李寧

(山西潞安工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046100)

深基坑支護(hù)作為土木工程施工活動(dòng)的重要組成部分，支護(hù)效果直接關(guān)乎現(xiàn)場(chǎng)施工安全和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。近年來(lái)，隨著土木工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，基坑開(kāi)挖面積與深度增加，對(duì)深基坑支護(hù)體系使用性能提出了更嚴(yán)格的要求。因此，在施工期間，為進(jìn)一步保障基礎(chǔ)工程的穩(wěn)定性，需加強(qiáng)對(duì)對(duì)深基坑支護(hù)施工技術(shù)的實(shí)踐研究，滿足施工建設(shè)要求，順利實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)目標(biāo)與貫徹落實(shí)安全生產(chǎn)目標(biāo)。

1 土木工程深基坑支護(hù)技術(shù)的種類及現(xiàn)場(chǎng)操作要點(diǎn)

1.1 土釘墻支護(hù)

土釘墻支護(hù)是在基坑側(cè)壁和邊坡部位上打入若干土釘，土釘表面掛靠鋼筋網(wǎng)與噴射混凝土面層，由土釘、鋼筋網(wǎng)、面層三者共同形成類似重力擋墻的支護(hù)體系，負(fù)責(zé)持續(xù)抵抗墻身后部土壓力，預(yù)防基坑坍塌、邊坡滑塌等安全事故出現(xiàn)。在土釘墻支護(hù)施工期間，重點(diǎn)掌握土釘制作、土釘打設(shè)、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、噴射面層四道步驟的操作要點(diǎn)：1)土釘制作，提前準(zhǔn)備適當(dāng)規(guī)格的焊接鋼管，把鋼管切割或接長(zhǎng)加工為特定長(zhǎng)度節(jié)段，清理表面灰塵銹跡，在鋼管上鉆設(shè)若干注漿孔，注漿孔以梅花狀分布，孔距控制在0.5m左右，并把底部進(jìn)行封口處理；2)土釘打設(shè)，具體可選擇鉆孔注漿、直接打入、打入注漿三種類型的土釘。以最為常見(jiàn)的鉆孔注漿型土釘為例，提前在深基坑現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記各處土釘?shù)拇蛉胛恢?，使用鉆機(jī)鉆設(shè)成孔，清理孔內(nèi)殘?jiān)?，把焊接鋼管居中放置在孔?nèi)，測(cè)量調(diào)整鋼管放入深度、外部露出長(zhǎng)度與水平位置[1]。確定無(wú)誤后，通過(guò)預(yù)留注漿孔持續(xù)注漿，注漿期間固定鋼管位置，待漿液凝結(jié)固化后，即可在孔內(nèi)形成土釘；3)掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，使用鋼筋雙向編制鋼筋網(wǎng)，把相鄰鋼筋接頭的錯(cuò)開(kāi)距離控制在0.5m以上，再使用螺紋鋼筋作為加強(qiáng)筋來(lái)改善鋼筋網(wǎng)使用性能。隨后，利用土釘外露部分，把鋼筋網(wǎng)掛設(shè)在土釘表面，保持鋼筋網(wǎng)和土釘層緊密貼合狀態(tài)，并在鋼筋網(wǎng)表面壓設(shè)井字形螺紋鋼來(lái)固定位置，對(duì)鋼筋網(wǎng)、井字架和土釘外露端頭的連接部位進(jìn)行焊接固定；4)噴射混凝土面層，提前制備強(qiáng)度等級(jí)在C20及以上的混凝土，施工人員在鋼筋網(wǎng)表面分多次噴射混凝土，首次噴射厚度在3～5cm，面層總體厚度控制在8cm左右，噴射完畢后立即壓實(shí)面層表面與進(jìn)入養(yǎng)護(hù)工序，并把土釘墻墻面坡度控制在1∶0.2以內(nèi)。

1.2 鋼板樁支護(hù)

