复杂环境下建筑深基坑施工技术研究

黄权

(广州珠江建设发展有限公司，广东 广州 510000)

在当前的建筑工程施工过程中，受建筑工程周边环境较为复杂的影响，工程施工的难度较大，现阶段，为避免工程深基坑施工与周边环境相互影响，因地制宜的应用合适的深基坑施工技术，已经成为在保证工程施工活动顺利推进，保证工程建设质量安全的重点内容之一。

1 复杂环境下建筑深基坑施工技术应用特点

当前大部分深基坑施工活动是在原有建筑的旧址上进行新建的，原有建筑附近基础设施的完善度相对较高，并且建筑密度、人流与车流量相对较大，在开展深基坑施工时，工程施工可能会对周边交通、建筑、地下管线等结构产生一定的影响，若在工程施工过程中，选择的深基坑施工技术无法切实满足工程建设的需要，可能会导致工程施工或者在深基坑后续使用过程中，出现地面塌陷、建筑沉降等问题，对人们的正常生活甚至生命财产安全造成威胁。同时，据数据调查显示，相较于简单环境下的深基坑施工活动，复杂环境下的深基坑施工不仅需要开展深基坑开挖、支护等工作，还需要在作业前以及作业过程中对施工区域的桩基、管线等内容进行清理、保护，这种情况的出现使得在复杂环境下深基坑施工花费的时间更长，约为简单环境下深基坑施工活动所需时间的1.2倍。总之，在当前的建筑工程施工过程中，复杂环境下深基坑施工技术存在施工难度较大、工程施工时间长、施工质量控制难度大、可选施工技术方法较少、地下障碍物偏多、施工活动易受外界因素影响等特点。

2 复杂环境下建筑深基坑施工技术的影响因素

在当前建筑深基坑施工技术应用过程中，锚索成孔、护坡桩钢筋笼不到位、等情况的出现，不仅会给正常的桩基施工工作造成不利影响，还会对工程后续施工质量安全造成威胁。具体来说，第一，一般情况下，桩锚支护体系的锚孔直径在150mm左右，一般情况下，桩锚支护体系的深度在15—16m的范围内，特殊情况下深度在20m以上，为降低后续注浆施工的难度，锚孔与水平方向上存在一定的夹角，这一情况的出现使得锚索穿越的土层性质有着一定的差别，尤其是在复杂环境下，锚孔经常会遇到、砂层、含水地层、砂卵石层等土层颗粒粒径不一致的情况，并且在穿越不同土层时，受土层粒径不同的影响，锚索钻孔轨迹可能会出现一定的偏差，不仅导致部分区域钻孔工作难度增加，还可能导致塌陷问题的出现，进而给后续钢绞线下放、注浆施工工作造成一定的阻碍。第二，在建筑深基坑施工过程中，尽管相较于其他施工方式，长螺旋钻机钻孔与混凝土灌注工作的开展，可以为后续钢筋笼施工活动提供一定的便利，但若是在施工过程中，桩孔内的钢筋笼放置不符合施工规范的要求，那么即便为了提升钢筋笼下方位置的准确度，采用振动锤沉放法，钢筋笼也无法达到设计标高。导致这一问题出现的原因包括钢筋笼强度不足、钢筋笼绑扎效果无法满足桩质量的需要、钢筋笼放置角度出现偏差等。

3 复杂环境下建筑深基坑施工技术应用方法

在城市化进程不断推进的过程中，城市建筑用地面积的不断缩小与现代化建设工作推进间的矛盾越发明显，现阶段，为满足人们对建筑工程的实际需要，越来越多的建筑工程开始提升对地下空间利用工作的重视度，在此过程中，为保证工程在基坑开挖深度不断增加的背景下，能够取得良好的工程施工效果，在选择合适的深基坑施工技术前，需要明确深基坑施工工作的特点，然后选择适合的施工技术方法，以便为后续工程施工活动的推进提供依据。

