深基坑支护技术及监测方案

杨佳佳

(北京首华建设经营有限公司，北京 100010)

0 引 言

深基坑支护技术具有较强的专业性和技术性，在土建基础工程施工中，施工质量对基坑开挖、降水等施工环节产生直接影响，具有重要作用。现代建筑发展到高层化、大型化的阶段，基坑支撑技术对建筑业及其应用的深入研究具有推动作用。

1 深基坑支护技术概述

深基坑支护技术的特点是风险大、区域性强、技术含量高、系统性强、支护种类多，尤其是建筑行业，在发展过程中配套结构的种类越来越多。深基坑工程目前在市政工程中施工比较困难，建筑环境也相对复杂，要保证施工质量应选择合适的深基坑支护技术和支护结构，结合项目的实际需求而定。基坑支护结构常用的有：①放坡、土钉墙、重力式水泥墙等土体加固工程；②排桩、地下连续墙等支挡、拉锚式围护墙；③支锚系统，如拉锚、内撑等支锚系统。

2 工程概况

黄旗堡污水处理厂位于山东省潍坊市潍坊区黄旗堡镇东北部，潍河西岸，镇东环路以西，黄旗堡村东侧，北海路西侧。目前该处理厂处于运营状态，其处理污水量为0.5万m3/d。该工程为改扩建工程，扩建后处理污水量为1万m3/d；除针对现有的生化池进行改造外，其他既有构筑物拆除，新建其配套设施及构筑物。

2.1 土钉墙支护施工

该工程基坑支护分为A-B、B-C、C-D、D-A共计4个支护段，其中A-B、C-D段为灌注桩支护且外侧挂网喷浆，B-C段为1：1自然放坡+挂网喷浆，D-A段为1：0.5和1：03 2级放坡土钉墙支护，由于支护形式多样，D-A支护段土钉完成后进行边坡整体挂网喷浆施工。

基坑开挖层支护过程：基坑开挖第一层边坡支护(边坡修正土钉施工土钉注浆土钉注浆挂钢筋网喷面)基坑第二层开挖第二层边坡支护继续重复开挖及支护至基坑设计底标高。见图1。

图1 土钉墙施工流程图Fig.1 Soil Nailing Wall Construction Flow Chart

2.2 喷射混凝土施工要求

1)喷射作业前应对机械设备、管路和电缆线路等进行全面检查及试运转。

2)材料

(1)钢筋采用HRB400。钢材应符合规范要求，不得修改。

(2)喷射混凝土由42.5普通硅酸盐水泥制成。根据施工时的天气情况，考虑是否加入适量的加速剂。喷射混凝土的配合比建议为水泥：石子：砂=1：2：2细石混凝土(重量配比)，水灰比宜取0.4～0.45，其中，细骨料采用含泥量小于3 %的中粗砂，粗骨料采用粒径5～10 mm的碎石。混凝土强度等级不低于C20，1天龄期抗压强度不应低于8 MPa，3天不低于12 MPa，28天不低于20 MPa。

3)喷射作业

(1)依次进行喷药操作，由下往上同一区段喷药顺序，一次喷药完成。

(2)喷射作业时，喷头垂直于受喷面，并与受喷面保持0.6～1.0 m的距离。

(3)喷射混凝土的回弹率不应大于15 %。

(4)喷混凝土终凝2 h后进行覆盖保湿或喷水维护，根据温度情况确定维护时间，但不应小于5d。气温低于+5°C时，不得喷水养护。

(5)如采用分层喷射时，后层喷射应在前层混凝土终凝后进行。

(6)在喷涂过程中，应根除和修复分层、蜂窝状、孔隙、间隙或砂囊等缺陷。

4)铺设钢筋网

(1)钢筋使用前要除去锈。

(2)钢筋与墙体的间隙为30 mm。

(3)钢筋网要与插筋等锚定装置进行牢固的联结，并加强连接筋的连接，不能在喷射时发生钢筋晃动的现象。

(4)钢筋网间的搭接长度应大于300 mm。

5)质量检测

(1)面层喷涂混凝土要进行现场试块强度试验，每500 m2/个喷涂面积不得少于1组，每组不得少于3块。

(2)喷涂混凝土面层厚度要进行检测，每500 m2/喷涂混凝土面积应检测不少于1组，每组不得少于3个检测点；各试验点表面平均厚度不小于设计厚度的80 %，最小不小于设计厚度的80 %。