鋼板樁支護(hù)是在基坑開(kāi)挖邊緣區(qū)域內(nèi)順序打入多根帶有鎖口或是鉗口的熱軋型鋼樁體，把相鄰樁身進(jìn)行連接后形成鋼板樁墻支護(hù)體系。在鋼板樁施工期間，提前做好放線定位工作，準(zhǔn)確標(biāo)記各處樁位，確定樁身打入順序，施工人員操縱自行振動(dòng)式打樁機(jī)，把鋼板樁垂直打入樁位，檢查樁身打入情況是否達(dá)標(biāo)，要求樁身垂直偏差不超過(guò)1%、樁頂標(biāo)高偏差與軸線偏差不超過(guò)±0.1m[2]。隨后，重復(fù)上述操作，沿上根樁身扣槽插入下根樁身，使得全部樁身共同組成穩(wěn)定的鋼板樁支護(hù)體系，并在基坑轉(zhuǎn)角部位采取大扣連接方式，樁身打設(shè)完畢后在周邊進(jìn)行回填夯實(shí)處理來(lái)固定樁身位置。最后，待深基坑施工完畢后，即可拔除先期打入的鋼板樁，在樁孔內(nèi)部回填砂料，把鋼板樁留待后續(xù)使用。

1.3 錨拉式排樁支護(hù)

相比于普通排樁支護(hù)技術(shù)，錨拉式排樁支護(hù)體系額外向各處錨桿施加預(yù)應(yīng)力，以此來(lái)減少支擋結(jié)構(gòu)實(shí)際位移量，此項(xiàng)技術(shù)具備錨桿布置靈活、可以改變錨桿層數(shù)、結(jié)構(gòu)受力均勻、基坑內(nèi)部形成無(wú)障礙空間的顯著優(yōu)勢(shì)。在錨拉式排樁支護(hù)施工期間，提前把工程場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，首次把基坑整體開(kāi)挖3.0m，檢查基坑邊線和邊緣部位平整度。確定無(wú)誤后，施工人員即可在開(kāi)挖形成的工作面上施作護(hù)坡樁，以深層攪拌樁作為護(hù)坡樁，再施作土釘墻支護(hù)體系與混凝土冠梁。最后，完成首步錨索施工作業(yè)，繼續(xù)向下開(kāi)挖形成第二步錨索施工工作面，向護(hù)坡樁樁身間隔部位進(jìn)行噴護(hù)處理，重復(fù)上述操作完成剩余錨索施工作業(yè)，直至開(kāi)挖至深基坑底面與噴護(hù)護(hù)坡樁樁間土，以及在汽車坡道部位補(bǔ)做錨索和噴護(hù)坡面進(jìn)行收尾處理。此外，要求施工人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件來(lái)計(jì)算支護(hù)樁的樁徑與樁距值。1)對(duì)于支護(hù)樁樁徑，根據(jù)樁身材質(zhì)來(lái)確定樁徑值，以混凝土灌注樁為例，要求樁徑值不小于0.4m；2)對(duì)于支護(hù)樁間距，以基坑土質(zhì)條件作為選擇依據(jù)，土質(zhì)較佳時(shí)要求樁距不超過(guò)2倍樁徑，現(xiàn)場(chǎng)分布黏性土層時(shí)把樁距控制在0.9m以內(nèi)，基坑土質(zhì)較差且樁身直徑偏小時(shí)，則要求樁距值不超過(guò)0.6m[3]。

1.4 深層攪拌樁支護(hù)

