房建施工中深基坑施工技术探析

李金爽

（中铁十二局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030000）

深基坑开挖施工是一项关系多学科的综合类工程，无论是在设计阶段还是在施工阶段，管理人员、机械和材料等，都是影响开挖效果的因素。在深基坑工程建设中，每道工序都相互联系，没有任何一道工序可以独立存在[1]。为满足城市用地需求，基坑开发深度越来越大，开发的地下空间也随之增加。我国在深基坑工程方面的研究处于起步阶段，许多技术尚不完善，缺乏科学的理论与指导[2]。由于深基坑周边环境较为复杂，因此，在实际应用中，一些与深基坑工程施工相关的技术和理论并不能解决所有问题，为保证施工顺利进行，在任何施工环节，都需要实时监测基坑。由于深基坑工程的特殊性和不确定性，因此导致施工过程中出现较多的事故，在社会中造成了很大影响。为对深基坑施工过程进行有效地控制，并减少风险，降低事故的发生率，需要在施工前，根据工程具体需求，设计完善的施工工艺，及时对深基坑施工项目中的安全风险进行识别和评估，并采取科学、有效地预防措施，保证工程顺利实施[3]。为落实此项工作，规范深基坑的施工，本文将以某房屋建筑工程项目为例，进行如下研究，保障基坑施工的安全性。

1 深基坑支护设计

采用土钉墙工艺对深基坑进行支护，土钉是土钉支护中的主要承载构件，对其承载能力有很大影响。土钉对周边土体有很好的固定作用，与注入的灰浆相结合，提高了土体的强度；可在土钉中添加钢筋，提高抗拉强度；土钉及外包的水泥砂浆，可明显增加土钉与周边土壤的接触面积，提高抗拔强度[4]。土钉支护是一种常用的支护方法，可以使土体在变形过程中产生较大的应力，并使其具有较高的承载能力。土钉支护结构示意如图1所示。

图1 土钉支护结构示意图

用抗拔强度来表征土体和土钉间的相互作用力，由土体抗剪强度和土钉周长度决定数值，如公式（1）所示。

式中：l为土钉总长度；l1为潜在滑裂面中土钉的长度；d0为土钉孔径；τ为土钉与土体间的界面黏结强度；Fs，d为局部稳定安全系数；N为作用力。在抗拔强度不高的情况下，土钉易被拔出，进而与土脱开。拉伸强度是土钉在拉伸荷载作用下所起的作用。其强度与土钉竖向、水平方向的侧向压力以及土钉竖向间距等密切相关[5]。抗拉强度是土钉在拉伸荷载作用下所起的作用。其强度与土钉竖向、水平方向的侧向压力以及土钉竖向间距等密切相关，如公式（2）和公式（3）所示。

式中：θ为土钉的倾斜角度；p为土钉长中点位上的侧向压力；Sv为土钉垂直方向上的间隔距离；Sh为土钉水平方向上的间隔距离；fyk为钢筋抗拉强度标准值。如果在边坡可能发生滑动的土体中，实际产生的滑动阻力比预期产生的滑动阻力更大，就能保证边坡的稳定。因此为保证土的稳定，必须在可能滑脱的斜坡上支护土钉，并施加预应力，使其为最大抗拔强度的30%。

对土钉支护来说，检测的重点是土钉支护的内力。在每个土钉处都安装一个测力装置，采用钢筋应变法和其他专门的测力仪器对其进行监测[6]。通常采用测倾角管子等工具测量桩的顶面和底面的水平位移。另外，还须用应变计等仪器对桩身内部结构进行测试。监测土体包括：采用钢弦型或应变型水压力计测定土压力，采用磁环型土体深层位移仪或沉降标尺等测量土体深层位移。在此基础上，还可以结合锚杆完成进一步加固[7]。根据滑移土的平衡方程，可以得到锚杆的设计张力和预应力筋的截面面积，如公式（4）所示。

式中：Ap为预应力钢筋截面面积；Nt为锚杆拉力设计值；fpy为预应力钢筋的抗拉强度设计值。计算锚固段的长度和锚杆直径如公式（5）所示。

式中：D为钻孔直径；Ls为锚固段长度；fmg为锚固段注浆体与土体间的黏结强度；K为安全系数。

2 给排水施工

在完成深基坑支护后，进行给排水施工。沟槽埋管采用15cm 砾石+5cm 粗沙的球墨铸铁管，在管道外顶部回填中性粗沙。管道使用具有FWC 接口的离心铸造的玻璃纤维夹砂管。基础部分由15cm 砾石砂+5cm 粗砂组成，中粗砂回填至管外顶上50cm[8]。处理雨水和污水的地窖都采用钢筋混凝土。埋管首段的槽长≤10m，后段管线露出6m。开槽埋管施工的基本流程示意如图2所示。

