复杂环境下小学建筑基坑支护施工技术

路海玉 唐明亮 梁孟孟 李 亚 朱鹏飞

（中建七局国际工程建设有限公司，广东 广州 510000）

在我国城市化进程不断推进过程中，建筑项目数量以及规模持续扩大，同时建筑项目面临越来越复杂的施工环境，并同步加大了施工难度。基坑工程是建筑施工项目关键内容之一，在保障整体建筑质量方面发挥着重要作用，所以在复杂的施工环境下，必须科学设计施工组织，规范落实基坑支护作业，严格控制各施工工序，保证基坑支护整体施工效果优良。

1 新时期建筑基坑支护施工技术特点

1.1 基坑深度不断增大

虽然我国国土面积辽阔，但实际上可利用建筑用地极为有限，同时在我国城市化进程不断推进过程中，城市建筑无论是数量还是规模都持续扩大，建筑用地需求大幅提升，这些因素都促使现代建筑工程朝着大、深方向发展，由此提升土地利用率，并为人们居住及出行提供便利。

1.2 施工条件日渐复杂

在新时期环境下，建筑用地面积日渐缩小，同时在我国城市化建设不断推进过程中，建筑密度进一步增加，这使得很多建筑施工中面临着更加复杂的地质以及地理环境情况，并使基坑施工以及支护作业面临巨大困难，在基坑支护施工中有诸多因素可影响施工进度和质量。此外，在现代化城市发展期间，地下管道埋设日渐复杂，这将使基坑开挖难度进一步提升，若在基坑开挖期间发生安全问题，除了威胁建筑结构本身稳定性以及安全性，还可能引发更大的经济损失。

1.3 容易出现安全事故

在基坑开挖深度不断增加的过程中，将有更大概率遇到复杂的地质以及地形结构，而所存在的这些复杂性因素不仅会阻碍基坑开挖支护作业顺利进行，还使施工中面临较大安全隐患，若不能及时得当处理，容易引发严重安全事故。同时，在基坑开挖深度不断增加期间，对基坑支护结构提出更高的可靠性以及稳定性要求，若支护结构不能正常发挥作用，或者有支护不当问题，将使建筑本身结构和周边地下管道的安全与完整受到严重威胁。此外，一旦发生支护失效问题，将面临一定工程纠纷，使建设单位增加投资成本。所以，基坑开挖施工期间要全面勘察施工现场，根据现场及周边建筑实际情况科学制定基坑支护施工方案，优化选定施工技术。

2 复杂环境下小学建筑中基坑支护施工技术的应用

2.1 工程概况

某小学建筑项目建筑面积99832.65m2，其中地上建筑面积78357.52m2，地下建筑面积21475.13m2，项目设计地下室为一层。该项目选择筏板基础，基坑开挖深度在2.9m～11.2m区间，水位埋深稳定在1.3m～10.4m区间。项目基坑的东侧是一个体育馆；西侧是人工边坡，高度约8m，坡顶上方设置为小学操场；南侧和北侧是已建成的居民楼。为避免基坑开挖过程中因为水位下降而出现径流，并由此导致泥沙流失，造成附近建筑还有地面发生下沉情况，选择在西侧的排桩支护体系当中通过双管高压旋喷桩构建桩间土支护还有止水帷幕，使排桩和止水帷幕两者紧密地咬合。因为东侧、南侧以及北侧均紧邻着已经建成的建筑物，所以不能选择孔冲桩基成桩，同时因为土层中包含中粗砂层，其中含有卵石，不能选择旋挖咬合桩施工，综合考量之下，决定运用双排高压旋喷桩，并在其中插入Φ133无缝钢管，旋喷桩保持1m的排间距，此外钢管的壁厚是4mm。

