李金爽

（中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030000）

深基坑開挖施工是一項(xiàng)關(guān)系多學(xué)科的綜合類工程，無(wú)論是在設(shè)計(jì)階段還是在施工階段，管理人員、機(jī)械和材料等，都是影響開挖效果的因素。在深基坑工程建設(shè)中，每道工序都相互聯(lián)系，沒有任何一道工序可以獨(dú)立存在[1]。為滿足城市用地需求，基坑開發(fā)深度越來(lái)越大，開發(fā)的地下空間也隨之增加。我國(guó)在深基坑工程方面的研究處于起步階段，許多技術(shù)尚不完善，缺乏科學(xué)的理論與指導(dǎo)[2]。由于深基坑周邊環(huán)境較為復(fù)雜，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，一些與深基坑工程施工相關(guān)的技術(shù)和理論并不能解決所有問題，為保證施工順利進(jìn)行，在任何施工環(huán)節(jié)，都需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)基坑。由于深基坑工程的特殊性和不確定性，因此導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)較多的事故，在社會(huì)中造成了很大影響。為對(duì)深基坑施工過程進(jìn)行有效地控制，并減少風(fēng)險(xiǎn)，降低事故的發(fā)生率，需要在施工前，根據(jù)工程具體需求，設(shè)計(jì)完善的施工工藝，及時(shí)對(duì)深基坑施工項(xiàng)目中的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和評(píng)估，并采取科學(xué)、有效地預(yù)防措施，保證工程順利實(shí)施[3]。為落實(shí)此項(xiàng)工作，規(guī)范深基坑的施工，本文將以某房屋建筑工程項(xiàng)目為例，進(jìn)行如下研究，保障基坑施工的安全性。

1 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

采用土釘墻工藝對(duì)深基坑進(jìn)行支護(hù)，土釘是土釘支護(hù)中的主要承載構(gòu)件，對(duì)其承載能力有很大影響。土釘對(duì)周邊土體有很好的固定作用，與注入的灰漿相結(jié)合，提高了土體的強(qiáng)度；可在土釘中添加鋼筋，提高抗拉強(qiáng)度；土釘及外包的水泥砂漿，可明顯增加土釘與周邊土壤的接觸面積，提高抗拔強(qiáng)度[4]。土釘支護(hù)是一種常用的支護(hù)方法，可以使土體在變形過程中產(chǎn)生較大的應(yīng)力，并使其具有較高的承載能力。土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

用抗拔強(qiáng)度來(lái)表征土體和土釘間的相互作用力，由土體抗剪強(qiáng)度和土釘周長(zhǎng)度決定數(shù)值，如公式（1）所示。

式中：l為土釘總長(zhǎng)度；l1為潛在滑裂面中土釘?shù)拈L(zhǎng)度；d0為土釘孔徑；τ為土釘與土體間的界面黏結(jié)強(qiáng)度；Fs，d為局部穩(wěn)定安全系數(shù)；N為作用力。在抗拔強(qiáng)度不高的情況下，土釘易被拔出，進(jìn)而與土脫開。拉伸強(qiáng)度是土釘在拉伸荷載作用下所起的作用。其強(qiáng)度與土釘豎向、水平方向的側(cè)向壓力以及土釘豎向間距等密切相關(guān)[5]。抗拉強(qiáng)度是土釘在拉伸荷載作用下所起的作用。其強(qiáng)度與土釘豎向、水平方向的側(cè)向壓力以及土釘豎向間距等密切相關(guān)，如公式（2）和公式（3）所示。

式中：θ為土釘?shù)膬A斜角度；p為土釘長(zhǎng)中點(diǎn)位上的側(cè)向壓力；Sv為土釘垂直方向上的間隔距離；Sh為土釘水平方向上的間隔距離；fyk為鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。如果在邊坡可能發(fā)生滑動(dòng)的土體中，實(shí)際產(chǎn)生的滑動(dòng)阻力比預(yù)期產(chǎn)生的滑動(dòng)阻力更大，就能保證邊坡的穩(wěn)定。因此為保證土的穩(wěn)定，必須在可能滑脫的斜坡上支護(hù)土釘，并施加預(yù)應(yīng)力，使其為最大抗拔強(qiáng)度的30%。

