建筑工程深基坑开挖与支护技术分析

文／藤 源 中海建筑有限公司 广东深圳 518507

刘瑞伟 烟台市建设工程质量和安全监督站 山东烟台 264000

引言：

深基坑支护施工技术在施工的过程中，会涉及到多个施工环节，也会受到多种因素的影响，导致整体的施工质量发生变化。因此，施工企业在应用深基坑支护施工技术时，一定要结合施工现场的条件和施工的实际需求合理选择施工技术，还可以把不同的施工技术结合在一起，保证施工过程的顺利有序。另外，随着相关技术的发展和完善，很多新的技术和工艺也应用到了深基坑支护施工技术中，进一步提升了技术应用的效果，施工企业要及时转变理念，将先进的深基坑支护施工技术应用于工程实践当中，优化施工质量。

1.建筑工程深基坑支护的应用背景

深基坑支护是建筑工程施工中的重要环节，其工作原理是采取加固措施做好深基坑侧壁及周围环境的保护工作，包括支撑型支护与加固型支护等类型。深基坑支护具有保护地下结构与周围环境安全的重要作用，是确保基坑施工质量的关键。所以施工人员在正式施工前要详细勘察施工环境，了解施工的外在影响因素，获取相关数据，从而根据施工现场合理设计施工方案，确保施工方案的规范性与科学性，充分发挥深基坑支护的重要作用。在实际施工中，深基坑支护涉及到的施工环境与施工领域较为复杂，再加之该施工内容是建筑工程施工的重要环节，施工存在一定的难度，主要表现在如下方面：一是深基坑支护施工是一项技术工作，施工人员要具备一定的专业能力，也要有一定的实际操作经验。二是深基坑支护施工需要在地下进行，而地下环境复杂，可能有大量的管线分布，稍有不慎就会造成不良后果，所以施工人员要严格做好各环节的施工管理，避免纰漏；三是因深基坑支护质量存在较多的不确定性，为确保施工流程的正常进行，施工人员要综合考虑各类外在因素与人为因素，将风险降到最低[1]。

2.建筑工程中深基坑支护的施工技术管理的重要性

从新时代建筑发展状况分析，综合运用地下空间是建筑技术发展趋势的主要发展趋势。所以，目前对于规范化应用深基坑支护方法有着一定重要性。由于一般项目的深基坑挖深要大于5m 以上，加之项目施工的地理条件相对复杂，会对工程的整体施工结构安全性产生严重影响。在实施中，必须综合考虑现场施工环境、周围建筑物、实施范围等方面，在了解实际的施工现场情况后，需要合理化地控制施工成本，从而保证施工效益。由于深基坑项目施工具有综合性、区域性、环境效益、建设期限较长、技术危险性较高特点，在多种不可预测的负面因素影响下，将会让施工过程中出现更多风险，甚至还会降低施工安全性，进而容易造成巨大的安全事故。通过在建筑施工中设计比较完善的支护结构，并采用规范化的建筑施工技术标准，可以全面提高深基坑稳定性，并促进工程的长远发展。

3.深基坑支护施工技术的应用要求

深基坑支护施工技术的应用是一个比较复杂的过程，因此在实际应用这一施工技术之前，一般会对于整个施工过程的各个方面进行反复的分析和论证，并且以此为基础，制定与施工现场情况相符，能够满足施工质量要求的施工计划，考虑到施工过程中存在的一些风险，还需要制定完善的紧急预案，保证施工过程顺利推进的同时，为施工质量奠定基础。具体可以从以下几个方面解读：首先，在深基坑支护施工技术具体应用之前，需要有完善的设计方案，并且设计方案需要与建筑工程建设的实际情况相符。其次，在深基坑支护施工技术应用的过程中，不可避免的会应用到各种机械设备，施工人员需要能够熟练操作这些机械设备，严格按照流程和标准进行操作，提升安全意识，避免引发安全事故，保障整个施工过程的顺利推进。最后，严格检测各种施工材料的质量，从而有效排除质量隐患，保障建筑工程的整体质量。通过做好深基坑支护施工技术检测工作，确保施工技术的应用满足施工要求，能够及时发现在建筑工程中存在的问题，并且采取有效的措施进行调整和改进，保证支护结构的安全性和稳定性。

