深基坑支护技术对岩土工程的应用

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摘要：岩土工程基础施工中，深基坑支护施工技术是保障其稳定性、安全性的关键要素。做好深基坑支护施工的研究，科学规划方案内容，可改进岩土工程作业质量，降低危险系数。本文就岩土工程基础施工中，深基坑支护施工技术应用进行分析探讨，以供参考。

关键词：岩土工程；深基坑支护施工；稳定性

随着建筑行业的发展，建筑工程面临的土体环境也愈加复杂，尤其是岩性土体结构出现概率逐渐增加，为维护工程基础结构的稳固性和安全性，在实际施工作业中，加大深基坑支护施工技术的使用频率显得尤为重要。在该技术推动下，工程质量得以提升，作业人员安全性得以保障，为建筑行业的可持续发展提供了动力。

1.深基坑支护工程的基本概念

深基坑支护工程是指为确保深基坑地下结构及周边环境的安全，采取支挡、加固、保护等一系列措施。岩土工程地质结构特点和深基坑支护的需求，直接决定了支护工程任务量，深基坑支护施工技术也就是一种岩土工程施工安全保护措施。合理运用深基坑支护施工技术，可以有效降低发生深基坑坍塌事故的概率，保障岩土工程施工安全性。

2.深基坑支护的特点

2.1复杂性

地质环境勘查与现场放样测量，是建筑工程施工前期准备阶段的重点工作内容。施工单位要指定专人深入现场开展全面的地质环境勘查，对基坑位置的土体压力进行试验计算。然而，在实际地质环境勘查工作中，获取的地质环境勘查数据往往具有片面性和局限性，只能反映某一个局部区域或者某一个部位的地质环境概况，无法代表整个施工区域真实的地质环境概况。再加上地质环境勘查数据的分析结果过于保守，分析结果往往失去实际参考价值。另外，深基坑土体压力测试所采取的理论过于理想化。尽管这些理论体系也具有一定的科学性，但是，未能全面考量施工中土体结构的压力变化情况，影响了深基坑土体压力测试结果。在深基坑支护过程中，土体结构与压力也会随着外界环境条件的变化而发生相应的改变，而环境条件变化的不可预估性与不可控性，增大了土体压力测试难度。

2.2多因素性

当前，我国逐步加大对深基坑支护的重视力度，深基坑支护工程的发展也取得了长足的进步。但是，近年来深基坑失稳事故频繁发生，造成严重的经济损失和人员伤亡。导致深基坑失稳的原因是多种多样的，如前期准备阶段的地质环境勘查工作落实不到位、地质结构数据信息缺乏精准可靠性、工程设计缺乏科学合理性以及施工监督管理力度不足等。

2.3地域性

在深基坑支护工程施工过程中，要结合工程所处区域的环境概况展开施工考查，做好施工准备工作。我国疆域辽阔，南北方的地理环境条件与地质结构条件存在一定的差异，而地质结构条件是深基坑工程施工的关键影响因素。因此，在正式施工前，有必要组织专人深入现场对地质结构展开勘查测量，结合现场地质结构特征，选择适宜的深基坑支护方式。

3.深基坑支护施工流程

3.1基坑开挖

按照预先标定的位置开挖深基坑。在深基坑开挖过程中，做好开挖位置精度测量控制工作，考量现场地质结构条件与地下水文环境条件等关键影响因素。深基坑开挖以机械设备开挖方式为主，当实际开挖深度接近预计开挖深度时，采用人工开挖的方式，避免超挖问题。

3.2打孔

在深基坑周围的岩土层上打孔灌浆，作为支护结构的辅助支撑点。一般情况下，多采取土钉打孔方式；结合打孔需求，选择对应规格的土钉。打孔时，施工人员必须严格控制孔位的精准性及成孔的垂直度。

3.3灌浆

打孔后，将支护材料置入到成孔中。常见的支护材料包括钢筋、锚索和锚杆。为进一步提升支护结构与深基坑边缘结构的连接稳固性，增强辅助支护点的稳固效果，还要现浇混凝土。一般情况下，混凝土的水灰比多控制在0.45~0.55之间，混凝土的浇筑压力多控制在0.2Pa~0.4Pa之间。与此同时，施工人员还要严格控制灌浆浇筑间隔时间，尽可能地将灌浆浇筑间隔时间控制在30min内。

4.施工技术要求

4.1合理的设计

在深基坑支护工程正式施工前，施工单位应指定专人对现场的地质结构条件、地下水文环境条件、施工规模和基坑深度展开勘查测量。根据现场环境勘查测量结果对施工材料、施工工艺以及施工技术予以选择，将环境勘查测量结果作为重要的参考依据。

4.2适宜的支护结构

选择适宜的支护结构形式，是提高深基坑支护施工效率的必要前提。在正式施工前，结合现场环境条件、支护空间位置及关键点分布情况，选择适宜的支护结构形式。选择的支护结构的承载力极限值必须与深基坑周围土体结构的应力变化限值维持稳定平衡，由此，发挥支护结构的优势作用，维护深基坑周围土体结构的安全稳固性。

