑深基坑支护施工技术的类别分析
　　随着深基坑施工技术的不断发展和完善，支护施工技术体系也在不断地健全中。从当前情况看，根据建筑工程不同的特点，支护施工技术也分为了不同的类别。下面，本研究对一些常用的建筑工程深基坑支护施工技术进行了详细介绍。
　　1.1 钢板桩支护技术
　　所谓钢板桩支护技术，主要运用工程专用的钢板，来构建支护结构。为了便于钢板之间的衔接，一般会将钢板做成等腰梯形的形状，边沿部分比其它部分略薄，而且在梯形钢板的四个角都有一个螺孔，便于钢板的安装施工。从总体情况看，钢板桩支护结构的核心构件，就是由一块块梯形钢板连接在一起形成的钢板墙，“粘贴”在深基坑的四壁，来实现防掉土、防坍塌、防渗水的目的。此外，为了进一步提高钢板墙的防护能力，往往在钢板墙施工完成后，还需要用钢管架设几道内挑式钢管梁，来改良钢板墙承压能力，从而提供更大的安全保障。钢板桩支护技术发展时间比较早，技术也相对成熟，在一些基坑深度大于5米的建筑工程中应用非常广泛。不过，这种支护技术有两个亟待解决的“难题”，一个是钢板的定位问题。由于在支护结构施工方案形成后，对每一块钢板的位置都有精确地标注，要求钢板的施工位置不能出现较大的误差。在实际施工中发现，实现钢板的精确定位非常困难，不仅需要大量地放线，还需要打桩机的严密配合。该问题的存在，在一定程度上限制了钢板桩支护技术的发展和应用；另一个是施工过程对周围环境的扰动比较大，容易在钢板墙完成之前就导致坑壁坍塌，因此有一定的危险性。
　　1.2 深层搅拌水泥土桩支护技术
　　不同于钢板桩支护施工技术，深层搅拌水泥土桩支护结构施工的着眼点并不在基坑壁的外表面，而是通过对一定深度的土层进行加固施工，以此来防止基坑壁和底层的坍塌和渗水。特别在一些软土地区建筑工程或者水工建筑深基坑施工过程中，深层搅拌水泥土桩支护技术的应用非常广泛。这种施工技术主要运用水泥打制出来的浆液，并利用大型搅拌机深入到土层中，将水泥浆灌入后进行强制搅拌。在干燥后，就能够形成一层粘性较强、硬度较大的水泥土墙体。这层墙体的厚度一般在30厘米左右，不仅能够挡土，还具备非常强的隔水能力（这也是它在水工建筑工程基坑施工中广泛应用的主要原因）。不过，由于该种支护施工技术施工过程对周围的环境扰动非常大，只能在基坑深度不超过3米的情况下应用，从而限制了它的应用范围。
　　1.3 柱列式灌注桩排桩支护技术
　　柱列式灌注桩排桩支护是指利用适当的柱列式间隔形式来布置钢筋混凝土挖孔、钻孔灌注桩，用具有较好刚度的桩列式灌注桩来作挡土结构。这种支护施工技术的应用也非常广泛，特别在基坑深度大于5米的建筑工程中，能够发挥出非常理想的防护效果。一般情况下，施工单位首先需要详细勘察基坑施工现场，特别是掌握基坑壁的内倾角度、抗扰动能力、受力分布和基坑四壁的总面积等数据，然后再详细分析数据的基础上，规划挖孔和钻孔和位置；其次，在标注好打孔的位置后，需要用打孔机进行打孔，采取边打孔边灌浆的方式，同时掌握好打孔的速度；最后，在各个桩位施工完成后，在一些关键位置，还需要进行二次灌浆，以此来增加灌注桩排桩的防护能力。特别需要强调的一点是，柱列式灌注桩排桩支护施工过程中，务必要采用稳步施工的方式，尽量保持一个施工点，不要多点施工，以免扰动过大导致基坑壁的坍塌。此外，除了上述几种施工技术之外，常用的支护施工技术还有联合防护网结构技术、土钉墙支护施工技术以及旋喷桩墙支护技术等。在实际工程中，并非只应用某一种支护施工技术，而是往往采用联合施工技术的方式，来最大限度地确保深基坑的施工安全。