6)凡未尽事宜，按有关规定、规程、规范执行。

2.3 土钉墙施工要求

(1)土钉墙面层施工要求与喷射混凝土要求一致。

(2)施工要求：①按设计要求开挖工作面，修整边坡，埋设喷射混凝土厚度控制标志；②安设土钉(包括成孔、插筋体、注浆、安设连接件等)；③绑扎、固定钢筋网，设置加强筋；④坡面(即埋设下水管)设置排水系统；⑤喷涂面层混凝土，保湿或喷水养护均应覆盖在混凝土终凝2小时后；⑥设置坡顶、坡脚排水系统。

(3)成孔要求：①当地下管线等设施存在于土钉成孔的范围内时，应找准位置，避开后，再开展成孔作业；②当成洞遇到不明障碍物时，成洞作业应停止，待查明障碍情况后方可继续成洞，并采取针对性措施；③采用机械成孔工艺，在难成孔的情况下，可采用灌注水泥浆的施工工艺对墙体进行保护或套管进行后续处理。

(4)制作安装土钉杆身：①使用钢筋前应将锈迹扶直、去除；②采用搭接焊或帮条焊接的方式连接土钉拉杆，帮条取直径与土钉相同的钢筋进行双面焊接，双面焊接的搭接长度或带材长度不得小于钉体直径的5倍，焊缝厚度不应小于0.3倍，宽度不应小于0.7倍；③土钉成孔后要及时插到杆身上，处理好后再插到杆身上，遇到塌孔和缩颈的情况。放置土钉时要防止扭转和弯曲，杆身放置的角度要和钻孔的角度相吻合。

(5)土钉注浆要求：①注浆材料选用水泥浆，水灰比为0.50～0.55。注浆体强度不低于20 MPa；②水泥浆要均匀混合，初凝前要先用一次混合好的水泥浆；③孔内虚土残余，应在注浆前清除干净；④注浆时应在距孔底200～250 mm处插入注浆管，并在孔口部位设置由孔底注浆的止浆塞和排气筒，注浆压力为0.4 MPa，从注浆管端部到孔底不应超过200 mm；注浆拔管时，应始终将注浆液面埋入注浆管的出浆口，待鲜浆溢出孔口后，再停止注浆；注浆后，液面下降时，就要补浆了。

(6)质量检测：应检测土钉的抗拔承载力，应检测土钉个数不低于总土钉个数的1 %，同一土层应检测土钉个数不低于3个。不应小于土钉轴向拉力标准值1.3倍的抗拉承载力检测值。按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)附录D的试验方法进行检测试验，在注浆固结体强度达到15 MPa后进行，检测土钉不合格时扩大检测数量。

3 深基坑支护施工技术

3.1 施工准备进行深基坑支护

钢板桩进入基坑底面下的深度、打桩间距、打桩设备等，都需要在钢板桩深基坑支护施工前进行测算。同时，针对运送到现场的钢板桩，是否存在大面积锈蚀等问题，还需对其外观质量进行检查，并对钢板桩的强度、刚度等力学性能进行抽样检测，对料场堆放的符合要求的钢板桩进行外观检查，一般采用两点平衡吊装方式进行钢板桩装卸。吊装前应先检查吊装设备安全，下一步施工前还得先进行试吊，试吊过程是将钢板桩吊至离地0.5 m处再停稳，待稳定后检查无松垮现象即可执行。此外，在吊运时，一次起重的次数也要严格控制，不能太多，以免发生安全事故。