2.2 基坑监测

2.2.1 监测方法

首先，对水平位移还有沉降进行监测，也就是对坡顶的水平位移以及沉降进行监测，同步对支护结构所发生的水平位移进行监测。在水平位移监测过程中，主要选择应用全站仪观测，所得监测成果能够达到三等位移观测精度要求。而在沉降监测中，主要选择应用中纬电子水准仪，精度保持在±0.7mm/km，可达到三等水准测量标准要求。对于坡顶水平位移监测点，主要布设于基坑转角、边坡坡顶中间部位等特征点当中，沉降观测点以及平面位移控制点两点共用，同时要求坡顶的水平位移监测点实际布置情况符合设计图纸要求。在监测点，要合理选用观测标志，主要选择圆头钢钉（直径20mm、长50mm）或者选用钢质监测点（500mm×18mm）[1]。在布设监测点过程中，要结合现场实际施工情况和具体进度分批次设置，根据有关规范做好警示以及防护工作，防止遭到人为破坏，一旦发现被破坏，需及时采取有效的处理方法，并在监测报告当中记录。监测期间，在与基坑相距50m的外侧布设基准点，共三个，所选基准点要固定区域，而且保证相应区域不会受到破坏，主要在基准点埋设金属标，或者于固定建筑当中布设觇标。在对监测基准点进行测量和检验期间，主要选择通过坐标校准法展开基点检核和校准等工作，在第1次测量时，将全站仪架设于工作基点当中，至少对两个基准点距离值以及方位角进行观测。随后，按照一定周期运用同样的方法对各个工作基点的稳定性进行检验，一旦发现基点存在位移情况，要及时对位移的测量值进行修正，促使水平位移整体监测精度更高。

其次，针对深部土体进行水平位移监测，也就是测斜。在监测水平位移过程中主要选择测斜仪探头，该仪器主要由两组小滑轮所构成，两组间距是50cm，通过测斜管底部所设探头读取数据。在多次观测之后，利用所得数据绘制曲线，由此更加直观、便捷地了解观测过程中的土体变形情况，也就是水平位移情况。该工程中所用的测斜仪精度是±4mm/15m，并有着0.04‰的传感灵敏度。

最后，进行地表巡视，巡视范围是边坡顶后3/2倍边坡高度区间内，主要巡查对象是地表裂缝，一旦在巡查中发现存在裂缝，需及时测量，记录时间并拍照，设置观测裂缝的专用设备，相关信息要及时传递给甲方。

2.2.2 监测效果

基坑开挖过程中，因为项目周边管线、环境、建筑物还有支护结构等，会在一定程度上受到基坑开挖影响，经过科学组织观测工作，可更安全、顺利地开展基坑和边坡施工作业，而且施工中一旦有异常情况出现，可及时获得反馈信息，结合相关信息做出深层次分析，并针对性地采取有效措施加以应对，以防发生安全事故[2]。同时，通过观测还有监测工作获得一系列数据，通过对数据进行科学计算，可相对精准地预测并掌握支护结构是否稳定，根据相关情况合理组织施工，使基坑施工更安全、顺利，保证边坡稳定。除此以外，通过对比监测所得数据以及工程预测值，可更科学、准确地判定上一施工工序的施工参数还有工艺等是否达标，并可参考相关数据明确下一步施工工艺与参数，提升施工的信息化水平。

2.3 基坑支护施工技术的应用

2.3.1 设计参数

在该小学建筑项目施工中，主要应用双管高压旋喷桩施工技术，设计参数见表1。

表1 设计参数

2.3.2 施工材料

在该项目施工中，根据工艺要求，所用施工材料主要有水泥、钢管以及水等。其中，水泥主要选择复合硅酸盐水泥（PC32.5R），在水泥进场过程中着重检查水泥品种、出厂日期以及级别等，同步采取科学手段复验水泥安定性、强度还有其他的必要性能指标，保证质量达到相关规范要求。施工中所用钢管材料其性能以及各项指标都应达到设计规定的钢材要求与标准，同时钢管对接焊缝要达到设计和相关规范要求，并且焊缝探伤率应≥5%[3]。在水泥浆拌制过程中，所用水主要选择饮用水，若要选择其他来源水，要求水质应达到行业标准规定。

2.3.3 施工方法

根据该工程需求，在项目施工中选择双重管旋喷桩施工技术，要求施工前通过钻机引孔，而且引孔深度应在旋喷桩深度基础上增加50cm。在该工艺应用中，施工流程主要包括：①平整场地；②测量放线；③钻机就位；④对喷油嘴情况还有旋喷压力进行检查；⑤对中引孔；⑥明确引孔深度；⑦把钻进移送到下一根桩；⑧在旋喷桩机就位情况下进行旋喷施工；⑨旋喷并穿透砂层之后提杆复喷；⑩经检验达到设计要求。

