土建基础施工中深基坑支护施工技术研究

文／王伟 北京城建一建设发展有限公司 北京 100020

引言：

随着城市化进程的加速，高层建筑和地下工程的需求不断增加，深基坑支护施工技术得到了广泛应用。深基坑支护施工技术是指在深开挖基坑时，为保证基坑稳定和周边建筑物安全而采取的一系列加固措施[1]。该技术能有效防止基坑坍塌、保护周边环境，对提高工程施工质量、安全性和稳定性具有重要意义。

1.项目概况

某项目工程为一栋23 层的住宅楼，总建筑面积约为13662.15 平方米，基坑深度约为13 米，周边环境较为复杂，施工难度较大。设1 层地下室，建筑物基础采用桩基础。基坑支护结构选择单排桩、土钉墙，基坑支护等级为二级。基坑支护结构使用年限12 个月。本次勘察查明，在钻孔孔位及深度控制范围内，场区地层自上而下大体可分为7 层，自上而下分别为（1）杂填土、（2）粉质粘土、（3）细砂、（4）卵石、（5）全风化泥质粉砂岩、（6）强风化泥质粉砂岩、（7）中风化泥质粉砂岩。

2.深基坑支护施工

2.1 施工难点

（1）地质条件差：深基坑支护施工通常在地下水位以下进行，该工程地质条件差，导致基坑支护难度加大，容易出现坍塌、沉降等问题。

（2）施工场地狭小：本工程深基坑支护施工通常在城市中心和建筑物密集的区域进行，施工场地狭小，限制了基坑支护的设计和施工方案，增加了施工难度。

（3）施工周期长：深基坑支护施工需要开挖深度较大的基坑，施工周期较长，容易导致工人疲劳、机械设备磨损等问题，增加了施工难度。

（4）监测难度大：深基坑支护施工对基坑稳定和周边环境的影响较大，需要进行严密的监测，但由于基坑深度大、周边环境复杂等因素，监测难度较大。

（5）设计与施工协调困难：深基坑支护设计需要考虑到多种因素，如地质条件、周边环境、施工周期等，而施工过程中可能出现各种意外情况，设计与施工协调困难。

2.2 施工前准备

在深基坑支护施工前，需要进行一系列准备工作。首先，要对基坑周边环境进行详细勘察，了解地形地貌、建筑物分布等情况，为后续施工提供数据支持；其次，根据勘察结果进行基坑支护设计，确定合适的支护方案[2]。同时，要进行施工组织设计，明确施工流程和安全措施；最后，要进行必要的施工现场准备，如清理、平整等。

2.3 测量施工

（1）根据现场条件，控制点和基准点应移至未损坏的位置。开工前，应在审查后对其进行适当保护，并在施工过程中经常进行重新测试。

（2）为确保施工测量的连续性和一致性，应在施工现场设置足够数量的互视坐标控制点和高程基准。

（3）坐标控制点和基准设置应每15 天左右进行一次综合测量，以防止每个点的沉降或接触。

（4）坐标控制网和水准点在测量放线后由监理工程师复核验收，作为工程测量放线的依据。

2.4 防护栏杆施工

（1）防护栏杆采用48 壁厚3.0mm 的钢管组装而成。

（2）栏杆立柱采用钢管立柱，每2m 设置1 根，埋深0.3m，露地面高度为1.2m。

（3）防护栏杆设置在坡顶边线往水沟方向0.25m处。

（4）栏杆设置上、中、下三道横杆，上杆平栏杆顶离基准面地面高1.2m，中杆离基准面地面高0.6m，下杆离基准面地面高0.10m。

2.5 土钉+挂网喷砼

土钉支护施工工艺流程见图1 所示：

图1 土钉支护施工工艺流程

2.5.1 土方开挖

土钉墙土方必须分层分段开挖，严格做到开挖一层支护一层，上层未支护完，不得开挖下一层，应采用分段开挖，土方应分层开挖，每层开挖深度（对软土区域）不应大于1.0m，开挖水平分段长度约15m，分层开挖深度不得超过相应层土钉深度0.5m。且应间隔开挖，开挖后应及时对壁面进行修整，同时不得在大雨天开挖施工。上层喷射混凝土面层达到设计强度70%后，方可开挖下层土方。