對(duì)土釘支護(hù)來(lái)說，檢測(cè)的重點(diǎn)是土釘支護(hù)的內(nèi)力。在每個(gè)土釘處都安裝一個(gè)測(cè)力裝置，采用鋼筋應(yīng)變法和其他專門的測(cè)力儀器對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)[6]。通常采用測(cè)傾角管子等工具測(cè)量樁的頂面和底面的水平位移。另外，還須用應(yīng)變計(jì)等儀器對(duì)樁身內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試。監(jiān)測(cè)土體包括：采用鋼弦型或應(yīng)變型水壓力計(jì)測(cè)定土壓力，采用磁環(huán)型土體深層位移儀或沉降標(biāo)尺等測(cè)量土體深層位移。在此基礎(chǔ)上，還可以結(jié)合錨桿完成進(jìn)一步加固[7]。根據(jù)滑移土的平衡方程，可以得到錨桿的設(shè)計(jì)張力和預(yù)應(yīng)力筋的截面面積，如公式（4）所示。

式中：Ap為預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積；Nt為錨桿拉力設(shè)計(jì)值；fpy為預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。計(jì)算錨固段的長(zhǎng)度和錨桿直徑如公式（5）所示。

式中：D為鉆孔直徑；Ls為錨固段長(zhǎng)度；fmg為錨固段注漿體與土體間的黏結(jié)強(qiáng)度；K為安全系數(shù)。

2 給排水施工

在完成深基坑支護(hù)后，進(jìn)行給排水施工。溝槽埋管采用15cm 礫石+5cm 粗沙的球墨鑄鐵管，在管道外頂部回填中性粗沙。管道使用具有FWC 接口的離心鑄造的玻璃纖維夾砂管?；A(chǔ)部分由15cm 礫石砂+5cm 粗砂組成，中粗砂回填至管外頂上50cm[8]。處理雨水和污水的地窖都采用鋼筋混凝土。埋管首段的槽長(zhǎng)≤10m，后段管線露出6m。開槽埋管施工的基本流程示意如圖2所示。

圖2 開槽埋管施工的基本流程示意圖

若沿線工程條件復(fù)雜，則可選用施工簡(jiǎn)便、占地面積小以及適應(yīng)性廣的鉆孔灌注樁+雙排噴螺旋狀圍護(hù)結(jié)構(gòu)維護(hù)頂管工作井。頂管施工完成后，在頂管內(nèi)砌筑檢查井。在頂管出洞過程中，應(yīng)注意洞口止水和土層加固等關(guān)鍵問題。在頂管入洞施工過程中，應(yīng)注意土體加固、頂管機(jī)位置復(fù)位、基礎(chǔ)安裝、管節(jié)連接、洞門拆除和洞口封閉。當(dāng)頂進(jìn)時(shí)，要保證能通過洞外的水泥攪拌樁，不能破壞洞里的結(jié)構(gòu)，不能損壞洞里的鋼絲刷等，也要確保水等物質(zhì)不能進(jìn)入頂坑。

3 混凝土施工

混凝土圍檁和支撐均采用強(qiáng)度等級(jí)為C30 的鋼筋混凝土進(jìn)行施工，圍檁的規(guī)格為1200mm×800mm、1100mm×800mm和700mm×700mm。支撐尺寸均為600mm×600mm。開挖和鋼筋支架的施工時(shí)間為48h 內(nèi)。工序包括夯實(shí)，找平和養(yǎng)護(hù)等。支撐配筋如圖3所示。

圖3 不同規(guī)格支撐配筋圖（單位：mm）

當(dāng)澆筑混凝土?xí)r，要快插慢拔振動(dòng)器，保證振搗均勻，不能漏振，要分點(diǎn)振搗，在料口形成斜坡后充分振搗，直至表面沒有氣泡，拔出進(jìn)入下一振點(diǎn)，并嚴(yán)格控制振搗時(shí)間、移動(dòng)間距和插入深度。為保證模板的接縫寬度符合標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)安裝模板支撐時(shí)，必須保證牢固、平整、接縫密實(shí)和無(wú)漏漿，以此保證混凝土澆筑質(zhì)量。在任何情況下，開挖和鋼架的施工時(shí)間均要＜15h。

支撐架設(shè)完畢后，要對(duì)軸線定位進(jìn)行復(fù)核，接著用預(yù)應(yīng)力加載千斤頂，此時(shí)要確定預(yù)應(yīng)力偏差值，即正值。作業(yè)結(jié)束后，用錘擊鎖死塞鐵。為有效地保護(hù)周邊環(huán)境，確保周邊管道不受損壞，需要施加額外的支撐力。在工程設(shè)計(jì)中，未明確要求安裝預(yù)應(yīng)力自動(dòng)補(bǔ)償器，如果有需要，可另行制定專門的施工方案。

