建筑工程深基坑支护的影响因素和处置方法分析

王晓斌　妙少军

摘要：在简述建筑工程深基坑支护重要性的基础上，首先阐述深基坑支护的主要影响因素，进而阐述了深基坑支护在勘察设计、施工准备、支护结构和施工方法、土方挖掘和现场管理、地下水防治、全过程检测监督等方面的重点处置方法，可供从事建筑工程深基坑支护施工的技术人员参考。

关键词：建筑工程；深基坑；支护施工；影响因素；处置方法

1   深基坑支护的重要性

深基坑支护的主要作用，是为了保证深基坑地下结构的施工安全，保证深基坑周边的地面建筑物和地下结构的安全。深基坑支护大都是临时结构，其安全系数相对较小、风险较大。基坑支护工程施工涉及范围广、变化因素多，容易发生安全事故和影响施工质量，为此需要分析深基坑支护的主要影响因素，并提出重点处置方法。

在深基坑工程施工过程中，若存在不符合深基坑支护要求的问题，将严重影响深基坑工程进度和质量，极易发生塌方等事故，严重威胁施工人员的生命安全。因此必须结合深基坑工程施工的实际情况进行分析研究，及时发现不利的影响因素并加以解决。

2   主要影响因素

深基坑支护的影响因素是全方位、多方面的，本文主要从勘察设计、施工准备、支护结构施工、土方挖掘、地下水防治等方面进行分析。

2.1   勘察设计不到位

建筑工程的深基坑在软土层、砂层、流砂层、地下水位高等复杂地质条件下施工时，如果对建筑工程深基坑及其周边的勘察不到位，就会造成深基坑支护结构的设计产生缺陷，导致支護结构变形、土体不稳定、止水结构泄漏、地面建筑物和地下构筑物受损。

深基坑支护的结构设计、时空布局、施工方案等方面存在缺陷，均会对深基坑支护产生不利影响。深基坑支护结构需要承受深基坑侧壁被支护土体压力，在设计深基坑支护结构时，如果对土体和地下水的压力测算过小，会造成支护结构强度偏小，导致深基坑地下结构产生质量和安全隐患。

在深基坑土方挖掘过程中，如果不根据现场实际地质情况进行分析，或处置不当，就有可能发生深基坑位移、渗漏和坍塌事故，甚至造成邻近建筑物不均匀沉降、道路和地下管网产生破裂，以致影响施工进度。

2.2   施工准备不充分

施工准备不充分包括：深基坑测量放线不准确；地面清表不符合要求；围挡设置不合理；配电设备未及时安装；原材料和施工机械设备配备有问题，原材料质量和机械设备技术性能不合格；未在深基坑外侧修筑边坡或挡土围堰；未对参与施工的人员进行安全技术交底等。上述问题均会影响施工进度，甚至引发安全、质量事故。

2.3   支护结构有缺陷

如果深基坑支护结构的施工质量存在问题，就有可能造成支护结构的变形、位移或损坏，导致深基坑的侧壁坍塌、地下结构施工停顿、施工人员伤亡，进而引起地面邻近建筑物产生沉降、道路和地下管线受到破坏。

钻孔作业不规范、钻孔深度不到位、孔底残渣清理不彻底、泥浆配比不合格、成孔注浆不及时等，均会对支护桩的施工质量带来不利影响，进而会对深基坑的安全施工带来严重威胁。例如支护桩的嵌入深度不足、桩径过小、钢筋笼配筋直径偏小，均会造成支护结构损坏，导致深基坑边坡失稳甚至塌陷。

设置内支撑是深基坑安全施工的重要保障，如果钢结构内支撑的钢材或加工质量有问题，钢筋混凝土内支撑的钢筋质量和混凝土配比有问题，内支撑的格构柱或与其周边的连接部位有问题，以及圈梁设计和内支撑布置不合理，均会对深基坑的施工安全和质量带来严重后果。

2.4   土方挖掘无章法

深基坑的土方挖掘需要按照土方挖掘施工方案，采取分层开挖方法。应当结合深基坑的地质状况决定每层挖土厚度，不可超过每层挖土厚度，以避免造成深基坑侧壁土压力迅速增大，导致深基坑支护结构被破坏、侧壁土方坍塌。

土方挖掘顺序也要按照土方挖掘施工方案组织实施。土方挖掘顺序不当，也会引起基坑局部变形，位移过大，导致基坑侧壁坍塌。如果某局部挖土过深，容易造成这一处支护结构应力较为集中，导致该支护结构被破坏，从而引起该部位坍塌。