图2 开槽埋管施工的基本流程示意图

若沿线工程条件复杂，则可选用施工简便、占地面积小以及适应性广的钻孔灌注桩+双排喷螺旋状围护结构维护顶管工作井。顶管施工完成后，在顶管内砌筑检查井。在顶管出洞过程中，应注意洞口止水和土层加固等关键问题。在顶管入洞施工过程中，应注意土体加固、顶管机位置复位、基础安装、管节连接、洞门拆除和洞口封闭。当顶进时，要保证能通过洞外的水泥搅拌桩，不能破坏洞里的结构，不能损坏洞里的钢丝刷等，也要确保水等物质不能进入顶坑。

3 混凝土施工

混凝土围檩和支撑均采用强度等级为C30 的钢筋混凝土进行施工，围檩的规格为1200mm×800mm、1100mm×800mm和700mm×700mm。支撑尺寸均为600mm×600mm。开挖和钢筋支架的施工时间为48h 内。工序包括夯实，找平和养护等。支撑配筋如图3所示。

图3 不同规格支撑配筋图（单位：mm）

当浇筑混凝土时，要快插慢拔振动器，保证振捣均匀，不能漏振，要分点振捣，在料口形成斜坡后充分振捣，直至表面没有气泡，拔出进入下一振点，并严格控制振捣时间、移动间距和插入深度。为保证模板的接缝宽度符合标准，当安装模板支撑时，必须保证牢固、平整、接缝密实和无漏浆，以此保证混凝土浇筑质量。在任何情况下，开挖和钢架的施工时间均要＜15h。

支撑架设完毕后，要对轴线定位进行复核，接着用预应力加载千斤顶，此时要确定预应力偏差值，即正值。作业结束后，用锤击锁死塞铁。为有效地保护周边环境，确保周边管道不受损坏，需要施加额外的支撑力。在工程设计中，未明确要求安装预应力自动补偿器，如果有需要，可另行制定专门的施工方案。

4 项目案例分析

4.1 工程概况

为确保工程顺利进行，在施工前，须对项目概况进行分析，见表1。

表1 项目概况

掌握房屋建筑工程的基本情况后，对工程中的深基坑基本情况进行分析，内容见表2。

表2 深基坑基本情况

参照上述内容，进行基坑支护的设计，深基坑支护设计如图4所示。

图4 深基坑支护设计

在上述内容的基础上，为排除地质结构中不良因素的影响，采用钻探的方式对地层各项材料参数进行分析，见表3。

表3 地层各项材料参数分析

在对工程项目进行深入调研中发现，对应的基坑场地内未见地表水，但在钻探勘查中发现基坑工程所在区域赋存一定的地下水，对基坑所在地的水文情况进行分析，见表4。

表4 基坑所在地的水文情况（单位：）

4.2 工程监测

为检验工程能否在施工中达到预期效果，按照本文提出的方法，对工程项目施工进行监测。在监测过程中，先在现场布置控制点，根据场地条件与具体情况，选择至少5 个点位作为监控点，整个监测区均为控制区域，为使控制点的坐标分布更均匀，应当用闭合导线方式布置所选的监控网。当铺设点位时，要选择一个安全稳定的区域，如果条件允许，可以选择使用固定观测墩，在观测墩上埋下铁钉，并作记号。当布设水准点时，选取15 个水准点，并以封闭的环形方式排列。

选择高程路线测量的水准控制网，对其进行周期测量，当测量基准点时，如果发现测点前、后两个标高的差异超过了允许值，就可以将其作为新的高程值，定期对水准点进行校验，用这个方式，提高深基坑施工监测数据的可信度。同时，定期对平面控制网进行联测，校核坐标，保证监测结果的可靠性。

完成准备工作后，监测深基坑沉降，监测对象为深基坑周边的邻近建筑物，根据要求，施工后周边建筑物的累计沉降应＜20mm 且变化速率应满足连续2d ＜2mm，汇总与统计试验结果，见表5。

表5 深基坑施工周边建筑物累计沉降与变化速率汇总与统计

5 结语

在深基坑施工中，支护施工是非常重要的施工作业环节，目前，已有较成熟的研究成果表明，深基坑支护既能起到加固和止水的作用，又能起到稳定土层的作用。在施工的过程中，相关人员不仅要熟练掌握各项技术，还要结合实际情况，选择合适的支护形式，要能实时监测土体和支护结构的变化，并做好相应的安全防护，如果出现危险，就及时启动应急预案，保证深基坑施工效果最优。通过这次研究，得出如下结论：由表5 可知，本文设计的深基坑施工技术不仅可以对工程项目进行规范化施工，还可以保证施工后监测区段的累计沉降、监测时段内的最大变化速率在规定值范围内。说明这个方法在施工中的应用效果较好，为在工程项目中进一步应用这个技术，在后续工作中，将加大深基坑施工投入，持续细化、完善施工方案。