4.3稳定的止水功能

渗漏是岩土工程基础施工中的常见问题。在深基坑支护工程施工中，要通过增设支护结构的方式，增强地基基础的安全稳固性。并采取止水措施，最大限度地减轻地下水对地基基础的侵蚀作用。除地下水以外，地表径流下渗也会对地基基础造成侵蚀。为此，现场施工人员需要做好排水工作，增强地基的止水功能。

5.岩土工程中深基坑支护施工技术的具体应用

5.1混凝土灌注桩支护

混凝土灌注桩支护技术采取钻孔、注浆的方式形成灌注桩，增强基础结构支撑和保护效果。在实际应用中，需要作业人员对现场情况加以勘查，对于存在较大距离、位差问题的岩土工程，使用该技术予以支撑和防护，增强基础结构稳固性。在施工过程中，需先对场地展开整平和清洁处理，之后开始钻孔灌浆。混凝土灌注桩要在重点部位予以科学设置，以起到支护效果。通常情况下，单桩内含钢筋量在20根~25根，桩间距控制在200mm左右。

5.2排桩+内支撑+预应力锚杆支护

排桩支护是采用柱式排列的方式布设桩体结构，构建完善的支护结构体系，以保障深基坑的稳固性。排桩支护灵活性强，可根据现场实际情况科学布设，优化支护质量。对于排桩支护所需桩体数量及密度要求，可直接按照关键部位性能要求予以科学布置和选择，以增强支护的效果。

5.3锚杆支护

锚杆支护中会选用聚合物件、金属件等材料，与锚杆有效组合，实现支护加固效果。该技术应用原理为，利用锚杆作用力对深基坑岩土结构性能予以改善，增强受力效果，避免脱落、崩塌等问题的出现。锚杆支护技术具有机械化强度高、施工简单、施工成本低的优势。常用的锚杆有钢筋砂浆锚杆、树脂锚杆、快硬水泥锚杆、锚索等。一般锚杆的设置横向距离误差应控制在5cm内，纵向距离误差控制在20cm之内。

5.4地下连续墙

地下连续墙类型有：按槽孔的形式可以分为壁板式和桩排式两种；按开挖方式及机械分类，可分为抓斗冲击式、旋转式和旋转冲击式；按施工方法的不同可以分为现浇、预制和二者组合成墙等；按功能及用途分为做承重基础或地下构筑物的结构墙、挡土墙、防渗心墙、阻滑墙、隔震墙等；按墙体材料不同分为钢筋混凝土、素混凝土、黏土、自凝泥浆混合墙体材料等。5.4.1地下连续墙的优点主要表现在如下方面：（1）施工全盘机械化，速度快、精度高，并且振动小、噪声小，适用于城市密集建筑群及夜间施工；（2）具有多功能用途，如防渗、截水、承重、挡土等，由于采用钢筋混凝土或素混凝土，强度可靠，承压力大；（3）对开挖的地层适应性强，除熔岩地质外，可适用于各种地质条件，无论是软弱地层或在重要建筑物附近的工程中，都能安全地施工；（4）可将地下连续墙与“逆做法”施工结合起来：地下连续墙为基础墙，地下室梁板作支撑，地下部分施工可自上而下与上部建筑同时施工，将地下连续墙筑成挡土、防水和承重的墙，形成一种深基础多层地下室施工的有效方法。5.4.2地下连续墙的缺点，主要表现在如下方面：（1）每段连续墙之间的接头质量较难控制，往往容易形成结构的薄弱点；（2）较其他方案相比，造价昂贵。5.4.3小结由于地下连续墙优点多，适用范围广，可广泛应用在建筑物的深基坑支护结构等工程中。

6.岩土工程中深基坑支护施工技术应用实例

6.1项目简介

某工程项目为超高层建筑，主塔楼由南、北塔楼构成，南塔楼53层，北塔楼43层，位于市中心。该工程设6层地下室，深基坑用地面积在6054m2，开挖深度25.5m，土石方开挖量在1.28×105m3。基坑东面毗邻多栋4栋~8栋住宅、办公楼，距基坑边约3m；南面距天河北路人行道约3m，离规划地铁十三号线约25m；西面距林和东路约8m，离地铁一号线隧道约18m；北面为天河妇幼保健医院，距基坑4.5m。场地及基坑周边的地下管线、电缆：南面及西南角人行道上，市政管线种类及数量较多，分布较复杂；西面有一条污水处理厂排污管，埋深约2m；北侧小区道路上有较多给、排水管线。开挖区域土体结构以杂填土、粉质黏土、强风化粉砂岩、中风化粉砂岩、微风化砾岩为主。为保证深基坑施工质量，有效控制位移，采用旋挖灌注桩+内支撑的支护形式。