深層攪拌樁是以水泥材料作為固化劑，在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)若干樁位，操縱深層攪拌機(jī)對(duì)天然地基進(jìn)行強(qiáng)制攪拌處理，攪拌期間同步投加水泥材料，水泥與土體顆粒接觸后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最終固結(jié)形成具備一定強(qiáng)度的水泥樁身，起到提高地基強(qiáng)度與承載性能的作用。在深層攪拌樁施工期間，提前做好放線測(cè)量、場(chǎng)地平整處理、攪拌機(jī)布置就位與調(diào)試檢查等準(zhǔn)備工作。隨后，制備水泥漿液并放入集料斗內(nèi)，待水泥漿放置就位后，施工人員啟動(dòng)深層攪拌機(jī)，控制鉆桿與攪拌頭持續(xù)向下攪拌，待攪拌頭抵達(dá)樁位預(yù)定深度后，開(kāi)啟灰漿泵，向外噴射水泥砂漿，同步把鉆桿向上提升，提升速度控制在0.5～0.8m/min。最后，待攪拌頭提升到樁頂部位后，關(guān)閉灰漿泵，把攪拌頭下沉至樁孔底部，重新啟動(dòng)灰漿泵開(kāi)展提升攪拌作業(yè)，待樁身成型后，把深層攪拌機(jī)移動(dòng)至下處樁位，重復(fù)上述操作完成全部樁身攪拌作業(yè)。此外，重點(diǎn)檢查水泥漿液的性能質(zhì)量，可選擇使用42.5標(biāo)號(hào)普通硅酸水泥來(lái)制備漿液，把水灰比控制為0.45～0.5，水泥漿液用量不得少于50kg/m3。

1.5 重力式擋土墻支護(hù)

重力式擋土墻主要采取石塊砌筑或是混凝土澆灌方式建造而成，以梯形作為墻體形狀，憑借墻體自重、墻底摩阻力來(lái)抵抗被動(dòng)區(qū)域的水土壓力，有著較為優(yōu)異的抗傾覆穩(wěn)定性能和抗滑移穩(wěn)定性能，多用于預(yù)防基坑坑底隆起、管涌、流土等施工問(wèn)題，并保障工程現(xiàn)場(chǎng)與周邊環(huán)境安全。在重力式擋土墻施工期間，重點(diǎn)掌握基礎(chǔ)開(kāi)挖、基礎(chǔ)澆筑、墻身澆筑、墻背回填四道步驟的操作要點(diǎn)。1)基礎(chǔ)開(kāi)挖，為提高作業(yè)效率，采取機(jī)械開(kāi)挖方式，施工人員操作挖掘機(jī)，在邊線范圍內(nèi)分層開(kāi)挖基礎(chǔ)，直至開(kāi)挖倒基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)高上方0.2m處，切換為人工開(kāi)挖方式繼續(xù)向下開(kāi)挖，清理基底表面浮土與灰塵雜物，檢查基底承載性能是否達(dá)標(biāo)，如果基底承載力低于200KPa或是其他標(biāo)準(zhǔn)，則采取砂礫換填、碎石換填等處理措施。同時(shí)，如果基礎(chǔ)開(kāi)挖深度較大，為保障作業(yè)安全，在基礎(chǔ)開(kāi)挖完畢后于外側(cè)設(shè)置擋墻，擋墻外圍挖設(shè)排水溝，分別起到預(yù)防基坑坍塌和維持施工現(xiàn)場(chǎng)干燥狀態(tài)的作用[4]；2)基礎(chǔ)澆筑，施工人員校正地基標(biāo)高與軸線，清理表面淤泥雜物，支設(shè)模板，在模板上彈出基礎(chǔ)頂面標(biāo)高控制線，或是在基槽兩側(cè)土壁上交錯(cuò)打入鋼筋作為標(biāo)志物，保持鋼筋頂端和基礎(chǔ)頂面持平狀態(tài)。隨后，向模板內(nèi)部分層澆筑混凝土，每澆筑一層混凝土后均勻投入適量直徑在15～30cm不等的片石，重復(fù)上述操作，直至混凝土頂面到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高，待試塊強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后拆除模板；3)墻身澆筑，施工人員支設(shè)模板并使用墨斗工具彈放控制線，澆筑首層混凝土后拋入直徑不小于15cm的片石，重復(fù)上述操作，逐段逐層呈階梯形推進(jìn)澆筑剩余混凝土與投入片石。同時(shí)，在臺(tái)背部位設(shè)置反濾層，以碎石等具備良好透水性能的材料作為濾層材料；墻背回填，以碎石作為墻背部位回填材料，把碎石粒徑控制在3～5cm。待墻身混凝土強(qiáng)度完全達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再開(kāi)展回填作業(yè)，分多層進(jìn)行回填夯實(shí)處理，單層厚度控制在0.2m～0.3m。

