深基坑支护技术在工程中的应用

夏春雨 苗岭 万龙

（中国建筑第七工程局有限公司，河南郑州 450000）

对深基坑进行支护施工是保证其结构稳定性的主要措施之一，目前，建筑领域内相关支护技术的研究成果较多，可用于工程支护的施工技术也具有种类多样的特点，为确保支护施工可以在深基坑工程施工中发挥预期的效果，进一步提高基坑的安全性，下述将对基于深基坑支护技术的工程施工方案展开详细设计研究。

1 工程概况

所选的深基坑支护施工项目为某地区试点建筑工程项目，此建筑属于低层建筑，地上结构6层、地下结构1层，建筑中间部分的檐口高度为32.156m，建筑屋顶正脊位置与地面的垂直距离为42.054m，建筑两侧边缘位置的檐口高度为26.147m。该项目建设占地面积为25454m2。建筑各结构层面积见表1。

表1 建筑各结构层面积

通过对工程项目的现场勘查与实地走访，此工程平面结构为“山”字形。同时，地下一层建筑的高度预设在4.21m～6.54m范围内，结合工程实际施工需求，设计此建筑工程项目的基坑开挖深度为7.8m。

完成对此建筑项目相关信息的整理后，根据支护施工需求，对此项目的地质信息进行分析[1]。通过现场技术人员综合勘查，明确此工程项目的施工场地为阶梯形势，地势呈现轻微起伏状态，通过对现场的取样，对基坑开挖范围内的土层物理性质进行分析，结果见表2。

表2 深基坑开挖范围内的土层物理性质

综合施工场地的实际情况，设计如下文所示的深基坑支护施工方案。

2 基于深基坑支护技术的工程施工方案

2.1 施工准备及土方开挖施工

针对上述建筑工程项目，在对其进行深基坑支护前，需要先对施工现场进行全方位的现场勘察和探测，并根据得到的勘查信息制定支护施工方案，以此为施工质量提供更大保障[2]。施工前，需要对施工机械设备进行选择，并完成工艺试桩操作。由于上述工程项目当中建筑体的基础结构采用密集的群桩为主，因此，涉及成桩机械设备的选择[3]。在机械设备进入到施工现场并投入施工时，需要先确定设备是否具备正常工作条件。同时，在使用该机械设备的过程中还需要对场地内地面平整度进行实时测量。在完成成孔工作后需要及时将钢筋笼放置在指定位置，再通过混凝土浇筑完成支护桩灌注施工[4]。

在完成准备工作后，开始对施工现场进行土方开挖施工。针对本文建筑工程项目，其基坑的深度和体积较大，因此，在开挖过程中为了避免变形量过大问题产生，采取分层开挖的方式进行[5]。图1为基坑土方开挖施工现场图。

图1 基坑土方开挖施工现场图

在确定土方开挖量时，可将下述公式作为依据：

式中V-为深基坑土方开挖量；

x-为深基坑长度；

y-为深基坑宽度；

z-为深基坑施工工作面宽度；

k-为基坑边坡坡度系数；

h-为深基坑深度。

除基坑部分需要开挖以外，还需要对基槽结构进行开挖，其开挖量可通过下述公式计算得出：

式中V′-为深基坑基槽结构开挖的开挖量；

X-为基槽底部宽度；

Z-为基槽施工工作面宽度；

K-为基槽边坡的坡度系数；

H-为基槽深度；

L-为基槽长度。

在完成分层开挖后，需要对开挖区域进行支护，并尽可能缩短基坑在没有足够支撑条件下暴露在外的时间。在开挖过程中存在地下水涌出的问题，为了使地下水运动不会对施工造成影响，还需要对施工周围土体进行止水处理[6]。在基坑周围建立止水带结构，如图2所示。

按照图2所示的方法完成对止水带的设置，并根据现场地下水赋存情况建立临时性的排水体系，将施工过程中产生的积水快速排除到施工区域以外，从而确保施工区域内岩石层中水量不会影响到施工质量和施工安全。

图2 基坑周围止水带设置

2.2 选择深基坑支护类型

根据本文建筑工程项目，结合现场勘察的地质条件信息、地下水分布信息、土层含水比例信息等，对其基坑支护类型进行选择[7]。采用钻孔管桩作为挡土基本结构，将护坡桩的桩径设置为600mm，将相邻两个支护桩之间的距离设置为1000mm。将锚杆结构作为支撑结构，其端部位于地面以下200mm，向下倾斜角度为18°，两个锚杆结构之间的间隔距离为1.5m[8]。由于施工区域土质组成复杂，因此，在确定支护类型时，还需要对土压力进行计算，其公式为：