3.2 钢板桩采用锤击法施工

研究发现，以蒸汽打桩机、柴油打桩机和振动打桩锤为主的钢板桩打桩设备是钢板桩的敲击设备。但由于深基坑大多位于市中心，为了减少打桩施工的噪声污染，采用液压振动打桩机。钢板桩深基坑支护需要进行压制，以最大程度保证深基坑支护施工的稳定性，从而确定钢板桩锤击强度、打桩方式等。钢板桩施工要注意几个环节：①应先进行桩施工，测量放线工作，并准确定位桩的位置。特别是第一个钢板桩打入后，应自行测量钢板桩的位置、垂直度和暴露长度，这样才能保证钢板桩之间的衔接紧密，才能使板桩的护壁效果和止水效果得到提高；②在打进钢板桩前，需在钢板桩锁口上均匀涂油，以减少拔出时的摩擦阻力；③是在钢板桩的打入过程中，如发现钢板桩垂直度偏差大于2 %，需拔除重新打入；④需安排专人指挥，随时检查钢板桩垂直度，复查其位置是否准确；⑤在打钢板桩的过程中，要保证钢板桩的定位偏差不超过5 cm，并且在完成钢板桩墙体稳定性及止水效果检查后，需要及时对局部漏水的地方进行修补。

3.3 基坑支护监控情况

在深基坑的地基建造过程中，基坑的侧壁、底板和周边建筑都需要实时监控，以确保基坑侧壁的安全，对深基坑侧壁的变形情况及时掌握，切实保证了施工地基的平稳进行。

3.4 除桩方法

基坑侧壁混凝土强度达到设计要求后，需要拆除框架和支座，拉出钢板桩，完成施工任务。在进行钢板桩拔桩施工前，需要根据现场的实际情况，按照一定的拔桩顺序，制定出有效的拔桩、拔桩作业的方案，制定出合适的拔桩流程。在周边场地，必须密切关注拉桩的稳定状态。如发现失稳迹象，必须停止拔桩，对拔桩后留下的桩孔应及时回填，然后压实，加强稳定性。在目前的高层建筑深基坑钢板桩拔除工程中，往往会选择利用设备震动产生的强迫震动，使土体在拔除过程中发生扰动的振锤机械设备来操作，钢板桩和土体的摩擦粘合度就是用这样的方法破坏的，再用起吊设备把钢板桩拔下来就可以了。但利用此法，钢板桩在拔除过程中会带出较多的泥土，而采用灌砂、灌水等方法，则能减少泥土带出的毛病。

4 易出现问题及深基坑支护施工解决办法

4.1 护墙横向变形

当基坑开挖较浅时，在基坑周围土体土压作用下，由于没有设置支撑结构而因此围护墙的横向变形会随着开挖深度的增加而增大。它的解决办法主要有：在围护结构和支架结构之间增加刚性；对围护结构加深入土深度；对基坑内被动区的土体，加固采用条形加固和裙形加固2种方式。

4.2 基坑底部隆起

随着基坑开挖土体的卸载，或由于支护结构插入基坑深度不足，导致其稳定性低下，基坑底部不透水土层自重压力无法承受下方承压水头压力，基坑底部土体增大。其解决方案主要有：增加围护结构的土壤深度；对基坑底部土体进行加固；地下水降至基坑以下；增加基坑底板结构。

5 结 语

在注重安全、追求效益的当下，突破技术应用壁垒成为坑基建设部门的主要工作内容，确保支护技术的安全可靠对整个建设工程意义重大。为此，要在4个方面进行实践革新，也就是说，设计方案科学化，技术管理结构日臻完善，标准和监控完成度统一化，环保节能技术的采用，为深基坑支护施工技术形成具有较高实用性和可行性的基础上夯实基础。