2.5.2 人工修坡

在挖掘机施工基本完成斜坡面后，采用人工修坡对松散的或干燥的无粘性土进行铲除；修整坡面，清除坡面虚土，坡面平整度控制在±20mm 以内。

2.5.3 初喷混凝土面层

挖出的作业面修整后，应尽快喷射C20 细石混凝土面层，初喷混凝土面层厚度约40mm。喷射混凝土配合比宜为水泥：石子：砂=1:2:2 细石混凝土（重量比），石子粒径5～10mm 的碎石，干净的中粗砂，含水量5%～7%，不得使用污水，根据施工时天气情况考虑是否加入适量的速凝剂。混凝土强度等级不低于C20，3 天不低于10MPa。混合料的搅拌应采用强制式搅拌机；选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求，空压机风量不宜小于9m3/min 以防止堵管，输料管应能承受0.8MPa 以上的压力，并应有良好的耐磨性能。

喷射混凝土采用干式喷射工艺，干法喷射混凝土施工供水设施应保证喷头处的水压力0.15～0.20MPa。喷射作业应分段分片进行，自下而上，喷头与喷面保持垂直，距离宜为0.6～1.0m；并保持砼表面平整，无干斑或滑移流淌现象，喷浆气压应根据混凝土喷射的距离进行调整。

喷射作业前，应对机械设备、管线等进行全面检查。坡面有水时，应做好导排工作。喷射作业开始时，先送风后开机，再给料；结束时，待细石混凝土喷完后，再关风。喷射时喷头一般按螺旋式轨迹压半圈均匀缓慢地移动，喷射砼搭接长度20cm；回弹物不可重新喷射。现场根据开挖土质情况，喷射混凝土与挂钢筋网可以交替进行。

2.5.4 土钉定位成孔

土钉采用机械成孔法施工，成孔直径土钉80mm，倾角15°，梅花状布置，施工容许偏差：角度±3 度，孔径±5mm，孔距±100mm。成孔作业前，按设计位置测量和确定孔位，钻孔的长度比设计土钉长度长300～500mm，钻孔结束后，应从孔底向外继续清孔，时间至少10 分钟。成孔时应有记录，随时掌握土层情况。施工时如碰到障碍物而发生困难，可适当调整角度和位置，上下左右调节。钻孔完成后，及时安设土钉体并灌浆，以防塌孔。

2.5.5 土钉杆体制作及安装

土钉由钢筋杆体、水泥浆组成，杆体为1 根48 钢花管（壁厚3.5mm）（横向间距1.5m，竖向间距1.5m），L=6m；土钉插入孔内深度不应小于土钉长度的95%，亦不得超深，以免外露长度不足；在现场按设计长度截断或焊接；土钉钢筋接长采用双面搭接焊，焊接长度按搭接双面贴角焊5d。

土钉制作安装，钢筋要求平直、无锈迹，长度须符合设计要求，其误差不超过±200mm，且应超出坡面约200mm。

2.5.6 注浆

土钉注浆采用P.042.5R 普通硅酸盐水泥，注浆体采用水灰比为0.5:1 的水泥净浆，注浆浆液需加入0.05%（水泥用量）三乙醇胺，喷射混凝土需加入2%（水泥用量）速凝剂。水中不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质，不得使用污水；浆体28 天强度不得低于20MPa，3天不低于10MPa。注浆压力不得低于0.5Mpa，采用一次常压注浆。

2.5.7 铺设面层钢筋网

钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设，坡面铺设φ8@150×150 钢筋网，初喷砼厚度40mm。铺设钢筋网后用22#铁丝绑扎，钢筋网与坡面的间隙大于30mm，钢筋网搭接长度不应小于300mm；并设置2φ16HRB400 加强筋与主筋焊接牢固。坡顶部位钢筋网应向上外翻约1000mm 宽，钢筋网绑扎铺设完成后与插筋绑扎固定。

2.5.8 喷射混凝土面层

铺设面层钢筋网及设置泄水管后，应尽快喷射C20细石混凝土面层，喷砼面层厚度60mm。喷射混凝土配合比宜为水泥：石子：砂=1:2:2 细石混凝土（重量比），石子粒径5～10mm 的碎石，干净的中粗砂，含水量5%～7%，不得使用污水，根据施工时天气情况考虑是否加入适量的速凝剂。混凝土强度等级不低于C20，3 天不低于10MPa。混合料的搅拌应采用强制式搅拌机；选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求，空压机风量不宜小于9m3/min 以防止堵管，输料管应能承受0.8MPa 以上的压力，并应有良好的耐磨性能。