3.1 土方开挖

3.1.1 方法介绍

在复杂环境下，开展基坑深挖施工时，土方开挖工作属于基础性工作，并且为保证土方开挖工作的稳定推进，在土方开挖工作开展前，需要明确复杂环境的实际情况，然后以复杂环境的基础特征为基础，选择合适的开挖方式。首先，在建筑工程前期设计阶段，应当明确深基坑开挖的具体位置，并通过在开挖工程开始前，确定类似电梯井这类建筑结构位置，并完成相应定位施工的方式，降低重复作业情况出现的可能性。其次。现阶段，在复杂环境下较为常用的土方开挖方式为分层开挖，通过对土层应力进行逐层卸载的方式，避免对周边环境造成严重的扰动，保证施工区域及周边区域土层在开挖过程中的稳定性。一般情况下，分层开挖过程中每层土层的开挖深度应在1.5m以下，并且结合施工区域地下桩基、管线等情况，对这一深度进行调整。同时，在土方开挖时，为避免原有桩基结构对后续深基坑施工活动造成不利影响，可以先用风镐破坏原本的桩基结构，再利用切割器清除其中的钢筋，并且在杂物清理干净后，可以利用混凝土对垫层结构进行加固，然后再进行后续工程施工活动(若施工活动处于新建区，地下不存在桩基结构，则可以忽略本步骤)。最后，在土方开挖工作达到预定标高后，可以在基坑周边进行明沟开挖工作，并且在地势偏低的区域设置水井，通过对施工过程中的雨水进行收集，并将沉淀后的雨水应用到施工活动中的方式，在改善施工区域作业环境的同时，实现节约用水，为绿色、低碳城市建设活动的推进提供支持。

3.1.2 工程概况

某医院位于市中心，与十字交叉路口间的距离极短，并且，该医院周边环境极为复杂，在进行某医院综合楼建筑工程施工过程中，除了道路一侧地下存在少量管线外，其余地段并未发现管线。地下室共两层、基坑面积约为5730.1m，周长在332.5m左右，土方与石方的体积分别为78000m与6000m，并且地下室基坑开挖深度要按照筏板垫层底标高-13.20～-14.40进行控制，基坑周边场地的标高为19.00～21.00，基坑开挖深度在12.20～15.40m的范围内，并且坑中坑的开挖深度约为18.10m。同时，由于周边建筑与该医院综合楼之间的距离较近，并且基坑边坡总体稳定性较差，这使得基坑开挖工作会对周边产生一定的影响，面对这种情况，在进行该基坑支护时，支护结构采用排桩+2道内支撑支护，并且在标高为±0.000、-3.0m处，设置腰梁与内支撑，冠梁上坡面与基坑开挖面设置了挂网喷射混凝土防护，水平内支撑有26根600×600mm的型钢格构柱。

3.1.3 施工方法

在进行该综合楼施工过程中，为便于建材、建筑垃圾的运输，在进行基坑施工前，决定在工程施工区域附近设置施工便道，在便道选择时，决定采用留设坡道并且通过加钢板焊接棍肋防滑条、在坡道两侧安装栏杆等方式，在降低便道设置难度与便道施工成本的同时，降低后续便道的拆除难度。