4.深基坑支护施工技术

4.1 土层锚杆施工技术

对土层锚杆施工技术展开应用时，需要对钻孔的部位和距离加以合理掌握。整体的作业过程包括：首先，进行正确的定位和测量。施工人员需要明确掌握施工现场的真实情况，按照有关要求进行定位，并落实测量作业。同时，工程质量、安全管理人员需要针对测量位置进行复核，以保证高度、倾角的精度。而在对定位和测量作业进行之后开始钻孔施工，如果在钻孔过程中出现了障碍必须中止钻孔，对钻孔部位进行了彻底勘察，以解决最具体的障碍问题，并选定了合适的钻头和钻进方式，在处理了具体问题以后，才能按照原定方案继续钻孔。三是灌浆施工。要想保证锚杆的牢固度，必须结合注浆成型进行，对注浆成型物料的配比进行严格把控，必须对混合时间及拌和速度进行严格把控，做好注浆成型之前的准备工作，不得留下杂物，保证注浆成型工序的成功进行[2]。

4.2 土钉墙支护技术施工要点

土钉墙支护就是利用土钉和土体之间的摩擦阻力达到加固基坑边坡的目的，通过加强阻力减少边坡滑动避免边坡发生坍塌事故。该技术在施工前，施工人员要对土钉孔洞进行深度测量（图1），并详细了解施工区域的地质承受范围，根据施工方案进行相应的设计。主要做好如下几方面的准备：首先，施工人员要根据施工具体情况进行拉拔实验，同时成立专职监督小组，由专门人员及时记录实验数据，确保数据的准确性，然后根据工程情况做好灌浆配比，合理确定灌浆量，确保充分发挥土钉墙支护的作用；其次，因后期要合理设置钻杆长度，所以前期要准确测量钻杆长度与直径，确保数据的准确，为后期施工提供数据支持；最后，灌浆质量直接影响施工质量，所以施工人员要根据施工具体情况合理确定灌浆材料、搅拌时长与速度，确保施工工序的规范标准。

图1 搅拌时间、下沉及提升关系

4.3 钻孔灌注桩技术

在实际开展建筑深基坑支护结构施工过程中，钻孔灌注桩施工在其中占据重要地位，此方面施工主要涉及了定位、成孔以及混凝土灌注等多项内容。护筒选择是其中重要一环，在实践工作中应该结合设计桩径进行分析，为了保证埋设深度的合理性，应该结合施工现场实际的地质情况、泥浆开孔钻等特征进行综合考虑。在成孔过程中，应该充分保证钻机定位的稳定性以及准确性，钻进时应该遵循先清压，而后慢慢钻入原则，相关作业人员应该依据具体的钻进情况实现泵量的合理化调整，在钻进状态达到稳定的情况下，适当增加钻压以及转速。钻进施工需要注重把控钻机的平衡度，对于钻机的偏斜情况及时进行调控。成孔施工尽量能够一次完成，从而有效避免返工情况而影响施工质量，在钻进达到了桩尖标高之后，需要将设计深度作为依据进行一定余尺的预留，接下来进行清孔工作同时做好验收。在二次清孔工作之前，需要做好钢筋笼下放工作，同时对灌注导管进行合理化设置。成桩工作进行期间，在做好孔口准备之后便能够开展混凝土的灌注。在该环节中，施工单位应专门安排人员做好灌注检测工作，并且将检测结果进行准确完整记录，从而对管控内部的混凝土高度有一个充分的了解与把握。在混凝土桩顶与钢筋笼之间的距离达到1～2m 范围时，需要对灌注速度进行相应调控，通过减慢灌注速度有效防止钢筋笼突然上浮情况的出现。在混凝土面符合设计要求之后，便可以停止进行灌注，接下来将导管逐渐从管控拔除，促使混凝土面可以慢慢弥合[3]。