2.6 钻孔灌注桩

（1）灌注桩的施工应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的有关规定。

（2）灌注桩正式施工前，为了了解施工控制参数，应进行试成孔，数量不宜少于2 个。

（3）应采用间隔成桩的施工顺序，刚完成混凝土浇筑的桩与邻桩成孔安全距离不应小于4 倍桩径，或间隔时间不少于36 小时。

（4）为确保桩顶混凝土质量，桩顶泛浆高度不应小于500mm。

（5）桩身采用水下C30 混凝土浇筑，钢筋的保护层厚度不小于50mm。

（6）混凝土充盈系数：1.03～1.3。

（7）桩身混凝土应一次连续浇筑成型，不留施工缝，待桩身混凝土达设计强度后，方可施工冠梁，冠梁施工时，应将桩顶浮浆、低强度混凝土及破碎部分清除。

2.7 基坑监测

（1）基坑变形监测：对基坑支护结构进行变形监测，包括水平变形、垂直沉降等方面的监测，以防止基坑变形过大导致结构破坏[3]。

（2）地下水位监测：对地下水位进行监测，确保基坑支护结构和周边环境的稳定性。

（3）土压力监测：对基坑支护结构上的土压力进行监测，以判断基坑支护结构的承载能力和稳定性。

（4）周边建筑物监测：对基坑周边建筑物进行监测，包括沉降监测、倾斜监测等方面，以确保建筑物安全。

（5）地下管线监测：对基坑周围的地下管线进行监测，确保管线正常运行，避免管线破裂或位移导致安全事故。

（6）支撑体系监测：对基坑支护结构的支撑体系进行监测，包括支撑杆件的受力、变形等情况，确保支撑体系稳定可靠。

（7）环境因素监测：对施工环境进行监测，包括温度、湿度、风速等环境因素，避免环境因素对基坑支护结构的影响。

监测报警值：支护桩顶、坡顶水平位移累计值30mm，变化速率3mm/天（连续3 天）；支护桩顶、坡顶竖向位移累计值20mm，变化速率3mm/天（连续3 天）；周边道路累计值30mm，变化速率3mm/天（连续3 天）；临近建筑位于大于建筑物地基变形允许值，变化速率3mm/天。

3.深基坑支护施工质量控制措施

3.1 安全管理

深基坑支护施工具有一定的安全风险，因此需要采取一系列安全管理措施。首先，要进行安全预评估，分析基坑支护施工过程中的安全隐患和可能发生的事故，并制定相应的应急预案；其次，要加强施工现场安全管理，设置安全警示标志，规范施工人员行为[4]。同时，要定期进行安全培训和演练，增强施工人员的安全意识和应急处理能力；最后，要建立完善的安全管理体系，明确各项安全管理责任。

3.2 施工过程质量控制

深基坑支护施工质量控制措施是指为了保证深基坑支护施工的顺利进行和施工质量符合设计要求而采取的一系列措施。

（1）科学设计：在深基坑支护施工前，需要进行详细的勘察和设计，综合考虑地质条件、周边环境、施工周期等因素[5]，选择合适的支护方案和施工工艺，确保设计科学合理。

（2）严格材料控制：深基坑支护施工所使用的材料应符合设计要求和国家标准，对材料的质量、规格、型号等进行严格检查和控制，防止不合格材料进入施工现场。

（3）加强施工现场管理：在深基坑支护施工过程中，应加强施工现场管理，规范施工程序，保证施工质量和安全。施工现场应保持整洁、安全，防止因杂乱无章的施工现场导致的事故和隐患。

（4）实行“三检制度”：在深基坑支护施工过程中，应实行“三检制度”，即自检、互检、专检相结合的检验制度，对施工质量进行检查和评估，确保施工质量符合设计要求。

（5）建立有效的信息反馈机制：在深基坑支护施工过程中，应建立有效的信息反馈机制，及时收集和整理施工质量信息[6]，对施工质量问题进行及时发现、分析和处理。

（6）规范施工操作流程：在深基坑支护施工过程中，应规范施工操作流程，确保施工人员按照设计要求和操作规程进行施工，避免因不规范操作导致的事故和隐患。

（7）加强质量记录管理：在深基坑支护施工过程中，应加强质量记录管理，对施工质量记录进行及时、准确、完整地记录和保存，确保质量记录可追溯性和完整性。

结语：

综上所述，深基坑支护施工技术对于保证土建基础施工质量和安全性具有重要意义。在实际应用中，需要做好前期准备工作，加强施工过程管理和质量控制，确保安全管理工作落实到位。未来，随着科技的不断进步和施工技术的不断发展，深基坑支护施工技术将向智能化、绿色化等方向发展。同时，随着人们对环境保护和安全生产的要求越来越高，深基坑支护施工技术也将更加注重环境保护和安全生产方面的研究和应用。深基坑支护施工技术是土建基础施工中不可或缺的一部分。通过前期准备、施工过程、质量控制和安全管理等方面的全面研究和改进，可以进一步提高深基坑支护施工技术的水平，为土建基础施工提供更加安全、稳定、环保的支持。