另外，在此工艺应用过程中要注意桩机就位之后要和钻杆垂直度准确对应，合理控制垂直度偏差，通常不可超过桩长的3‰。在钻孔施工中，选择跳孔施工方法，保持1.2m的施工间距，钻孔深度基于旋喷桩长增加50cm，并且钻孔直径保持在11cm[4]。

2.3.4 双管高压旋喷桩施工要点

为双管高压旋喷桩施工工艺流程如图1所示，主要工序施工要点：①做好设备准备工作，主要对高喷设备进行安装、调试以及就位等，同步检查供气系统、旋喷钻机、供浆系统、风嘴、喷头、浆嘴、喷管等，在严格检查确定全部正常之后进入到现场安装环节；②测量放线，主要是基于设计要求进行桩位的测设，之后做出明显标识，并采取有效的保护措施；③钻孔就位，主要是在预设好的孔位上方安置钻机，保证钻头和孔位中心相互对准。待钻机就位之后，采取水平校正措施，保证钻杆垂直并和钻孔中心点位对准，由此促使钻孔施工之后充分满足设计中的垂直度要求。为避免在施工期间发生窜浆问题，需要在旋喷桩施工中先进行边桩施工，结束后再进行中间桩施工，两工序的间隔时间不可低于24h；④钻孔施工。在钻进施工期间，注意合理控制钻进速度，以防因钻进速度过快或过慢发生卡钻、埋钻等孔内事故，同时，在钻孔期间动态关注钻杆垂直度，一旦垂直度偏离程度过大需及时校正，防止发生钻孔倾斜问题[5]。在此施工环节，要注意防范孔内事故，并且为了保证一旦出现孔内事故能够第一时间加以处理，需要事前先准备好相关事故打捞工具，以免增加事故严重程度。

图1 工艺流程

2.3.5 施工注意事项

其一，在高压旋喷桩定位放线过程中，必须根据紧挨着的两个施工钻孔桩实际中间点位进行定位，同时在施工过程中要适时开展成桩工艺试验，并要采取科学措施复核桩直径。

其二，在旋喷机以及钻机安装就位过程中，要确保基座具有较高平稳度，而且转盘以及立轴要注意和孔位准确对正，并严格控制倾角以及设计误差，一般情况下误差不可超过0.5°。

其三，在喷射注浆作业结束之后，若固结体的顶部上方有凹穴出现，需及时采取补灌措施，补灌材料主要选择水泥浆（水灰比0.6）。

其四，喷射注浆作业期间需动态了解冒浆情况，一般需将冒浆量控制在20%以内，若超出此范围，需及时进行原因分析，并采取针对性的解决措施。同时，还要关注完全不冒浆情况，此情况发生的主要原因可能是地层当中有较大空隙，此时可适当增加注浆量，或者把适量速凝剂掺入浆液当中。而对于冒浆量过大情况，则可采取降低注浆量方法，也可适当提高提升速度和回转速度，或者选择更小的喷嘴直径，促使喷射压力上升。

其五，合理处理特殊地层。若在旋喷施工中遇到软弱地层，需要在旋喷作业之后通过砂浆泵注入砂浆（M15），由此促使固结体具有更高的强度；而若遇到湿陷性地层，需要在高压喷射注浆成孔作业期间联合应用空气洗孔，以防止沉降程度进一步加大；若遇到沙层，尤其是遇到干沙层，需要在喷射作业过程中注意喷头外径小于浆管，由此防止发生夹钻问题[6]。

3 结语

基坑施工具有系统性、复杂性等特点，而基坑施工质量会对整体建筑质量产生直接影响，所以需根据工程现场实际情况合理制定基坑支护施工方案，优化选择基坑支护施工技术，并在施工中做好观测与监测工作，在正确运用施工技术，切实把握技术要点基础上，充分保证基坑支护施工质量，为后期施工奠定坚实基础。