在基坑开挖工作开展时，为避免基坑开挖工作给周边环境造成不利影响，在基坑内设置2道内支撑后，决定将开挖工作分成3部分，并且在开挖施工过程中，开挖整体顺序为由两端向中间推进，在无支撑的部分，则是由中间向两端开挖，并且为保证开挖工作的质量符合工程施工需要，要提升开挖过程中分层、分段与相邻高差之间关系的关注度。具体来说，首先，在开展第一层开挖工作时，应当以设计要求为基础，进行压顶梁与第一道混凝土支撑垫层以上土方的开挖工作，该部分的土层厚度在4.0m左右，此层土方开挖的体积约为18000m，同时，为避免积水对开挖工作造成不利影响，需要保证基坑内外排水满足设计要求，并且在保证基坑围护结构强度达到80%左右设计强度后，开展大面积开挖工作。其次，在进行第二层土方开挖工作时，应当保证压顶梁与第一道混凝土支撑强度达到了80%，然后进行标高为-4.0～-9.0m部分的土方开挖，在第二道混凝土质层垫层开挖时，土方体积约为31000m，并且为降低开挖工作队周边环境涂层的扰动，可以将开挖厚度为5.0m土层分成2.5m、2.5m的两层，分层进行土方开挖工作，并且开挖时，应当控制开挖工作的顺序是从两端向中间，在部分无支撑梁的部分，开挖顺序则是由中间向两端推进。再次，在开展第三层土方开挖时，由于基坑的开挖深度比较深，无法满足放坡的工作要求，因此，在第三、四层土方开挖时，可以应用为第一层填土修坡铺设的钢板便道，然后采用盆式、逆式、中心墩式进行挖土操作，在此过程中，应保证挖土方式的一致性。在第三层土方开挖时，开挖土方标高为-9.0～-14.6m，土层厚度为5.6m，土方体积为35000m，为降低土方开挖工作的难度，在该部分土方开挖时，可以对其进行分层处理，即将厚度为5.6m的土层分成2.0m、2.0m与1.6m厚的三部分，分层进行开挖工作。最后，在进行类似电梯井、集水井这类标高为-18.1m的坑中坑开挖工作时，可以采用跳挖的方式，实现承台井土方的开挖，并且保证内支撑梁与底板间的净距离为5.4m，为进一步提升土方开挖的效率，可以修建施工钢板便道，为坑底运输车辆运输内支撑梁下方土提供便利。

3.2 基坑降水

一般情况下，深基坑开挖深度在5m以上，在复杂环境条件下，施工区域存在地下水、结合水的可能性相对较大，并且若地下水、结合水的水位在施工过程中不断上升，不仅会对工程施工活动的开展产生影响，还会威胁工程施工人员的安全。现阶段，为了保证深基坑开挖工作的顺利进行，避免对后续工程施工活动的开展产生不利影响，在工程施工过程中，提升对基坑降水工作的重视度，在正式施工前做好基坑降水工作，已经成为切实满足基坑作业需要的关键点之一。具体来说，在开展降水井作业时，可以使用旋挖钻机在降水井内钻孔，并且在孔的深度达到预定标高后，进行清孔操作，尽量控制沉渣厚度小于5cm，然后在孔内填充碎石、砂石等可以作为滤水体的材料，提升基坑内水的质量，之后用潜水泵将降水井内的水引导外界环境中，在此过程中，可以将这部分水资源收集起来，作为工程施工过程中的降尘用水，降低工程施工对周边环境的污染。此外，为保证排水工作的顺利进行，可以在施工过程中，在基坑附近设置盲沟，保证积水能够顺利排出，避免对工程后续施工活动的开展造成不利影响。