　　2 建筑工程深基坑支护施工技术应用分析（以土钉墙支护技术为例）
　　2.1 施工前准备
　　施工前准备工作做得好坏，将直接影响到施工质量。一般情况下，在土钉墙支护技术施工之前，需要做好一系列准备，包括深基坑开挖地点的土层勘测、开挖方案的确定、土钉位置的分布以及防扰动措施等。特别需要注意的是土钉的除锈与磨尖工作。如果土钉生锈或者尖端钝化，在打钉过程中就很容易将钉子打弯，甚至打断。此外，为了加强施工安全管理，应划定施工区，拉上警戒线，严禁无关人员特别是车辆随意进入施工区域。同时，基坑挖掘机械应放在预先设置好的位置上，不要胡乱变换位置，以免扰动基坑壁引发坍塌事故。
　　2.2 基坑的开挖
　　基坑在开挖之前，需要制定详细的施工方案，特别是要根据施工图纸，精确标注开挖点和基坑的分布线。在挖掘过程中，应采用从中间向四周的开挖方式。同时，在基坑的边缘位置，大型挖掘机械不宜发挥，这时应采用小型施工机械或者人工开挖的方式。特别是在基坑壁的处理过程中，最好用人力小心地进行垂直处理。
　　2.3 土钉打孔、制作
　　在打孔之前，需要进行放线。其目的是确定土钉的基本位置，确保土钉的有序分布。同时，土钉孔应用专用的打孔机进行。为了确保打孔的质量，应将打孔机的钻头的直径调到和土钉直径相同或者基本接近。只有这样，土钉才能够顺利进入基坑壁。此外，为了在最短时间内将打入孔内的土钉固牢，注浆管应随土钉进入孔底，在钉子进入土层的同时水泥浆就能够即刻发挥作用。 　　2.4 土钉的焊接
　　为了进一步增强秃顶的防护能力，便于挂网，还需要对土钉进行焊接。一般情况下，主要是为土钉焊接托架的方式，来增强土钉的抗扭矩力。在焊接过程中，特别注意的一点是消除残余应力。一般土钉的直径比较小，如果残余应力过大，非常容易造成土钉焊口的开裂甚至造成土钉断成两截。例如，可以采取快速焊接、点焊或者二氧化碳保护焊的方式来消除残余应力，效果极佳。
　　2.5 注浆
　　首先是水泥浆的配置，为了使得土钉支护体系能够有效发挥出挡土、防渗水的作用，又不至于多基坑壁造成过大的影响，一般情况下将骨料和水的比例控制在100：45左右，同时为了缩短初凝时间，还应当适量加入速凝剂；其次，在灌浆过程中，为了防止浆液对基坑壁形成冲刷作用，应适当调小灌浆压力，一般控制在0.3兆帕为宜。但也不能过小，否则浆液就很难顺利灌入土层了。此外，为了提高灌浆质量，浆液应当随用随制，以免浆液长时间放置后变质。
　　2.6 挂网
　　这里的“网”，主要指的是钢丝网或者尼龙网。在挂网的选择过程中，既要控制好网孔的大小，又要控制好网丝的粗细，实现最小的成本换取最佳的防护效果。此外，在挂网过程中，与土钉的接触部分应用钢丝固定紧。特别在挂网的四个角部分，应使用带弯头的粗钢筋固定。
　　3 建筑工程深基坑支护施工技术的优化分析
　　3.1 支护结构体的优化设计
　　在现代深基坑施工中，常用的支护结构体由混凝土挡墙、钢筋防护网、防护桩等构成。特别在一些大型建筑工程中，所应用的支护支护结构体更为复杂。而支护结构体越复杂，则造价越高，施工难度也越大。因此，很有必要采用适当的优化技术进行优化。在实施优化设计之前，首先要确定支护方式。支护方式有联合支护方式与单体支护方式之分。在具体选择时，须依照实际情况而定。一般浅基坑多用单一性的支护方式，而深基坑则多用联合支护方式；其次，在支护方式选定后，可以采用整体补强措施来进行优化，以增强支护结构体的可靠性。