式中E-为主动土压力；

γ-为土体容重；

L-为挡土桩长度；

φ-为抗剪强度。

根据上述公式确定土压力，并在此基础上对施工材料进行合理选择。针对投入使用的施工材料需要先对其进行质量验收，并对材料的参数匹配性进行查验。

2.3 钻孔灌注桩支护施工

在完成上述施工工序后，基于深基坑支护技术进行钻孔灌注桩支护施工。施工人员按照桩基的平面设计图以及对应坐标点，确定测量放样位置。在利用全站仪对控制点和桩位进行测放过程中，需要确保二者之间的误差在允许范围内。为了避免钻孔灌注过程中孔壁发生坍塌，对护筒结构进行埋设。通过护筒结构的设置能够减轻孔壁的压力负担。在埋设护筒时，针对黏性土层将护筒埋深设置在1m以上，砂土层需要将护筒埋深设置为2m以上。护筒顶端位置与桩位之间的偏差不得超过50mm，倾斜角度不得超过1%。在钻孔作业前，需要完成对泥浆的配制，泥浆的性能需要结合钻孔方式和施工现场的地质条件确定。在完成泥浆材料的制备后，针对其性能进行试验，并在确保性能指标符合要求后，将其注入孔洞当中。

利用经纬仪将钻机设置在施工区域中间位置，其偏差不得超过50mm。再利用枕木将钻机底座进行固定，若钻机底座不稳，则会造成钻孔倾斜问题产生。在利用钻机完成钻孔后，需要进行清孔操作，钻头与孔底之间的距离应当控制在50mm～80mm范围内，且严格控制泥浆含砂率与返浆比例。完成清孔处理后，将钢筋笼放置在孔洞当中，利用钢筋笼为基坑提供支撑力，确保基坑结构在后续施工中能够始终处于稳定状态。针对混凝土的灌注可采用导管法进行施工，将混凝土材料持续灌注直到设计标高位置停止。在灌注过程中，对混凝土浇筑时间进行严格控制，并尽可能降低钻孔中的沉渣，实现对浇筑质量的强化，完成整个深基坑支护施工流程。

3 施工效果

根据上述设计的施工方案，结合工程项目实际情况，对本工程项目的深基坑支护方案进行设计。设计过程中，考虑到支护结构不仅需要起到维护基坑周边结构安全的作用，还应起到控制施工行为对周边环境影响的效果。在遵循经济性、合理性、便捷性等原则的基础上，此次设计采用放坡联合支护的方案进行施工。深基坑支护施工方案剖面图见图3。

图3 深基坑支护施工方案剖面图

完成对支护施工方案的设计后，按照本文设计的内容，开展工程项目的深基坑支护施工。

为检验深基坑支护施工效果，实现对基坑施工中相关变形数据的监测，第一时间感知基坑的变形问题，需要在施工中设计对应的基坑变形控制标准，具体内容见表3。

表3 深基坑施工变形控制标准

在对基坑结构偏移量进行监测时，需要先在施工作业面上选择具有代表性、适量的监测点。确保监测点位于土层稳定区域内后，对选择的监测点进行编号。同时，辅助使用GPS技术与水准仪，对竣工后的基坑支护结构进行偏移量统计，结合监测点所对应地面的最大沉降量，分析支护结构的稳定性。整理并统计实验结果，见表4。

表4 深基坑支护结构水平偏移量统计

表4中统计的结果数据均符合I等级基坑施工变形控制需求，说明本文设计的施工方法，在实际应用中，可以起到提高支护结构稳定性、降低基坑支护结构偏移的综合作用。

4 结语

目前，深基坑支护施工技术已经广泛应用于建筑领域内，为实现对产业设计研究成果的深化，为深基坑工程施工提供可靠性的技术支撑，本文开展了此次研究。尽管此次设计的技术方案在实际应用中已经证明了其可行性，但要达到星级建筑的质量验收标准，仍存在一些不足。因此，在后续的工作中，将继续进行本文方法的深化，结合深基坑施工场地的环境差异、地质差异，设计多种支护施工方案，通过此种方式为施工方案提供更多的选择。