3.3 基坑支护

在深基坑施工过程中，基坑支护工作的质量不仅与本次工程施工活动质量间存在着直接的联系，还与周边环境、建筑、管线等方面的安全性之间存在着直接的联系。在复杂环境下，为保证基坑支护工作质量安全，需要在进行支护施工前，明确工程施工地点及周边的地质、水文、建筑、施工设备等其情况，选择合适的基坑支护方式，现阶段，较为常见的深基坑支护方式包括钢板桩支护、土钉墙支护、排桩支护、深层水搅拌桩支护、地下连续墙支护等。举例来说，某深基坑工程在施工前，对其周边环境进行了调查分析可以了解到，工程施工区域的东、南、北侧都比较空旷，西侧存在道路，在进行支护施工时，为了在保证深基坑施工安全性的同时，尽量降低支护施工的成本，节约支护施工的时间，决定在工程东、南、北侧应用放坡开挖的施工方法，在西侧采用开挖放坡与钢板桩支护的结合方式，避免深基坑开挖工作对周边环境造成严重影响。具体来说，在该工程施工过程中，钢板桩的宽度为300mm，单根长度为10m，在进行支护方案设计时，决定在建筑物西侧外延外反2m处平行布置钢板桩。在布置时，一方面，放好钢板桩的位置通线，然后在通线上进行土方开挖处理，控制土方开挖规格为1m×1m，然后，控制压桩桩顶标高为-3m，每隔400mm布置一根钢板桩，在进行压装处理时，要保证压桩与压桩标高相同，并且压桩在同一条线上。另一方面，在进行钢板桩顶部的中肋圆孔内传入48mm钢管，再将钢板桩纵向连接起来，使其构成一个整体。再次，由于在开挖时，西侧基坑边缘与原有围墙间的距离仅有3m，若现场钢板桩准备或者放坡工作存在问题，那么都可能导致薄弱部位挤压钢板桩，进而导致钢板桩支撑部分出现异常。面对这种情况，工作人员在提升对钢板桩状态监管的基础上，可以通过在钢板桩外部进行土方卸载的方式，保证钢板桩支护质量能够切实满足工程施工的需要。

3.4 布置监测点

相较于简单环境下的建筑工程施工，在复杂环境下开展建筑施工不仅延长工程施工时间，使工程施工成本有所增加，还会使工程施工难度大幅度上升，若在复杂环境开展建筑工程施工时，未能使用合适的工程施工技术方式，那么工程整体的质量安全也将无法得到有效的保障。在当前的建筑深基坑施工过程中，为保证工程施工质量能够满足预期的施工目标，应用合适的工程施工技术，并且在施工过程中，通过布置监测点的方式，加强对工程施工情况的监管，成为了一项极为必要的工作。具体来说，在布置基坑监测点时，首先，要保证选择的监测点位置有着良好的稳定性，不会在后续工程施工过程中，出现明显的沉降；其次，在监测点布置工作完成后，需要加强对监测点的保护，避免监测点因施工而被掩埋，同时，若真的在施工过程中，监测点出现了沉降、掩埋这类的问题，那么为保证数据采集的准确性，需要选择新的监测点；再次，在复杂环境下开展深基坑施工时，应保证监测工作有着良好的连续性，并采用合适的技术方式，对监测数据进行整合分析，在发现潜在威胁时，及时进行预警处理，以便营造良好的深基坑作业环境，为深基坑作业稳定性的提升提供有效的支持。举例来说，为保证基坑深挖工作的安全性，为后续工程施工活动的顺利进行提供支持，并且降低基坑深挖工作对周边环境造成的影响，A建筑工程施工方在施工过程中，委托第三方B地质工程勘测院对基坑深挖施工全过程进行全面的信息化监测，在监测过程中，重点观测周边建筑、道路等部分的沉降情况，在保证沉降值在设计预警值内，再进行后续工程的施工。

3.5 注意事项

受施工区域周边建筑物较为密集、管线分布密集、车流与人流量较大等因素的影响，当前建筑工程深基坑施工活动推进难度相对较大。现阶段，为了在保证工程施工活动顺利进行的同时，不会对周边建筑环境、人员生活等情况产生明显的影响，在工程施工过程中，不仅需要对工程施工区域周边环境进行实地考察，做好基础准备工作、明确施工技术参数，还需要在工程施工过程中，加强对人员的配置管理，在保证工程顺利进行的同时，提升资源利用率。

4 结语

总而言之，在复杂环境下开展工程施工活动已经成为一种较为常见的工程施工情景，尽管在当前科学技术不断发展的背景下，我国深基坑施工技术得到了有效地发展，并积累了一定的工程施工经验，但为保证工程施工质量安全，在实际施工过程中，仍需要依据施工地点的实际情况，选择合适的施工技术与保障措施，降低基坑塌陷、变形等问题的出现概率。