基坑支护施工技术在建筑土木工程中的应用探究

杨志勇

(山西省安装集团股份有限公司，山西 太原 030032)

建筑土木工程必然涉及地下开挖环节，用于修建地基基础，从而使地面上方的建筑体获得足够的支撑。在开发基坑的过程中，为了防止围岩坍塌或是出现石块下落的情况，需要设置支护系统，确保当下及后续施工安全性。一般来说，施工人员需要严格按照设计图纸，结合施工地区的地质条件、硐室结构、断面尺寸等，选择合适的基坑支护体系施工工艺。但在实际施工期间存在多种多样的问题，值得重点分析。

1 基坑支护施工技术在建筑土木工程中应用期间存在的问题分析

1.1 土层开挖和边坡支护之间匹配度不足的问题

在建筑土木工程中，土层开挖与边坡支护不匹配问题的具体表现为：1)在空间层面，可能受土方超挖或少挖影响，造成支护体系施工时缺少工作面；2)在时间层面，由于土方开挖过程中并未严格遵守施工顺序，导致与支护体系施工衔接不畅，最终使相关工作面在空气中暴露较多时间，严重影响了支护施工分项工程的进展[1]。

1.2 边坡修理未达设计要求规范的问题

如果采用机械设备开挖基坑，那么有可能出现的问题是，边坡表面无法达到设计的平整度及顺直度。此外，如果采用人工方式修整边坡时，还会因环境条件限制导致无法深度挖掘。因此，在开挖基坑时，施工人员应当提前做好准备，尽量降低后续施工难度。

1.3 成孔注浆不到位或土钉锚杆受力不达标的问题

基坑支护体系施工期间，由于施工人员并没有对施工现场的土体进行较为详细的勘查、分析，或是在注浆作业时出现并未将注浆管插到位、浆液的配合比不达标、注浆压力不足等情况，均有可能降低注浆质量[2]。受此影响，后续进行土钉、锚杆相关施工时，施工人员会发现抗拔力无法达到设计要求，从而影响支护工程的质量。一旦上述情况发生，施工人员只能作二次处理，极有可能延误工期。

1.4 喷射混凝土厚度及强度不足的问题

在拌制基坑支护体系浇筑用混凝土时，施工人员有可能对原材料把关不严，导致配料不准确，造成混凝土强度未能达到设计要求。此外，在通过喷射方式浇筑混凝土的过程中，受强度不足的影响，基坑中的松散土体可能无法得到有效固结。由此造成的结果是，混凝土凝固一段时间之后，局部土体出现开裂、脱落、滑移的概率会大幅度提升，轻则导致支护体系出现裂缝，重则局部或整体坍塌，从而引起安全事故。

1.5 实际施工效果与设计效果差异过大问题

基坑支护体系实际施工效果与设计相差较大的问题通常出现在深层搅拌桩施工期间——所用浆体中的水泥含量较少，极易引发该问题。此外，如果基坑周边区域堆载了大量物品，导致荷载量严重超过设计允许值，同样会引发上述问题。

1.6 土强度指标选择不准确问题

在施工中发现，即使基坑稳定分析计算结果较为精确，但所选取的土的强度指标并不恰当，也会导致后续施工质量不达标。比如有些技术人员在施工前的勘查作业期间，未能根据实际情况选择合适的勘查方法，得出的评估结果并不可靠。最常见的问题是，基坑及附近环境遭遇降水之后，技术人员基于总应力法，对基坑边坡稳定性进行了可靠计算，该过程中有关土的强度指标基于直剪试验获得。后续针对其他土进行勘查、计算时(如针对具有较强透水性的土进行计算)，由于快剪与不排水的条件差别比较大，如果依然采用相同的方式，获得的结果的准确性必然存在偏差[3]。

2 提高基坑支护技术在建筑土木工程中应用水平的有效措施

2.1 根据建筑土木工程实际情况，科学选择基坑支护形式

在建筑土木工程中，若要提高基坑支护技术的应用水平，首先要求技术人员根据实际情况，科学选择支护形式。几种常见的基坑支护形式特点及优缺点如下。

1)重力式支护结构。又称为水泥土墙支护结构，主要由水泥土搅拌桩(即深层搅拌桩)组成重力式围护墙。搅拌桩到位之后，应以水泥作为固化剂，从而形成基坑支护墙体。这种基坑支护形式一般应用于深度超过6m的基坑中，侧壁安全等级一般需要设定为一级、二级，地基土的承载力应当超过150kPa。由水泥搅拌桩组成的水泥支护土墙的优点是：在坑内无其他支撑结构的情况下，机械设备的挖土速度较快，形成的墙体具有较强的挡水防渗功能，经济性较强。缺点在于，墙体厚度较大，施工难度随着基坑深度增加而加大，容易受自然环境限制。