2 土木工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用策略

2.1 優(yōu)選深基坑支護(hù)形式

在現(xiàn)代土木工程，深基坑支護(hù)技術(shù)呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢(shì)，土釘墻、鋼板樁等多項(xiàng)支護(hù)技術(shù)日趨成熟，紛紛具備大規(guī)模應(yīng)用條件。然而，各項(xiàng)支護(hù)技術(shù)的適用范圍、實(shí)際支護(hù)效果、有效支護(hù)周期存在明顯差異，如果盲目選擇技術(shù)種類，并無(wú)法取得預(yù)期支護(hù)效果和保障現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全。因此，施工單位必須全面了解各項(xiàng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用范圍、適用條件，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、建設(shè)要求來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)纳罨又ёo(hù)形式。1)土釘墻支護(hù)技術(shù)，適用于現(xiàn)場(chǎng)分布雜填土、粉土、粘性土、黃土等具備粘結(jié)特性地層的土木工程，以及地下水位低于開(kāi)挖層標(biāo)高的情況。如果現(xiàn)場(chǎng)土層塑性指數(shù)超過(guò)20，則必須提前對(duì)土層蠕變特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷是否具備技術(shù)應(yīng)用條件。同時(shí)，把土釘長(zhǎng)度控制在1.0～1.2倍基坑開(kāi)挖長(zhǎng)度，土釘過(guò)長(zhǎng)無(wú)法繼續(xù)增加抗拔力，土釘過(guò)短容易出現(xiàn)支護(hù)失效問(wèn)題；2)鋼板樁支護(hù)，適用于現(xiàn)場(chǎng)分布軟土地基、淤泥質(zhì)土層以及地下水位偏高的土木工程，不適用于現(xiàn)場(chǎng)分布密砂層和硬黏土層的工程項(xiàng)目。同時(shí)，按照樁身形狀，把鋼板樁分為U型、Z型、直線型等型式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件來(lái)選擇樁身種類[5]。其中，U型鋼板樁可以訂制特別長(zhǎng)度，具備重復(fù)使用條件，多用于深基坑開(kāi)挖深度較大的工程。Z型鋼板樁有著耐腐蝕性能強(qiáng)、寬度大的特點(diǎn)，適用于具備止水要求的支護(hù)體系。直線型鋼板樁有著高度低、形狀接近直線的特點(diǎn)，既可以穩(wěn)定地基結(jié)構(gòu)，還可以保障兩側(cè)建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；3)錨拉式排樁支護(hù)，此項(xiàng)技術(shù)適用于基坑開(kāi)挖深度過(guò)深、周邊環(huán)境變形要求嚴(yán)格、基坑長(zhǎng)度與寬度過(guò)大的土木工程，可以為基坑施工活動(dòng)提供充足操作空間，不適用于現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)條件檢查、錨桿缺乏足夠錨固長(zhǎng)度、地下水位偏高、現(xiàn)場(chǎng)分布市政給排水管網(wǎng)等地下設(shè)施的工程項(xiàng)目。同時(shí)，排樁技術(shù)種類豐富，如果缺乏錨拉式排樁支護(hù)應(yīng)用條件，還可以嘗試采取支撐式排樁、懸臂式排樁、雙排樁等其他支護(hù)技術(shù)；4)深層攪拌樁支護(hù)，適用于現(xiàn)場(chǎng)分布淤泥土、砂土、泥炭土、粉土以及淤泥質(zhì)土等地層的土木工程，在處理軟土地基方面取得十分顯著的技術(shù)效果。同時(shí)，如果工程現(xiàn)場(chǎng)地層和地下水具備侵蝕性，或是冬季大氣溫度偏低，則需要開(kāi)展試驗(yàn)段施工來(lái)判斷是否具備深層攪拌樁支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用條件；5)重力式擋土墻支護(hù)，適用于現(xiàn)場(chǎng)分布淤泥質(zhì)土、高含水量黏土、粉質(zhì)黏土、粉土等地層的土木工程，如果現(xiàn)場(chǎng)分布硬質(zhì)土層，可以通過(guò)改善施工條件來(lái)奠定重力式水泥土墻支護(hù)體系的應(yīng)用基礎(chǔ)。同時(shí)，此項(xiàng)技術(shù)對(duì)基坑開(kāi)挖深度有著嚴(yán)格要求，現(xiàn)場(chǎng)分布軟土地基時(shí)要求基坑開(kāi)挖深度不超過(guò)6m，現(xiàn)場(chǎng)分布非軟土地基時(shí)要求基坑開(kāi)挖深度不超過(guò)10m。