4 項(xiàng)目案例分析

4.1 工程概況

為確保工程順利進(jìn)行，在施工前，須對(duì)項(xiàng)目概況進(jìn)行分析，見表1。

表1 項(xiàng)目概況

掌握房屋建筑工程的基本情況后，對(duì)工程中的深基坑基本情況進(jìn)行分析，內(nèi)容見表2。

表2 深基坑基本情況

參照上述內(nèi)容，進(jìn)行基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，為排除地質(zhì)結(jié)構(gòu)中不良因素的影響，采用鉆探的方式對(duì)地層各項(xiàng)材料參數(shù)進(jìn)行分析，見表3。

表3 地層各項(xiàng)材料參數(shù)分析

在對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行深入調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)的基坑場(chǎng)地內(nèi)未見地表水，但在鉆探勘查中發(fā)現(xiàn)基坑工程所在區(qū)域賦存一定的地下水，對(duì)基坑所在地的水文情況進(jìn)行分析，見表4。

表4 基坑所在地的水文情況（單位：）

4.2 工程監(jiān)測(cè)

為檢驗(yàn)工程能否在施工中達(dá)到預(yù)期效果，按照本文提出的方法，對(duì)工程項(xiàng)目施工進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)過程中，先在現(xiàn)場(chǎng)布置控制點(diǎn)，根據(jù)場(chǎng)地條件與具體情況，選擇至少5 個(gè)點(diǎn)位作為監(jiān)控點(diǎn)，整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)均為控制區(qū)域，為使控制點(diǎn)的坐標(biāo)分布更均勻，應(yīng)當(dāng)用閉合導(dǎo)線方式布置所選的監(jiān)控網(wǎng)。當(dāng)鋪設(shè)點(diǎn)位時(shí)，要選擇一個(gè)安全穩(wěn)定的區(qū)域，如果條件允許，可以選擇使用固定觀測(cè)墩，在觀測(cè)墩上埋下鐵釘，并作記號(hào)。當(dāng)布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，選取15 個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，并以封閉的環(huán)形方式排列。

選擇高程路線測(cè)量的水準(zhǔn)控制網(wǎng)，對(duì)其進(jìn)行周期測(cè)量，當(dāng)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)前、后兩個(gè)標(biāo)高的差異超過了允許值，就可以將其作為新的高程值，定期對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行校驗(yàn)，用這個(gè)方式，提高深基坑施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可信度。同時(shí)，定期對(duì)平面控制網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，校核坐標(biāo)，保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性。

完成準(zhǔn)備工作后，監(jiān)測(cè)深基坑沉降，監(jiān)測(cè)對(duì)象為深基坑周邊的鄰近建筑物，根據(jù)要求，施工后周邊建筑物的累計(jì)沉降應(yīng)＜20mm 且變化速率應(yīng)滿足連續(xù)2d ＜2mm，匯總與統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果，見表5。

表5 深基坑施工周邊建筑物累計(jì)沉降與變化速率匯總與統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)語(yǔ)

在深基坑施工中，支護(hù)施工是非常重要的施工作業(yè)環(huán)節(jié)，目前，已有較成熟的研究成果表明，深基坑支護(hù)既能起到加固和止水的作用，又能起到穩(wěn)定土層的作用。在施工的過程中，相關(guān)人員不僅要熟練掌握各項(xiàng)技術(shù)，還要結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的支護(hù)形式，要能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變化，并做好相應(yīng)的安全防護(hù)，如果出現(xiàn)危險(xiǎn)，就及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，保證深基坑施工效果最優(yōu)。通過這次研究，得出如下結(jié)論：由表5 可知，本文設(shè)計(jì)的深基坑施工技術(shù)不僅可以對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)范化施工，還可以保證施工后監(jiān)測(cè)區(qū)段的累計(jì)沉降、監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)的最大變化速率在規(guī)定值范圍內(nèi)。說明這個(gè)方法在施工中的應(yīng)用效果較好，為在工程項(xiàng)目中進(jìn)一步應(yīng)用這個(gè)技術(shù)，在后續(xù)工作中，將加大深基坑施工投入，持續(xù)細(xì)化、完善施工方案。