2)高压喷射螺旋桩。这种基坑支护结构的原理是，借助钻机将旋喷注浆管、喷头钻到桩底设计高程，之后将预先配置完成的浆液经由高压装置，从注浆管边的喷嘴中以极高速度喷射而出，从而达到破坏土体的目的。而在喷射过程中，钻杆一边旋转一边升高，会令浆液与土体充分搅拌，最终在土中形成具有一定直径的柱状固态结构，能够极大地提升地基的稳固程度。这种基坑支护结构的优点是，施工过程中占地面积较小、设备运转时不会有较大的振动，故造成的噪声较低。但缺点在于，施工成本较高，容易污染环境，适用范围较小[4]。

2.2 几种基坑支护施工技术的要点分析

2.2.1 重力式基坑支护结构的施工工艺分析

1)水泥土搅拌桩施工设备。重力式基坑支护结构施工期间，所使用的设备为深层搅拌桩基机组，构成的工件包括主机(即深层搅拌机)、机架/灰浆搅拌机、集料斗、灰浆泵、贮水池、冷却水泵、道轨、导向管、电缆、输浆管、水管等。其中，深层搅拌机常用的机架共有塔架式、桅杆式、履带式三种形式，施工人员应根据施工现场实际情况，选择合适的机架，从而达到提高施工效率及质量的目的。

2)水泥土搅拌桩施工工艺。浇筑水泥搅拌桩时，可采用的工艺有两种。①“一次喷浆，二次搅拌”；②“二次喷浆，三次搅拌”。具体选用哪一种工艺，应根据水泥掺入比及土质情况而定。如果水泥掺加量较小且施工地区地下土质较为松散时，可采用第一种工艺；如果掺入水泥量较大且地下土质整体较为紧实，则应选用第二种工艺。如图1所示为“一次喷浆，二次搅拌”施工工艺的流程图。具体的施工顺序为：①做好水泥土搅拌桩的定位作业；②借助设备进行预埋下沉作业；③提升喷浆搅拌作业；④重复下沉搅拌作业。上述第二种施工工艺从原理上来看与第一种并无本质差异，只是在喷浆及搅拌作业次数方面存在差异。具体来说，增加一次重复提升搅拌及重复下沉搅拌作业，之后便可等待成桩，结束施工。

3)高压喷射旋喷桩施工工艺。高压喷射旋喷桩施工的主要流程如下：①常规进行桩位测放作业；②将引孔钻机布置在合适位置并进行开孔检查试验，确定无误后准备正式钻孔；③进行钻进成孔作业；④对孔进行清洁作业——做好换浆清渣作业；⑤转移钻机，在当前钻孔插入高喷管，之后启动空压机送风、启动高压泵送水，完成试喷检查试验；⑥完成浆液的配制后，通过泵送方式泵入孔中。高喷作业期间应注意监测高喷参数；⑦持续进行回灌作业，确保孔内保持满浆状态[5]。

4)水泥土搅拌桩质量检验标准分析。完成水泥土搅拌桩施工之后，施工人员应按照下列标准及方法检验施工质量。其一，主要质量控制项目。共包含四项内容。①水泥及外掺剂的质量，应根据设计要求，比对产品合格证书，必要时进行抽样检测；②水泥用量，应基于流量计进行动态监测，对照参数指标；③桩体强度，应按照规定方法，检查是否符合设计要求；④地基承载力，质检方法与桩体强度检测完全相同。其二，一般质量控制项目。①桩头提升速度。施工人员应测量水头上升距离及时间，具体标准为不高于每分钟0.5m；②桩底标高，主要测量机头深度，与设计标准的偏差上下限均为200mm；③桩顶标高，应使用水准仪(需要注意，最上部500mm不应计入)，与设计标准的偏差上限不应超过100mm，偏差下限不应超过50mm；④桩位偏差，应直接使用钢尺测量，不能超过50mm；⑤桩径，同样应该使用钢尺直接测量，偏差不能超过桩径的4%；⑥垂直度，应使用经纬仪设备测量，角度偏差不能超过1.5%；⑦搭接质量，使用钢尺直接测量，误差不能超过200mm。

