孙仲霞
山东泰和建设管理有限公司 264000
摘要: 近年来,随着城市建设的快速发展,高层及超高层建筑的大量涌现,大开挖深基坑工程越来越普遍,已成为建设工程中所占投资较大施工难度与风险较高的工程。
关键词:基坑支护 类型 控制
一、基坑支护工程的特点
1、基坑面积普遍较大,开挖深度较深；
2、工程地质条件和水文地质条件比较复杂；
3、地处城市的工程项目施工场地狭小,基坑周边紧靠相邻建筑物；
4、基坑支护施工中采用的施工工艺种类较多等。
除此之外,在基坑施工阶段,往往有支护、降水、土方、工程桩的施工和基坑监测、桩的试验检测等多家单位同时作业,存在大量的施工安全、质量及协调问题,稍有不慎,就有可能发生如流砂、管涌、渗漏、支护支撑体系受损、基坑周围发生不均匀沉降,甚至基坑整体失稳的事故,对相邻建筑物、道路、管网等造成危害,影响地下室及主体工程的土建施工,给工程建设带来巨大的经济损失。
二、基坑支护的类型
1.钢板桩支护
钢板桩应用于建筑深基坑的支护，各地区虽然应用并不普遍,但它不失为一种施工简单、投资经济的支护方法。在软土地区过去应用较多,但由于钢板桩本身柔性较大,如支撑或锚拉系统设置不当,其变形会很大,因此对基坑支护深度达7m以上软土地层,基坑支护不宜采用钢板桩支护,除非设置多层支撑或锚拉杆。但应考虑到地下室施工结束后钢板桩拔除时对周围地基土和地表土变形的影响。
2.地下连续墙
地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体,由于地下连续墙具有整体刚度大和防渗性能好,适用于地下水位以下的软黏土和砂土多种地层条件和复杂的施工环境,尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深的情况。地下连续墙既可是基坑施工时的挡土围护结构,又可作为拟建主体结构的侧墙。如支撑得当,且配合正确的施工法和措施,地下连续墙可较好地控制软土地层的变形。连续墙在坚硬土体中开挖成槽会有较大困难,尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机，这时采用连续墙既难实施也无必要。连续墙施工需有大型专用机械,施工费用的成本较高且造成泥浆污染施工现场。地下连续墙作为主构侧墙时在与顶板底板和衬套之间的连接与防水等问题上也比较复杂。但在深厚软土等不良地层中施工,一般都是选择地下连续墙这种方案进行基坑支护。
3.柱列式灌注桩排桩支护
为降低工程造价和施工方便,柱列式灌注桩作为挡土围护结构也有很好的刚度,但各桩之间的连系差,必须在桩顶浇筑较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠连结。为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间空隙流入(渗入)坑内,应同时在桩间或桩背采用高压注浆、设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施,或在桩后专门构筑防水帷幕。灌注桩施工较连续墙简便,可用机械钻孔或人工挖孔,成本低于连续墙,可以不用大型机械,又无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害。人工挖孔桩的施工费用低,可以多组并行作业,成孔精度(垂直中心偏差)也高,但桩径截面较大。灌注桩围护结构在建筑主体结构外墙设计时也可视为外墙中的一部分参与受力(承受侧压),这时在桩与主体侧墙之间通常不设拉结筋并用防水层隔开。当坑底下卧坚硬岩层时,采用挖孔桩还可在底部设置竖向锚杆将桩体与岩层连成整体而减少嵌入深度。排桩支护形式分为悬臂式排桩支护和支锚式排桩支护,而支锚式又分单点支锚和多点支锚。在大多数情况下悬臂式柱列桩适用于安全等级为三级的基坑支护工程,支锚式柱列桩适合于一、二级安全等级的基坑支护工程。但如在地下水位以下的砂层或软土中施工且出水量丰富时,人工挖孔就比较困难而且很容易引起土体流失造成地层沉陷,这时应采用套管钻孔、泥浆护壁和水下浇注混凝土。
4、内支撑和锚杆
