建筑工程施工中深基坑支护的施工技术

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　　摘 要：某基坑工程规模较大，应用的基坑支护技术相对多元化，采用喷锚支护+锚杆支护+地下连续墙+预应力锚杆支护+排桩支护，施工方案安全、可靠，支护方案经济、实用，下文以此为例，对建筑工程施工中深基坑支护的施工技术进行了详尽论述。
　　关键词：建筑工程;基坑支护;施工技术
　　中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）20-0118-02
　　自上世纪九十年代以来，我国建筑基坑工程技术就逐步发展，迄今为止，经历了二十余年的发展，基坑工程设计理念、施工方法有了深刻的变化，如今“环境保护”成为了基坑工程施工的主题，“理论+实践”也成为了基坑施工业界的共识。早期，基坑施工主要以“极限平衡法、卜鲁姆法、盾恩法、相当梁法”为主，但这些方法和基坑施工时土体、岩体的实际受力情况仍旧存在一定的差异，且不能够揭示土体、岩体的结构位移。大量基坑工程事故表明，“稳定性”是基坑施工必须考虑的核心要素，所以“滑动稳定性、抗隆稳定性、地下水涌出”等等因素成为了基坑施工中的主要因素。如今，工程建设“节地”趋势越发明显，建筑工程大多朝着“深、高”的方向不断发展，深基坑支护施工危险系数也在提高，所以必须系统性的梳理建筑工程施工中深基坑支护的施工技术，以为相关工作提供可靠的理论参考。
　　1 工程概况
　　某工程拟建场地位于市内开发新区，工程总用地面积约为16500m2，由一栋37层的塔楼和8层的裙房构成，地下建筑共3层，工程总建筑面积约120000m2，工程建设投资近7亿元。其中基坑施工面积为11500m2，地下室建筑面积约18200m2，基坑平面布置图为一个不规则的几何图形，开挖深度为13.5m[1]。为保证工程建设稳步推进，避免深基坑施工出现生产安全事故、质量安全事故，同时为降低工程建设造价、加快施工效率，决定本工程采用“喷锚支护+预应力锚索支护+超前钢管桩支护+深层搅拌桩”支护，工程中应用的支护技术方法较多，且工程施工质量要求相对较高，规模和国内多数深基坑工程类似，故具有较高分析探究价值。
　　2 工程基本情况
　　工程拟建场地为冲积平原，地面此前经过人工调整，为平坦且宽阔的绿化草地，四周无建筑物以及交通要道，“三通一平”施工基础条件良好。为保证工程稳步推进，在正式开始施工前，由专业地质勘测公司对地质条件进行了全面的勘察，从下而下，分别为：素填土、冲积层、残积层、红色上白垩系岩层。具体如下：
　　（1）素填土。人工素填土呈杂色、褐红色，整体质地疏松，含水量在25-40%左右，土质为粉质粘土、粉土、建筑生活垃圾，厚度为1.75-4.85m，平均厚度为2.75m;（2）冲积层。冲积层由中砂、粘土、粉质黏土构成，厚度为2.79-6.59m，顶板埋深为1.72-4.65m;（3）残积层。残积层由可塑性粉状粘土、硬塑土、坚硬状粉质黏土构成，厚度为1.15-9.25m，顶板埋深为5.85-9.35m;（4）红色上白垩系岩层。由中风化岩、强风化岩、微风化巖构成，岩层的起伏程度相对较小，为本工程下部基岩，其顶板埋深为7.86-17.46m。
　　拟建场地下部有少量地下水分布，其中孔隙水带有一定的压力，同时风化带中有少量的裂隙水，地下水水位年间变化幅度较小，主要依靠上部降雨渗透补足，其埋深约1.15-2.36m。
　　3 支护方案选择