2.2 基坑監(jiān)測(cè)

在現(xiàn)代土木工程，深基坑施工活動(dòng)具備周期時(shí)間長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、周邊密集分布建筑物與構(gòu)筑物的特點(diǎn)，隨著時(shí)間推移，支護(hù)體系工作狀態(tài)持續(xù)受到外部因素影響，有可能出現(xiàn)支護(hù)體系提前失效、基坑坍塌、周邊建筑物傾斜沉降等問(wèn)題，存在安全隱患。因此，在深基坑施工期間，施工單位必須同步開(kāi)展施工監(jiān)測(cè)作業(yè)，以基坑位移監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)、沉降監(jiān)測(cè)等作為監(jiān)測(cè)內(nèi)容，根據(jù)監(jiān)測(cè)成果來(lái)判斷是否存在安全隱患，及時(shí)對(duì)支護(hù)體系進(jìn)行加固處理。以基坑位移監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為例，提前在基坑各處側(cè)壁部位布設(shè)若干位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)，推算基坑在假定工況條件、既定支護(hù)方案下的安全位移量。隨后，通過(guò)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，定期采集與匯總分析現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如果監(jiān)測(cè)位移量超出安全位移量，則采取增加預(yù)應(yīng)力錨桿張拉值等支護(hù)結(jié)構(gòu)加固措施，避免出現(xiàn)基坑邊緣開(kāi)裂現(xiàn)象。

2.3 聯(lián)合支護(hù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況來(lái)看，單一深基坑支護(hù)形式存在明顯局限性，如土釘墻支護(hù)技術(shù)存在基坑變形量大和需要較大地下空間大局限性，鋼板樁支護(hù)技術(shù)存在適用范圍狹窄和操作空間限制的局限性，排樁支護(hù)技術(shù)存在位移變形明顯與內(nèi)力較大的局限性。因此，為充分滿足土木工程深基坑施工需求，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)短板，施工單位可以嘗試采取聯(lián)合支護(hù)形式，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)條件，搭配采取多項(xiàng)深基坑支護(hù)技術(shù)，由諸多支護(hù)結(jié)構(gòu)共同組成穩(wěn)定、可靠的深基坑支護(hù)體系。例如，在工程現(xiàn)場(chǎng)分布軟土地基、地下水位偏高、基坑開(kāi)挖深度超過(guò)6.0m的情況下，可以采取鉆孔灌注樁+止水?dāng)嚢铇兜穆?lián)合支護(hù)形式，現(xiàn)場(chǎng)布置單排或多排鉆孔灌注樁，憑借頂部冠梁把各根樁身連接形成整體結(jié)構(gòu)，在鉆孔灌注樁外側(cè)設(shè)置單排深層止水?dāng)嚢铇?，把相鄰樁身搭接寬度控制?.1m，以鉆孔灌注樁作為基坑擋土結(jié)構(gòu)，以外側(cè)止水?dāng)嚢铇蹲鳛榉馑∧?，最終形成具備防塌、防水、擋土、防隆起等多項(xiàng)使用功能的封閉結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為貫徹落實(shí)安全生產(chǎn)目標(biāo)，從根源上預(yù)防基坑坍塌、坑底突涌水等工程事故出現(xiàn)，有序完成深基坑施工活動(dòng)。施工單位必須提高對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)的重視，全面掌握深基坑支護(hù)操作要點(diǎn)，嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)質(zhì)量，結(jié)合工程情況來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)形式，落實(shí)聯(lián)合支護(hù)、施工監(jiān)測(cè)等多項(xiàng)策略，保障深基坑支護(hù)施工質(zhì)量。