建筑工程深基坑开挖与支护施工技术探析

张焱君

（九江市浔阳区建筑工程质量监督站）

引言

由于基坑支护施工内容多种多样，且处于一直变化的状态下，所以基坑支护的设计与施工需要在一定的施工时间和相应的施工条件下完成对于预定内容的管理和控制，不仅要保障基坑内部的施工安全，还需要保障基坑周围土体的竖向位移与水平位移要求，从而在方案上进行优化。

1 基坑支护技术分析

1.1 土钉支护

土钉支护技术中最重要的结构是秃顶，即钉如地基土的杆件，具备着承受支护结构荷载的重要作用。一般情况下在选择土钉墙支护结构时需要对土钉进行合理选择，综合考虑施工场地情况、区域位置、地基质量、地下水分布情况，情况等。一般来说，土钉的类型也分为三种，即直接打入、钻孔注浆与打入注浆。直接打入的技术下直接将杆件插入，并不进行后续的注浆工作。在受力杆件的选择方面一般会选择钢管、钢筋等。由于该施工方案需要采用机械配合人力来进行，并不需要进行钻孔，在一定程度上节约了施工时间，也减少了对于地基土稳定性的影响。但如果土质较硬时，杆件与土体接触容易受到腐蚀，其使用周期普遍较短。相比而言，钻孔注浆型土钉在泛用性上更加明显[1]。而打入注浆土钉支护的施工过程中，注浆型土钉具有非常良好的承载力，具体情况应结合施工实际要求来选择。

随着基坑开挖的过程中，土钉墙会产生水平位移与地面沉降，基坑开挖之后的土钉墙在水平位移上来分析，上部水平位移的程度更大，下部水平位移较小。随着基坑深度的变化，从上之下逐渐变小，但如果上部土钉作用较强，水平位移的数值也会发生改变。

在施工开始前需要根据基坑周围的条件来确定工程地质资料与使用要求，在明确土钉墙支护适用性之后，再确定具体的结构尺寸。如果土层为淤泥土，那么需要计算可能产生的超挖情况，在条件允许的范围之内，应该尽可能采用较为缓和的坡度来提升安全性能，避免拐点出现，造成土方开挖难度较大。当土钉的分布密度在允许范围之内时，土钉分布密度越大，基坑的安全性能越高，但如果超过范围阈值，土钉的抗拔力必然受到影响。实际的施工环节中可以在不减少土钉分布密度的前提下增加土钉竖向间距。在注浆方面，按照构造要求，可以将强度控制在20MPa，且多采用一次注浆。

1.2 预应力锚杆柔性支护

预应力锚杆柔性支护由于对锚杆施加了预应力，岩土中潜在滑动面上的正应力增加，滑动面的下滑力减少，因此，预应力锚杆柔性支护可以作为一种主动支护形式，不仅施工工期较短，施工占地面积小，具有良好的安全性。与其它支护类型类似，预应力锚杆支护技术有着其自身的优势与劣势，在实际工程中，应该重点掌握柔性支护技术的潜在缺陷。

在施工环节中，当土体缺乏较好的完整性，则为了保障开挖面的稳定，需要减少路堑开挖层的高度，导致施工成本与施工难度同时提升。此外预应力锚杆柔性支护中，锚杆施工会额外占据部分低下空间，必要时应该由工程技术人员重新调整锚杆的位置与角度，从而避免地下空间被进一步占用[2]，例如图1所示。

图1

预应力锚杆柔性施工当中主要通过锚杆来承受荷载，而在锚杆选择的过程中应该综合考虑各个方面的因素，包括土质、施工场地条件、工程成本等，不仅要让锚杆满足设计承载力的要求，而且需要按照相应分类原则来控制锚杆类型。一般来说，现阶段工程中常用的锚杆以拉力型锚杆、压力型锚杆和压力分散性锚杆为主，对于某些基坑坑壁土层强度较低的情况来说，还需要合理选择支护类型。

2 工程案例分析

某地区的购物广场位于市区繁华地段，占地面积约为40000m2，以地下综合商场为主。基坑的平面大约为长方形，地势呈现南高北低的特征，基坑支护工程采用预应力锚杆柔性支护法，主要包括预应力锚杆、承载结构、钢筋网喷射混凝土层构成。其形成条件通过一定密度的预应力锚杆来对基坑边坡的土体形成约束与挤压作用，所以也提升了滑动面岩土体的抗剪能力，并减少了基坑变形，所采用的锚杆柔性支护也结合了土钉支护与桩锚支护的优势，工期较短，支护深度较大。

2.1 地质条件

通过地质勘探资料的分析，场内的地层主要由风化岩与第四系松散堆积物组成，绝大多数为人工填土，局部分布有粉质黏土或碎石等。

2.2 支护技术分析

常用的基坑支护技术包括重力式挡土墙支护技术、土钉支护技术与预应力锚杆支护技术等，通过对现场地质条件与环境条件的分析，最终在优选后确定采用预应力锚杆柔性支护方案，适用于粉质黏土或难以产生蠕变的低塑性硬黏土。由于该广场从地质构造角度来分析可以划分为两个区域，占据场区大部分面积的北部区域为第四系松散堆积物，下层为风化岩，南部区域下层则为辉绿岩。因此，按照地质构造与岩性分析可以确定最佳的支护方式[3]。

此外，通过有限元分析软件还可以针对基坑支护方案进行受力分析，建立有限元的计算模型，对支护结构的内力与基坑边形分布规律进行计算分析，例如分析道路交通中可能产生的侧向荷载压力。在具体方案的实施过程中，针对基坑开挖、坡面修正、锚杆成孔与注浆工作进行了技术研究，旨在提升工程施工速度，并保持坡面的密实程度。在后续的锚杆制作原装和结构安装过程中同样注意到了对锚杆孔洞的保护，预留了部分钢筋，避免孔洞坍塌。

3 结语

建筑工程深基坑开挖与支护技术的研究和分析可以有效促进工程质量的提升，对支护方案进行优选设计，结合实际案例的分析进行了具体研究。由于基坑支护属于岩土工程问题，其本身的区域性特征、综合性特征和较大的工程风险也让支护结构所处的环境具有不确定性。在未来的工程当中，还应该针对土体力学性质、施工环境等进行深入研究，更好地提升工程质量与安全性，保障建筑工程的有效开展。