4.4 深层搅拌桩支护施工技术

深层搅拌桩支护施工技术的应用原理是利用搅拌机进行深层搅拌，将地层中的软土充分混合，在固化剂的作用下，软土和水泥之间会发生反应，凝结在一起，进而有效提升土体的强度，深层搅拌桩支护施工技术不仅具有良好的支护效果，同时，还具有较高的防水性能，因此在地质条件比较差的情况下适用，比如淤泥地质或者粘土地质等。同时，深层搅拌桩支护施工技术在应用的过程中，还具有噪音比较小的优势，震动幅度小，对环境的要求也比较低，实际操作比较便捷，因此也在建筑工程当中得到了广泛的应用。

4.5 降排水系统

降压排水的作用是给在建设地基等工程建设创造一个干燥的施工环境，提升边坡的稳定性。鉴于该项目的地下水位较低，建议采取以集水明排的方式排水。采用防洪墙将基坑周围的地表水汇入集水井，再用水泵排水。首先，在周围的基坑顶部和坡脚上各设防洪墙和排水沟，每隔20～30m 设一口收集井，然后用水泵把水排出基坑。在蓄水层的底部设置一条500mm 长的排水管道。由于施工过程中坡面必须保持干爽，不能有积水，因此要及时排出4m 以内的积水。

4.6 护坡桩

护坡桩材料的使用可以提高施工质量，保持场地平整度，减少施工现场废水排放，带动施工现场质量的提高。在护坡桩的应用中，一般采用水泥压浆和长螺旋钻机干钻的方法。在具体实施方面，主要步骤如下：第一步是使用长螺旋钻头进行攻丝，使钻孔深度超过实际水深，然后向钻孔中注入泥浆压力。在这里的管理过程中，工程施工时可以考虑坍塌现场和地下水情况作为边界，最终可以超出原设计位置。为避免雨季大量雨水对基础的影响，可在沟槽周围设置大型排水沟和集水口。其次，先将不合格的泥浆从水泥泵中加入桩孔中，然后在压实泥浆的同时提起钻机，使泥浆的理论标高超过规定的实际标高。在进行压力灌浆时，如果是在水砂质量差的情况下，则需要相应降低提升率，以避免收缩的问题。然后，将振捣、钢筋笼、导气管等设备放置到位，并在钻机中使用。钻机各部件找正后，用振捣完成钢筋笼的吊装，使标高与实际设计要求一致。

5.建筑工程深基坑支护施工的管理要点

5.1 做好前期准备工作，合理制定施工计划

支护施工前的准备工作主要是根据建筑理论知识布局支护设施、计算支护点、勘察土地承载力等，从而做好基础施工工作，然后考查施工现场周围的环境情况，并提出合理的施工方案，方案设计人员要加强和一线施工人员的互动，加强沟通交流，避免施工计划盲点造成的施工失误，确保施工方案的合理性与可行性。前期准备与调查时还要充分考虑到建筑的抗震能力，按照建筑标准进行施工，避免对周围环境造成影响。施工中要根据坐标基准点，在放线定线后做好测量分析，请监理工程师复核，并明确中心控制线。某高层建筑施工环节桩位控制示意方案如图2 所示。

图2 桩位控制示意图

5.2 加强管理机制的优化

实际进行的深基坑支护在系统性方面的特征表现较为突出，涉及了较多的学科以及人员。为了有效提高深基坑支护管理质量，一定不能缺少合理适用管理机制的支撑。因为深基坑支护过程具有较强动态性，所以在开展管理工作期间，应该做好施工进度以及其他方面有关信息的收集和整理，将该信息作为依据对施工方案展开全面优化，同时也可以作为相关决策制定的重要依据。为了促进深基坑支护的协调开展，应该做好以下几方面工作：首先，建立深基坑支护管理制度并且加强制度的优化与完善，包括工程例会制度以及专题会制度等，使参与工程各单位之间拥有更多的互动交流机会，这也有利于提高施工信息反馈效率。其次，针对深基坑支护各环节应该专门配置相应的管理人员，从而在施工过程中发生问题时及时溯源。

