岩土工程基础建设中的深基坑支护施工技术

张尧 史彬

1.山西冶金岩土工程勘察有限公司 山西 太原 030002

2.山西华冶勘测工程技术有限公司 山西 太原 030002

随着城市化进程的加速和土地资源的有限性，越来越多的建筑项目需要在有限的土地面积上进行高层建筑、地下工程等建设。然而，由于地下土层的复杂性和不稳定性，深基坑的开挖和支护成为了一个关键的技术难题。深基坑支护施工技术旨在确保基坑的稳定和安全，防止地下水的渗漏和土体的滑坡。该技术涵盖了多种工程方法和材料的应用。通过科学合理的设计和施工，深基坑支护能够有效地控制地表沉降、防止土壤液化和保护周围的建筑物和地下管线。由于技术的不断进步和经验的积累，深基坑支护施工技术也在不断演进和创新。工作人员不断探索更安全、高效和环保的支护方案，提高工程质量和施工效率，为人们提供更安全、舒适的生活环境。

1 岩土工程施工特点

岩土工程施工面临着复杂多变的地质条件。地质条件的多样性对施工带来了挑战，例如，土质的不均匀性、地下水位的高低变化以及地下岩体的存在等。施工团队需要通过综合分析和合理的施工方案，应对不同地质条件下可能出现的问题。岩土工程施工需要考虑环境保护和资源利用。岩土工程往往发生在城市和生态敏感区域，因此施工过程中需要采取一系列环境保护措施，减少对周围环境的影响。此外，合理利用资源也是施工的重要目标，包括土方的回填利用、废弃物的处理等，以实现可持续发展[1]。土工程施工具有较高的技术要求和专业性。由于地质条件的复杂性，岩土工程施工需要充分了解土体和岩体的性质，合理选择施工方法和支护措施。施工过程中需要掌握各种岩土工程技术和设备的操作，如钻探、挖掘、注浆、爆破等，确保施工的安全和质量。

2 岩土工程深基坑支护常见问题

2.1 施工问题

由于土体力学性质的不确定性，基坑周边土体可能发生不稳定，导致坍塌事故的发生。为了解决这个问题，施工团队应采取适当的支撑措施，如钢支撑或混凝土墙等，以增加基坑的稳定性，并进行定期的监测和检查。支撑失稳也是一个常见的问题。由于设计不合理或施工操作不当，支撑结构可能会发生失稳，从而导致支撑系统的崩塌或倒塌[2]。为了避免这种情况的发生，施工团队应进行合理的支撑设计，并采取适当的施工方法和监测措施，确保支撑系统的稳定性和安全性。此外，土体沉降也是一个需要关注的问题。在深基坑施工过程中，由于土体的开挖和支撑作用，周围土体可能发生沉降现象。为了控制土体沉降，施工团队应根据土体性质和工程要求，采取合适的加固措施，如预应力锚杆和注浆加固等，以减少土体的变形和沉降。在深基坑的开挖过程中，地下水可能会涌入基坑，增加了工程的复杂性和风险。为了应对这个问题，施工团队应采取有效的排水措施，如设置抽水井和排水管道等，控制地下水位并确保基坑的干燥。

2.2 取样问题

取样位置应该能够代表整个基坑区域的土质状况，以便准确评估工程的稳定性和承载能力。在选择取样位置时，需要综合考虑地质勘察资料、现场勘测数据以及施工条件等因素，避免取样位置偏离实际工程情况，导致取样结果与实际情况不符。常见的取样方法包括钻孔取样和挖掘取样等。对于较深的基坑，常采用钻孔取样方法，通过钻孔获取深层土样进行分析。在取样过程中，应确保取样工具的清洁和无污染，避免外界杂质的干扰。同时，应注意取样深度的控制，确保取样能够覆盖不同土层，并获取准确的土样[3]。此外，取样过程中还需要注意取样数量和频率的问题。根据工程的要求和土质特点，合理确定取样数量和频率，以确保取样的代表性和可靠性。对于大型基坑工程，应增加取样点的数量，从不同位置和层次进行取样，以获得更全面的土质信息。