根据受力分析和大量工程监测资料表明，支护桩桩顶位移、桩身变形以及桩身钢筋应力都是中间桩大，在基坑拐角附近（约l/5基坑边长处），支护结构受力较小，可适当减小桩长配筋数量或采用单排桩与双排桩混合形式；对于钢筋笼易控制的人工挖孔桩，可采用单面配筋以减小配筋数量。此外，基坑的拐角处属于比较脆弱的部分，同时也是在搭建支护结构体时容易忽略的部分。虽然这种忽略并不起眼，但“千里之堤，毁于蚁穴”，很多深基坑的坍塌事故均是基坑拐角处未应用支护结构体进行防护造成的。因此，在支护结构体施工时，可以在这个节点设置斜撑，施工费用不高却可以取得令人满意的防护效果，可以说是一种非常实用的优化设计方案，值得进一步推广应用。此外，还可以应用土体补强的方式，来优化支护结构体。而且，这种优化更应该被称为简化（简化同样是一种重要的优化措施）。其原因就在于土体补强针对的的基坑土层，而支护结构体恰恰是为了防范土层过于松散而引发的坍塌。故而，如果土体得到了加强，就可以大大优化防护支护体的结构，节省大量的工程资金。而具体的补强措施是可在基坑开挖前一定时间（加固土体的硬结时间）内，对支护结构被动区进行加固。加固的形式有格构式暗撑、齿形暗扶壁和暗墙、微型、高压注浆等。
　　3.2 施工工艺的优化
　　施工工艺虽然不能直接作用于支护结构体的优化，但是如果采用高效的施工工艺，就能够最小限度的扰动土层结构，从而间接加强了土层的强度，最终可以起到优化支护结构体的作用。而施工工艺常用的优化方式是开挖方式的优化。基坑开挖实际上是一种卸荷作用，这种作用扰动了场地初始应力场，土体的形变场也就随之调整。控制卸荷方式及卸荷速率，就可以控制基坑边坡土体变形量与变形方式，而后者与支护工程的结构及支护结构强度有着密切的关系。对于大型基坑，挖方量极大，如果全面开挖，则基坑周边暴露的时间很长，将产生过量变形。因此，在基坑开挖时，非常不适宜的开挖方式就是传统的硬性开挖方式。而采用新型的开挖方式如大基坑小开挖法，也即首先划定基坑施工范围，在该区域的中心位置标定开挖点，以此为起点逐步向四周开挖，从而最小限度地减小对周围土层的扰动，优化防护结构体；或者采用分段开挖的方式，将施工区域划分为数个小区域，分段同时施工，在增加施工效率的同时还能起到对支护结构体的优化作用。另外，盆式开挖方式也是常用的优化型开挖方案。它的开挖流程与大基坑小开挖方式差不多，不过是在施工区域的周围开挖，依次向中心推进的方式。
　　4 强化支护施工技术控制的措施探讨
　　加强支护施工技术的控制，是确保施工质量的有效方法。一方面，在制定施工技术方案过程中，一定要对深基坑的施工要求进行仔细研讨，并详细勘察施工现场，从而确定具体的支护方式。这就要求技术控制部门协同施工人员，深入施工现场，及时了解深基坑的实际施工情况，制定与之相适应的支护施工方案；另一方面，需要加强对支护结构施工现场的监管。施工监管部门可以在完善监管制度的基础上，采用信息化的监管设备，对施工现场进行实时监管，确保施工方案的落实和施工质量。
　　5 结语
　　总而言之，支护结构的施工质量，是发挥防护作用的关键。施工单位务必采取多种措施，加强施工质量控制。
　　参考文献
　　[1] 黄汉达.高层建筑深基坑支护施工技术探讨[J].城市建设理论研究，2011（22）.
　　[2] 郭敬宇.浅析建筑工程深基坑支护技术[J].城市建设理论研究，2011 （21）.
　　作者简介：陆培永（1977.01- ），男，工程师，MBA工商管理硕士，研究方向：建筑工程管理。
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