5.3 做好防水措施

深基坑施工由于是地下施工，因此很容易受到地下水位的影响，如果没有做好防水措施，很容易出现沉降问题，影响到施工安全的同时，也会威胁到周边建筑物的安全。尤其是在施工区域内地下水位比较高的情况下，地下水的侵蚀会对于深基坑支护施工技术的应用效果造成极大的影响，因此，在开展施工工作的过程中，施工企业还需要结合实际情况做好防水措施，保障深基坑支护施工技术的应用效果，为建筑工程的整体质量奠定基础。

5.4 加强施工人员培训

应加强对深基坑支护施工的培训，积极组建专业技术教学、安全培训、技能教学和训练等的组织，使得工程从业人员能够更全面地了解施工技术、质量标准、技术条件等。再者，深基坑支护施工还需主动掌握新的管理方法和手段，通过科技管理提高.升从业人员科技素养和公司经营管理能力，便于应用新方法保证工程施工质量，以便在萌芽时期正确解决产品质量和工艺问题。尽管深基坑的保护在人们完成整个建筑的施工任务时已经可以发挥十分重要的功能，但是在一些情形下，有的地区不明确是否适宜采用深基坑保护的建筑材料和技术，甚至在实施建筑材料和技术手段并不齐全的情形下，要强制规定必须采用深基坑保护的建筑材料或者实施技术手段，这种情形下就会直接给建设工程施工过程中产生很多问题。而这样一来，建筑的实施就可以在某种程度上给建筑产生无谓的损失。所以，注重对实施较深基坑的支护施工的专业化和思想政治培训还是相当有必要性的，同时施工单位也需要在职业技术招聘后对施工人员开展相当专门的施工技能岗位培训，以增强施工人员的安全管理意识，从而提升自身的施工作业技术水平[4]。

5.5 强化周边保护，把控深基坑极限状态

开挖深基坑，必然对施工现场建筑物与地面产生一定的影响，所以在施工中要采取相应的保护措施，特别是遇到暴雨、台风等特殊天气，极易因地下水下渗造成地面下沉，使深基坑支护结构发生错位，导致建筑物整体结构受力发生改变。要及时关注建筑变化，做好地表水疏导，并定期做好建筑物与地面的监测与加固工作，避免地下水渗漏影响支护结构的刚度与稳定性，保障深基坑安全。深基坑极限状态涵盖土地综合失衡、基坑结构的不平衡、建筑地基异常变动及锚杆有效抗拔力等内容，在建筑施工中要及时了解深基坑极限状态，一旦出现问题要立即停工，将施工人员撤离到安全地带，并采取措施及时控制现场，把施工中的不良影响降到最低。

5.6 制定应急预案

深基坑施工本身具有一定的危险性，并且在施工的过程中，需要投入大量的资源，因此，为了减少施工中的风险，施工企业需要关注施工现场的实际情况，充分考虑到各项影响因素，分析在施工过程中可能会出现的各种风险，并且以此为基础，制定完善的应急预案，这样能够保证在施工过程中一旦出现突发事故，应急预案能够及时发挥出作用，及时进行应对和处理，避免影响到施工的进度和质量，为保证施工过程的顺利推进和保障施工质量奠定基础。

结语：

总而言之，在建筑工程深基坑支护施工中，施工单位要根据具体施工情况，选择合适的支护技术，全面把握该技术的施工要点，同时强化施工管理与技术应用，从而提高深基坑支护施工的质量，充分发挥该技术在建筑工程中的作用，提高建筑工程的整体施工质量。