2.3 支护结构问题

在设计和施工过程中，如果未能充分考虑到基坑周围的土层力学特性、地下水位以及周边建筑物的影响等因素，可能导致支护结构的不稳定。这可能包括支撑结构的变形、倾斜或破坏，从而影响整个基坑的稳定性和安全性。由于复杂的地下土体条件和施工过程中的荷载变化，支护结构可能会发生变形和开裂。这可能导致支撑系统的刚度减小，影响其承载能力和稳定性。在支护结构设计和施工过程中，应该充分考虑土体的变形特性，采取适当的支护措施以减小变形和开裂的风险。此外，支护结构的质量问题也需要引起关注。不合理的材料选择、施工操作不当以及质量监控不到位等因素可能导致支护结构的质量下降。如预制混凝土墙体的裂缝、钢支撑的腐蚀等都可能影响支护结构的使用寿命和安全性。因此，在施工过程中，应加强质量管理和监控，确保支护结构的材料选择、加工、安装和维护等环节符合规范要求[4]。另外，周边建筑物、地下管线以及地下水位的变化等都可能对支护结构产生影响。不合理的支护设计和施工可能引起周围环境的沉降、裂缝或渗漏等问题，给工程和周边环境带来风险。因此，应在设计和施工过程中充分考虑周围环境的因素，确保支护结构与周围环境的相互协调和稳定。

3 岩土工程深基坑支护施工技术要点

3.1 基坑支护体系结构

3.1.1 结构设计

合理的结构设计能够有效分担土压力和地下水压力，确保基坑周边土体的稳定。在设计过程中，需要充分考虑土体力学参数、地下水位变化、地质条件等因素，选择适当的支护结构类型，如桩墙、挡墙、护坡等。同时，还要合理设置锚杆、土钉、支撑架等附属构件，增强整体结构的稳定性。综合考虑土体和水压力的作用，进行力学计算和结构优化，确保支护结构的安全可靠。

3.1.2 处理土体

土体的性质和稳定性直接影响基坑的支护效果。在施工过程中，常用的土体处理方法包括土体加固、挖土槽支护、地下连续墙等。通过土体加固可以提高土体的抗剪强度和抗侧变形能力，减小土体的位移和变形。挖土槽支护结构可以提供有效的支撑，防止土体坍塌和基坑变形。地下连续墙作为一种常用的支护形式，通过设置连续的墙体来分担土压力和地下水压力，保持基坑的稳定。

3.1.3 控制水位

地下水对基坑稳定性的影响不可忽视。通过合理的水位控制措施，可以有效降低地下水的压力和渗流量，减小基坑周边土体的液化和失稳风险。常用的水位控制手段包括围堰、抽水和注浆等[5]。围堰可以将基坑周边封闭，控制地下水位的上升。抽水则通过井点排水或井点反压排水的方式，降低地下水位。注浆技术可以改善土体的密实度和抗渗性，减少地下水渗流。

3.2 挂网喷混凝土技术

3.2.1 挂网设计

挂网设计是挂网喷混凝土技术中至关重要的一环。在设计中，需要充分考虑基坑的几何形状、土质特征和支护要求等因素[6]。合理的挂网设计能够确保支护结构的稳定性和整体性，避免因挂网失效而导致的安全风险。设计中还需考虑挂网的材料选择、挂网的布置方式以及预留喷混凝土孔洞等细节，以便后续混凝土喷射施工的顺利进行。

3.2.2 混凝土喷射技术

混凝土喷射技术是挂网喷混凝土技术的核心环节。在喷射施工过程中，需要注意喷混凝土机的选型和调试，确保混凝土的均匀喷射和稳定供应。喷射时要控制喷射速度和喷射压力，使混凝土充分填充挂网空隙，形成坚固的支护体。此外，还需采取合理的喷射顺序和喷射路径，避免漏喷或过度喷射等情况的发生。

3.2.3 混凝土质量控制

混凝土质量控制是挂网喷混凝土技术的重要保障。在施工过程中，应严格控制混凝土的配合比例、水灰比和搅拌时间等参数，以确保混凝土的均匀性和强度。同时，对喷射后的混凝土进行质量检测，包括抗压强度、密实度等指标的监测，以验证施工质量的合格性。

3.2.4 混凝土灌注桩技术施工

（1）地质勘察

在进行混凝土灌注桩施工前，必须进行详细的地质勘察。通过地质勘察，了解地层的性质、强度、稳定性等信息，以确定适合的灌注桩参数和施工方案。此外，还需要关注地下水位的情况，以确保施工过程中的排水措施和防水处理的有效性[7]。

（2）材料准备

混凝土灌注桩施工需要准备优质的材料。首先，确保混凝土配合比的准确性和质量稳定，以获得符合设计要求的强度和耐久性。其次，选择适用的钢筋，保证灌注桩的受力性能和抗震能力。此外，还要准备适当的添加剂，如减水剂和缓凝剂，以调控混凝土的流动性和凝结时间，提高施工效率和质量。