深基坑的绝大部分土方施工，均须使用挖掘机、装载机、自卸汽车等工程机械进行挖掘、装载和运输，如果这些设备在作业过程中违反安全操作规程和深基坑作业要求，就有可能造成深基坑支护结构被损坏，给深基坑安全施工带来严重影响。

2.5   地下水防治有问题

地下水包括土层滞留水、地表水、雨水、松散地层渗入水等。排除地下水是深基坑施工的一项重要措施，如果不能及时排除地下水，就会给深基坑的正常施工带来不利影响。地下水渗透具有破坏作用，深基坑外侧土体在水压力作用下，会产生土体流失现象，从而引起深基坑坍塌。由于深基坑外侧水压力及土压力的存在，再加上基坑底部土质不好，极易将深基坑底面顶裂，造成管涌现象，给深基坑正常施工带来不利影响。

值得注意的是，排除深基坑地下水、降低地下水位，可能引起深基坑周边地面沉降。这是因为随着深基坑水位的下降，深基坑侧壁不断渗水，其外侧地下水在不断下降，深基坑周围的土体会产生固结，从而引起深基坑周边地面发生沉降。

3   重点处置方法

3.1   做好勘察设计工作

要做好深基坑支护工程的施工，首先需要做好勘察设计工作。通过勘察、测量，查明深基坑工程用地及其周边地区的工程地质、水文地质情况，合理选用地质报告中的各土层参数，对土体的粘聚力及土压力模式分别进行计算，选用经济、可行、合理的计算结果，出具切实可行的地质勘察报告。

要根据地质勘察报告，精心设计深基坑支护、土方挖掘、降水等施工方案，并预测可能产生的变化及其后果。同时要制定应急预案，做好施工过程中的各项防范工作。

3.2   完善施工准备工作

3.2.1   制定应急预案

深基坑支护工程施工周期长，施工内容包括从土方开挖到完成地面以下的全部施工项目，因此涉及施工安全的影响因素很多，且安全事故具有突发性。因此必须制定符合深基坑支护施工和地下结构施工全过程所需的应急响应预案。

3.2.2   常规准备工作

在深基坑正式开工之前，需要开展的准备工作包括：按照施工图纸，在施工区域内进行测量放线、地面清表、围挡设置、安装配电设备；按照施工进度配备原材料和施工机械设备，检查原材料质量；检验机械设备的技术性能；对施工和操作人员进行安全技术交底。上述各项项准备工作必须周到细致、准确无误。

3.2.3   挖掘前的準备工作

为了便于挖掘施工，在深基坑土方正式挖掘之前，需要在深基坑外侧修筑边坡，并在边坡表面喷洒混凝土砂浆。为了防止地面水流入深基坑，需在深基坑边坡外围设置挡土围堰，用于防止地表水流入深基坑。深基坑周围的边坡施工由挖掘机加人工修补完成，深基坑边坡外围的围堰由装载机和人工配合完成。

3.3   选择适宜的支护结构和施工方法

深基坑的支护结构有多种类型，可分为加固型和支挡型。钢筋混凝土灌注桩、钢筋混凝土搅拌桩、高压喷射桩、钢板桩等，属于加固型，地下连续墙、排桩等属于支挡型。为了防止坍塌，对于过深的基坑，还需要设置钢结构或者钢筋混凝土结构的内支撑。

3.3.1   坑壁支护

不同类型的支护结构有各自的适用条件，要根据建筑工程性质和规模、深基坑的工程地质和水文地质的具体情况，进行支护结构施工方案的比较和分析。通常吗，选择既可承担深基坑侧壁土体压力和地下水压力，又可防止地下水渗漏的支护结构，达到既能保证深基坑施工安全和质量，又能降低施工成本的目的。

对于深基坑的钢筋混凝土灌注桩支护结构，其钻孔深度确定、孔底残渣清理、泥浆配比、钢筋配置、成孔注浆等关键环节，必须按照施工方案组织施工。对于地下连续墙等支挡结构，其成槽深度确定、槽底残渣清理、泥浆配比、钢筋配置、成槽注浆等关键环节，也必须按照施工方案组织施工。

3.3.2   内支撑

较长、较宽、较深的基坑，在采取加固型支护结构的同时，须设置钢结构或者钢筋混凝土结构的内支撑，并按照“先撑后挖”的顺序组织施工。单层内支撑需要与支护桩的盖梁紧密连接，多层内支撑还需要与支护桩中部围檩紧密连接。

钢结构内支撑要严格按照加工图纸规定结构、尺寸和技术要求，进行加工并检验加工质量。钢结构内支撑两端与支护桩盖梁上的牛腿连接要牢固。钢结构内支撑一端的伸缩机构用于调节其与支护桩的预应力，应做到调节、固定有效。