作为基坑围护结构墙体的支承,内支撑(水平横撑、角撑、斜撑等)和锚杆（斜锚杆、锚碇板拉杆等)的作用对于保证基坑稳定和控制周围地层变形极为重要。大量的内支撑多用φ600mm以上的钢管或大截面的组合型钢作为横撑,中间用立柱(型钢)支承,二端搁置在围护结构墙体上的牛腿并支撑于墙面。支撑的水平间距应考虑到地下连续墙的槽段宽度或柱列式灌注桩的间距大小,支撑端部可以分叉同时抵住二个或三个桩体。支撑与墙体相抵处的垫板(楔块)构造与施工质量会严重影响支撑的纵向刚度。支撑的端部连接以及用千斤顶施加预应力都必须严格保证能使支撑中心受压,尽量减少偶然偏心。内支撑必须经过仔细的分析计算。钢筋混凝土支撑适合于各侧边长较为接近的基坑,对于高层建筑这样的条形平面基坑不能充分发挥其长处。锚杆支护是一种岩土主动加固和稳定技术,作为其技术主体的锚杆,一端锚入稳定的土(岩)体中,另一端与各种形式的支护结构物联结,通过杆体的受拉作用,调用深部地层的潜能,达到基坑和建筑物稳定的目的。锚杆基本不受基坑深度的限制，机动灵活,可与多种其他支护型式配套使用。
5.土钉墙支护
土钉墙是一种新型的基坑支护形式,国内外已在许多基坑支护工程中得到了成功的应用,并取得了明显的技术经济效果。土钉墙主要指由钻孔注浆式土钉、原位土体和喷射混凝土面层组成,对于打入式土钉或打入注浆式土钉和不同的面层同样可以使用。土钉墙施工工艺要求土体具有临时自稳能力,以便给出一定的时间施作土钉墙,因此对土钉墙适用的地质条件加以限制。从目前应用情况来看,土钉墙单独作为支护结构,深度一般在10m以内,所以对基坑深度加以限制;当土钉墙与其他支护结构型式联合使用时,可根据具体情况选用。对于无胶结砂层、砂砾卵石层和淤泥质土,土钉成孔困难,不宜采用土钉墙;对于不能临时自稳的软弱土层,土钉墙施工无法实现,所以不能采用土钉墙支护。从许多工程经验来看,土钉墙的破坏几乎均是由于水的作用,水使土钉墙产生软化,引起整体或局部破坏,因此规定采用土钉墙工程必须做好降水,且不宜作为挡水结构。
三、基坑支护施工阶段的质量与安全控制
1、钻孔灌注桩施工质量控制
支护桩不同于基础桩,主要承受水平方向的压力,所以重点应控制支护桩的桩长、桩径、混凝土强度、混凝土浇注及钢筋笼的制安施工。开孔前检查孔位及钻杆垂直度是否符合设计要求,终孔后设立停止点,检查孔深、孔径、泥浆的各项指标是否满足设计要求；在钢筋笼吊放前,要检查钢筋笼的直径、长度、配筋、箍筋间距及焊接质量情况,特别要注意每次混凝土注浆导管的起拔高度,严防桩夹泥形成断桩。
2、锚杆施工质量控制
开孔前检查锚杆的孔位及锚杆钻孔机的倾斜度是否符合设计要求；终孔后检查孔深，丈量拟插入的锚杆长度、直径及焊接制作情况是否满足设计规范要求,最后检查注浆导管的安放是否合格；检查注浆水灰比、注浆压力及注浆量是否达到设计要求,一般要求采取二次注浆法来保证注浆量,当锚固体的强度达到后要进行张拉试验,检查锚杆的施工质量。
3、基坑坡面混凝土喷射施工质量控制
基坑坡面土体采用土钉挂网喷射厚50mm-100mm素混凝土,以防土体崩解。在施工前重点检查混凝土的配合比是否合理,挂网土钉的长度要达到设计要求。为了控制喷浆厚度,应在坑壁上布上钢筋标高棒。
4、降水施工质量控制
降水的目的是降低承压水位和水压力，保证基坑开挖和基础施工顺利进行。若降水过大会对邻近建筑物产生不利影响,所以降水流量及时间要严格掌握。
6、基坑开挖
开挖前应认真编制施工方案，开挖方式、开挖顺序、运输线路、分层厚度、分段长度以及材料堆放位置、基坑排水措施是否正确合理。土方开挖的进度要与支护施工同步,支护好一层并达到一定的强度才能进行下一层的开挖。为了确保基坑内的桩体不受破坏,坑底要留30cm以上的土采用人工开挖,对于超灌或桩顶超过设计标高的桩间土宜用小铲机开挖，避免机铲碰桩头。
7、基坑监测的安全控制
基坑工程发生重大事故前或多或少都有预兆。因此基坑监测应连续进行，以便就基坑(变形)位移过大、地下水位异常等征兆及时采取措施,从而避免基坑重大事故的发生。
四、结束语
基坑工程已列入建筑地基与基础工程施工质量验收规范（GB50202-2018)之中，充分说明了基坑工程的重要性。
参考文献:《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202-2018