5)针对水泥土搅拌桩特殊工艺或关键控制点的控制措施，在水泥土搅拌桩施工期间，针对特殊工艺、关键控制点的控制要素如下：其一，针对桩径、搅拌的均匀性，应在成桩3d之内，使用轻型动力触探设备，对每米桩身的均匀性进行检查；在成桩7天后，还应采用浅部开挖桩头的方法，进行全面检查。其二，针对水泥土搅拌桩整体承载力进行检查时，可开展复合地基载荷试验、单桩载荷试验。具体要求是：桩身强度达到试验载荷条件后方可开展，且一般在成桩28d后为最佳开展时间。每一次开展载荷试验时，抽检的桩数应达到总桩数的0.5%～1%之间，最少值不能低于3个。

2.2.2 土钉墙支护施工要点分析

1)土钉墙的组成。其中从左向右分别是土钉剖面、土钉面层喷锚、土钉节点。这种基坑支护结构的主要原理是，在基坑开挖期间，施工人员应将具有较大密度的细长杆件钉置于原位土体中，之后在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过这种方式，土钉、土体、混凝土面层会形成具有较强复合性的土体，该土体具有较强的自稳定性，从而达到支护目的。土钉墙指数体系一般适合应用于地下水位较低、粘性土及粉性土含量达到30%的沙土边坡。此外，土钉墙支护结构还适合应用于深度不大的基坑之中。

2)土钉墙支护结构施工流程如下：其一，施工人员应当根据前期地质勘查结果，对施工范围内的开挖高度进行划分。其二，施工人员应当在开挖土方的过程中注意修整边坡，尽量为后续施工提供更大的便利性。其三，完成基坑开挖作业之后，应在边坡初步喷洒底层混凝土，之后在混凝土层上钻设钉孔并做好土钉安装作业，随即注浆。其四，注浆作业完成后，施工人员应当立刻挂上钢筋网，之后将土钉尾部焊接牢固。其五，开展泄水管安装作业，之后再次在边坡喷混凝土，达到设计厚度后停止。

2.2.3 排桩墙支护施工要点分析

排桩墙支护结构同样是较为常见的基坑支护形式，主要应用于无法放坡或受场地条件限制而无法设置搅拌桩支护结构的建筑土木工程之中。通常情况下，如果基坑开挖深度达到6m但并未超过10m时，即可采用这种支护形式。一般来说，排桩墙支护施工流程如下：其一，应注意从断面两侧相向、并进施工，且应采用间隔跳打法，确保桩施工间距至少达到3m。其二，为了在施工期间避免出现振动现象，从而导致邻近孔出现塌孔或降低已经浇灌的混凝土强度的情况，施工人员必须注意监测邻近孔碇的抗压强度，确保具体参数达到2.5MPa之后，方可在当前位置进行挖孔作业。

2.2.4 挡土灌注桩支护施工要点分析

如果选用挡土灌注桩支护形式，则应注意下列事项：1)在开挖作业之前，必须在基坑周围设置混凝土灌注桩，但桩的排列形式不止一种，可以是间隔式，可以是双排式，也可以是连续式；2)施工人员需要在桩顶设置混凝土连系梁，或是锚桩、拉杆等构件；3)基坑深度应该超过6m，总体开挖面积应该较大；4)基坑开挖过程中不得放坡，周边地下环境不得存在其他建筑物的基坑支护结构；5)如果环境条件较为复杂，必要时还可以将挡土灌注桩与土层锚杆支护形式相结合，形成更加牢固的基坑支护体系。

3 结语

基坑支护是建筑土木工程中不可或缺的重要组成部分，是决定后续施工能否正常进行的核心因素。基于此，施工人员必须对该项工程予以重视，尽量提高土层开挖与边坡支护之间的匹配度、使边坡修理达到设计要求。只有首先解决基础问题，才能搭配合理的施工工艺，最终全方位提高基坑支护质量，确保后续施工的安全性。