要严格按照施工图纸规定的钢筋规格、尺寸和焊接技术要求制作钢筋笼，铺设底模和制配侧模，并控制混凝土配比，做好混凝土试件送检并合格后，再进行混凝土浇筑和养护。钢筋混凝土内支撑与支护桩的盖梁同时施工，其钢筋连接在一起并同时浇筑。在设置内支撑深基坑内的适当位置，设立竖向支撑即格构柱。内支撑的格构柱应按照施工方案的要求进行布置和施工，以防止内支撑变形影响支撑效果。

3.3.3   其他支护

深基坑地下结构工程的工期较长，对地下水丰富的深基坑，为此应采取防渗、截渗等防水措施。要对裸露的坑壁采取锚杆、土钉、喷射混凝土等方法进行支护。深基坑挖掘和支护结构完成施工后，应及时进行地下结构和安装工程的施工。在施工过程中，应随时检查坑壁的稳定情况，及时做好横向支护。

3.3.4   支护结构拆除

深基坑内支撑及其格构柱，应在坑内建筑物梁、板、柱结构及换撑结构混凝土达到设计要求强度后，按照“先托后拆”的顺序和“对称拆除”的方法组织拆除施工。拆撑和换撑顺序应满足现场实际工况需求，并结合支护结构内力和变形的监测结果予以实施。

应按照深基坑土方回填顺序，自下而上逐层拆除内支撑结构。内支撑结构拆除与土方回填，应做到随拆随填，必要时对坑壁支护结构采取临时加固措施。一般情况下，深基坑侧壁支护结构可以保留、不予拆除。

3.4   有序组织土方挖掘

3.4.1   土方挖掘

完成深基坑支护结构施工，待钢筋混凝土内支撑强度达到设计要求，钢结构内支撑按设计要求施加预应力后，方可按照施工方案规定的顺序和参数。采取分层、分段、限时、对称挖掘的方法组织土方挖掘施工，严禁提前进行土方挖掘和土方超挖。

基坑土方开挖时，应按照土方挖掘施工方案并结合现场地质的实际情况和特点，选择具体、合理的挖掘顺序和分层挖掘的厚度，使土体压力分散释放。对称挖掘要从两边向中心同时开挖，或由中心向两边、四周同时开挖，以使支撑应力通过内支撑相互抵消。采用上述挖掘方法，能预防支护结构因局部应力集中而造成土体失稳，保证深基坑整体的稳定性。

3.4.2   现场管理

深基坑土方的挖掘、装载和运输需使用挖掘机、装载机、自卸汽车等工程机械，施工人员要对上述工程机械的操作人员进行安全技术交底，防止其在作业过程中违规作业。严禁工程机械碰撞支护桩、内支撑、格构柱、围檩（圈梁）、锚杆等深基坑支护结构，不得在深基坑内支撑上放置重物。

3.5   防治地下水

对深基坑地下水的防治，应选用合理的排水降水方法。深基坑排水降水有多种方法，如明沟排水、井点降水、大口径管井排水等。上述方法各有其技术特点和适用条件，应当根据深基坑的施工特点、水文地质条件、周边建筑物情况等，选用合理、经济、可行的排水降水方法，同时配备防止土体固结和地面沉降的具体措施，方可预防深基坑周边建筑物、地下管线等结构受到不良影响。

为了防治地下水，可根据施工现场具体情况采取地下水回灌、隔水帷幕等预防措施。还可针对地面可能发生沉降的迹象，采取地下连续墙、钢板桩、深层搅拌桩、注浆加固等应急措施形成隔断墙，防止深基坑周边地面产生沉降。

3.6   全过程监测监督

在建筑工程的深基坑内部进行结构施工，属于高危工程项目，其支护结构必须牢固可靠。为了使深基坑内部的施工项目顺利进行，确保施工安全和质量，除了必须采取上述处置方法以外，还必须对深基坑支护结构进行全过程检测和监督。

要重点做好整个支护结构的观察、检测、预测、预防工作，确保各个支护结构完好不发生形变。要做好检测、监督记录，对发现的问题提出处置意见。通过加强施工现场的检测监督，落实深基坑各项技术标准和质量、安全指标，达到提高施工质量、确保施工安全的目的。

4   结束语

建筑工程深基坑支护和地下结构工程的影响因素，贯穿于深基坑施工的全过程，应当抓住深基坑支护和地下结构施工的主要矛盾，确保在重大问题上不出现差错，并在此基础上深入细致地落实各项具体措施，方可优质、安全、高效、顺利地完成施工任务。

参考文献

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