（3）设备准备

在混凝土灌注桩施工中，合适的设备是必不可少的。首先，需要有足够的挖掘机械和装载机械，以开挖基坑和运输土方。其次，必须准备专用的灌注桩机械，包括搅拌车、输送泵和钻机等。这些设备应具备稳定的性能和高效的施工能力，以保证施工进度和质量。

4 锚杆支护技术施工

4.1 选择适合规格锚杆

根据基坑的深度、地质条件和设计要求，应综合考虑锚杆的直径、材质和长度等参数。选择适当的规格可以保证锚杆的承载力和抗拉性能，以及与周围土体的良好结合。同时，锚杆的预应力水平和锚固长度也需要根据实际情况进行合理设计，以确保基坑的稳定性和施工质量。

4.2 合理安排施工顺序

施工顺序应根据基坑的形状、尺寸和支护要求进行合理规划。通常，施工应从基坑的下部开始，逐渐向上进行[8]。在施工过程中，要确保锚杆的排布均匀、间距合理，并且与其他支护结构（如钢板桩、混凝土墙等）协调配合。此外，施工过程中应注意控制施工速度，避免过快或过慢导致支护结构的负荷失衡或施工质量问题。

4.3 做好监测调整

做好监测调整是锚杆支护施工的重要环节。通过合理的监测手段（如测斜、应变等），及时掌握锚杆支护结构和周围土体的变形和变化情况。根据监测数据，及时进行调整和优化施工方案，以确保锚杆的工作状态和支护效果。在施工过程中，还应定期检查和维护锚杆，修复可能出现的损坏或松动情况，保持锚杆的稳定性和持久性。

4.4 组织支护技术施工

4.4.1 土体处理加固

土体处理加固是深基坑支护的基础工作。在施工前，需要对土体进行详细的工程地质调查，了解土体性质和强度参数。根据土体的特点，采取合适的土体处理措施，如加固灌浆、钻孔注浆等，提高土体的强度和稳定性。同时，还需考虑土体的排水性能，通过合理的排水措施，避免土体失稳和液化等问题。

4.4.2 安全监测预警

在施工期间，应设置监测点并采用合适的监测仪器对基坑和支护结构进行实时监测。监测内容包括基坑变形、土体应力、地下水位等指标。通过监测数据的分析和比对，及时发现和预警可能出现的问题，并采取相应的措施进行调整和加固，确保施工的安全性和稳定性。

4.4.3 控制施工工序

在施工过程中，应制定详细的工序计划和安全措施，并确保施工人员严格按照规定进行操作。例如，在土体开挖过程中，应采取合适的支撑结构和施工序列，保证施工过程的平稳进行。同时，要加强对施工现场的管理和监督，确保施工质量和进度的达标。

4.4.4 自立式支护技术施工

（1）自立式系统选择

在选择自立式支护系统时，应综合考虑工程的地质条件、基坑尺寸和周边环境等因素。自立式支护系统包括钢支撑、预制混凝土板桩和预制混凝土墙等。工作人员需要根据基坑的深度、土层性质和承载要求等，选择最适合的自立式支护系统。在选择过程中，还应考虑施工效率和成本等因素，以达到最佳的支护效果。

（2）选择施工方法

选择合适的施工方法对于自立式支护技术的成功施工至关重要。施工方法应根据具体情况进行优化选择。例如，对于钢支撑系统，可以采用逐节施工法或者跨越施工法，根据土层的稳定性和基坑尺寸来确定合适的施工方法。对于预制混凝土板桩和墙体可以采用现场浇筑或预制装配的方式，根据施工周期和质量要求做出选择。

（3）做好水土保持

工作人员应合理设计和设置排水系统，以保证基坑内外的水分平衡。此外，需要采取相应的防护措施，避免土壤的流失和环境的污染。通过合理的水土保持措施，工作人员能够最大限度地减少基坑施工对周边环境的影响，保护生态环境的可持续发展。

5 结束语

综上所述，通过对深基坑进行科学合理的支护施工，不仅可以确保工程的安全可靠，还能提高工程的施工效率和质量。工作人员需要深入研究了各种支护方法的原理和适用条件，并根据实际工程的要求选择最佳的支护方案。科学合理的设计和施工组织能够成功解决深基坑支护过程中的各种技术难题，保证了工程的安全和稳定。工作人员还要对施工过程中的监测与控制进行了详细的分析和研究，及时发现并解决施工中的问题，确保了支护结构的稳定完整性。此外，还要重点关注环境保护和资源利用的问题。在施工过程中采取一系列的环境保护措施，减少对周边环境的影响，并且合理利用了现有资源，降低了工程的成本和能耗，促进岩土工程基础建设的发展。