　　本工程具有以下特征：一是本工程的施工面积相对比较大，基坑面积11500m2，所以不考虑用内支撑的方式实现基坑支护，所以采用喷锚支护+锚杆支护+地下连续墙+预应力锚杆支护+排桩支护，通过多种支护方式的综合应用来达到相应的支护效果;二是本工程地质条件以及周边施工环境相对比较好，地层结构也相对简单，上部基本由粘性土、素填土构成，下部为典型的风化岩层、残积层，不存在粉细砂、淤泥等，基坑支护条件良好;三是因为本工程处于室内新开发区，红线周边没有市政道路，道路和拟建场地的距离相对比较远，同时周边没有建成的建（构）筑物，在施工的过程中不会受周边环境所影响;四是本工程体量大，但是施工周期却相对比较短，工程旨在建成新开发区的地标，质量要求高[2]。
　　4 支护方案设计
　　边坡支护：边坡支护采用挂网、锚固、喷砼的方式实现，同时其中设置有深层搅拌桩，砼强度为C20，厚度为100mm，边坡支护下部设置有排水沟，预应力锚索角度为30°，YF=150kN，排水沟下部设置有超前钢管;深层搅拌桩：基坑止水帷幕设置有深层搅拌桩，其直径为600mm，深层搅拌桩的搭接长度为150mm，搅拌桩在基坑四周循序布置，里排搅拌桩内设置有超度为15m，直径为108mm的超前钢管，钢管按照1m的间距水平排列，土钉设置有9排，按照距离1400mm垂直排列，从上至下，土钉的长度（m）分别为18、20、18、16、18、18、15、12、9，所有土钉的倾角都为15°，所有土钉的直径为25mm。面层钢筋采用200mm×200mm的方式双向布置，为有效控制基坑变形的问题，在基坑局部设置有预应力锚索，预应力锚索和土钉（第五排18m土钉）交叉间隔布置[3]。
　　5 深基坑施工
　　5.1 基坑开挖施工
　　本工程土层的持力性相对比较差，为避免在施工的过程中土体的流变性失去控制，避免基坑滑坡，危及设备、人员的安全，根据“时空效应”原理开挖基坑。“时空效应”原理同时考虑到基坑支护结构的变形问题和基坑支护结构变形和周边地层之间的相互关系，协调开挖的空间尺度以及开挖程度。本工程施工过程可用“分层、分块、对称、平衡、限时”五个词概括，国内外大量基坑施工案例都证明了“时空效应”原理的实用性以及高度适用性[4]。
　　本工程基坑施工面积大，分块开挖是利用“时空效应”来对土体变形进行有效控制的基本措施，这不仅仅是在稳定性层面上来协调施工方法，同时也有利于提高施工效率，控制基坑的暴露时间。主要方法为“分层盆式开挖”，在开挖的过程中首先开挖基坑中央的土体，然后根据实际情况，在坑边留置一定的“盆边土”，利用“盆边土”的“反压”作用就能够有效的控制基坑变形。在“底板支撑”、“中央支撑”完成之后，可根据“对称、平衡”的原则，以15m左右的分段循序开挖“盆边”，并及时支撑，让边缘支撑和中央支撑合并为一个整体，以这种方法循序推进，并完成土方开挖工作[5]。 　　5.2 地下连续墙成槽施工
　　地下连续墙在本工程中有着至关重要的作用，目前常用的工艺为抓斗式成槽机械施工、回转式机械施工、双轮铣削式成槽机械施工。通常来说，软弱土层以及通常采用抓斗式成槽机械施工，本工程考虑到土层实际情况，选用抓斗式成槽机，其作业原理和一般抓斗挖土机相同，设备上部设置有垂直度调整装置以及平衡度调整装置，在施工的过程中，可有效控制槽段的垂直度以及位置。本工程在施工的过程中，尤其注意控制槽壁的稳定性，目前我国针对槽壁稳定开发了多种添加剂，如分散剂、防漏剂、加重剂等等。通过优化配比泥浆，就能够有效保证槽壁的稳定性，本工程主要采用CMC泥浆来稳固槽壁。
　　5.3 支护结构施工
　　支护结构施工线进行超前钢管桩、搅拌桩、止水帷幕的施工，本工程搅拌桩的直径为600mm，搅拌桩搭接长度为150mm，止水帷幕墙体的宽度为1050mm，搅拌桩采用普通硅酸盐水泥配浆，利用浆液和泥土的化学反应作用，并在其中掺入16%水泥，形成一个抗渗、稳定的支护结构。成桩采用“四搅四拌”工艺，利用双向水泥土桩搅拌设备，保证搅拌桩能够直接穿过中砂、粗砂、岩层，最终让其达到良好的抗渗效果。
　　直径为108mm钢管桩在相邻位置搅拌桩成桩3d后开始施工，其目的是让深层搅拌桩能够具有一定的强度，从而保证施工的安全性、稳定性。钢管桩的厚度为3mm，钢管桩下部为锥形，并每隔0.5m设置一处注浆孔，利用角铁焊接在钢管桩上部保护注漿孔。在施工的过程中，需要严格控制钢管桩成孔质量，其直径需要控制在130mm以上，成孔的垂直度偏差不得超过1%，钢管在放入钻孔之后，开始注浆。
　　搅拌桩以及钢管桩施工完成之后，等待搅拌桩、钢管桩的强度达到设计强度，然后开始进行预应力锚索施工。值得注意的是，这部分施工和“盆边土”开挖协同进行，施工顺序为：土方开挖→修坡→初凝混凝土→钻孔→安装土钉→注浆→钢筋网编织→焊接土钉→喷射砼。土钉墙需要根据“盆边土”分段开挖进行施工，具体的分段长度需要根据土体位移情况判断，本工程大多数时间都控制在12-15m左右，在土壤条件比较差的地段，考虑到施工极其容易引起坍塌等等问题，所以采用直径为48mm的钢管将土钉直接钉入土层中。
　　5.4 施工监测
　　施工监测是保证深基坑支护施工安全、稳定的基本举措，采用土钉墙支护的基坑，施工监测最重要的就是观测土钉墙施工区域地面沉降以及土体的水平位移，本工程对锚索轴力、土钉应力、地下管线也进行了实时监测，同时聘请第三方监测单位辅助施工，以保证工程的安全开展。针对支护结构的水平位移，本工程工布设有23个监测点位;针对围护结构的监测，本工程布置了20个监测点位;针对土体侧向位移，本工程布设有8个监测点位;针对地下水涌出等问题，本工程设置有8个监测点位。经过监测，本工程围护结构出现的最大水平位移为37mm，支护结构最大水平位移为26mm，最后对应力不足、轴力不足的土钉、锚索进行了补强。
　　6 施工体会
　　本工程在施工过程中，地下水的处理比较关键，尤其是喷锚支护，务必要做好防水、排水，否则不仅会影响施工进度，甚至有可能酿成严重的施工安全事故，所以需采用搅拌桩止水帷幕，并设置相应的排水沟;土钉墙在施工的过程中，可采用信息技术来进行有效分析，针对土钉、锚索应力不足的，可采用补强的方式处理;工程中锚索和土钉间隔交叉设置的方法，对基坑的变形有着明显的控制效果，在该处设置的监测点位，基坑位移量极小。
　　7 结语
　　综上所述，随着工程建设行业的不断发展，二十余年以来，出现了诸多新技术、新方法、新理念、新设备，这些因素支撑着我国基坑工程朝着大、深的方向不断发展。基坑规模的拓展也在对相应的技术方法提出更高的要求，广大从业者对此要有足够的认识，切勿固守于陈旧的技术方法，而是要在全面了解现有技术方法的基础上，不断探究、创新，以为工程建设行业的不断发展提供可靠支持。
　　参考文献
　　[1] 肖增富.钢板桩在深基坑支护设计施工中的运用分析[J].山东工业技术，2019（21）：69.
　　[2] 孔凡龙，宋丙攀，张杰.关于岩土工程施工中深基坑支护问题研究[J].山东工业技术，2019（17）：96.
　　[3] 葛金生.建筑工程施工中深基坑支护的施工技术探究[J].装饰装修天地，2019（12）：182.
　　[4] 李建雄，孟斐，卢振方，等.深基坑桩锚支护后旋喷综合止水帷幕技术经济分析研究[J].土木工程，2019（03）：626-633.
　　[5] 边振彬.建筑工程施工中深基坑支护技术论述[J].装饰装修天地，2019（13）：160.
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