6.2技术要点

6.2.1基坑支护该项目位于广州市天河区林和东路与天河北路交汇处，基坑周长约300m，开挖深度为25.5m。基坑场地狭小，周边环境复杂，开挖深度大。本工程自设计方案阶段开始，经过多次方案筛选和经济技术分析，最终确定了本设计方案作为最终的施工方案。本设计方案采用旋挖灌注桩+内支撑的支护形式，支护桩采用吊脚桩，下部采用预应力锚索、锚杆或者喷锚锁脚。在保证工程安全的前提下，有效节省了工程造价，减少了施工工期，为本项目主体结构施工的顺利进行打下了坚实的基础。基坑支护施工过程中，设计人员常驻现场，场地地质条件及环境条件发生变化时，能及时快速调整设计，避免了停工等图，确保了基坑支护施工如期完成；基坑开挖及地下室施工期间，设计人员全程指导开挖施工并监督基坑周边车辆荷载、材料堆载情况，保证了基坑开挖、地下室施工顺畅进行。6.2.2施工顺序进行旋挖桩施工；开挖到第1道支撑梁底下50cm，进行冠梁、及第1道支撑梁施工；待第1道支撑梁强度达到设计强度的80%，开挖到第2道支撑底以下50cm，进行腰梁及第2道支撑施工；待第2道支撑梁强度达到设计强度的80%，开挖到第3道支撑底以下50cm，进行腰梁及第3道支撑施工；待第3道支撑梁强度达到设计强度的80%，开挖到预应力锚索以下50cm，进行预应力锚索施工；待预应力锚索张拉并达到设计强度后，开挖到基坑底。

6.3技术改善

6.3.1基坑开挖与支护协调平衡在岩土工程基础施工中，施工单位要结合现场概况，编制完整可行的施工方案，确保基坑开挖与支护保持协调平衡；在提高施工效率，满足工期要求的前提条件下，加强边坡结构的安全稳固性。再者，加大深基坑土体结构与边坡结构变形监测力度，保障现场施工安全，降低发生深基坑失稳事故的概率。6.3.2加强深基坑支护施工质量管理做好深基坑支护施工质量管理工作，是提高岩土工程基础施工水平的关键条件。深基坑支护施工质量管理工作的重点内容包括：（1）监理单位需组织定期巡检与不定期抽检活动，及时发现问题，上报主管单位，责令施工方限期整改，直至整改结果通过审核后，方可进入下一道工序。（2）施工单位应明确施工标准要求，约束和规范施工人员的操作行为，加强技术交底工作管理，让所有施工人员都能够明确施工流程与施工工序。（3）定期组织施工人员技能培训与素质教育，增强施工人员的责任意识与安全防范意识，提高施工人员的专业技能水平，强化施工人员的综合素质。再者，施工单位还需明确施工目标，优化人力资源配置，邀请监理进行现场审核，如旋挖桩深度、锚杆数量和锚杆长度等。制订完善的土方开挖与支护施工流程，促进各部门、各岗位和各个人员之间的沟通交流与协调配合，避免乱挖、欠挖以及超挖等问题，增强深基坑支护结构的安全稳固性，提升岩土工程基础施工水平。6.3.3变形监测岩土工程中深基坑支护施工前，需要先开展变形监测工作，准确了解基础结构、边坡结构特征，合理规划施工方案。在变形监测中，应重点注意的内容有：边坡坡度监测、周边环境及建筑物监测、地下管道及线路监测。通过监测得到完整的关于施工场地的数据分析，时刻把握工程施工进度，分析施工过程中可能出现的微小误差，以便更好地熟悉土质的变形情况，对影响土质改变的因素展开分析研究，有针对性的采取补救措施。已经结束施工的部分，要进行相应的监管，提出防护措施。另外，相关人员要加强施工监测管理作业，确保获取数据资料的齐全性、可靠性，减少失误或偏差带来的影响，推动后续作业顺利进行。同时，开展变形监测还能使施工中出现的问题得到及时处理和控制，降低安全事故的发生率。6.3.4石方爆破开挖管控由于本基坑深度大，开挖至深度15m后见到中风化、微风化砾岩或粉砂岩，强度很高，已无法正常开挖，需要采用爆破施工至基坑深度25.5m；又由于基坑支护采用吊脚桩支护，需要严格控制爆破波速、装药量及爆破深度，提前在基坑内旋挖桩吊脚下设置减震沟，以尽量减少爆破对支护桩产生的不利影响。爆破方案须经有关主管部门审批后方可实施。

7.结语

总之，岩土工程基础结构施工中，深基坑支护施工技术的应用是提高结构稳定性和安全性的重要手段。在实际应用中，应做到科学分析和选择，并结合现场的具体情况给出合理的技术方案，加强深基坑支护的施工效果，避免变形、渗漏、崩塌等问题的产生，以此促进岩土工程的高质量完工。

参考文献:

［1］李巍,宋亚喆,等.岩土工程深基坑支护施工技术的相关研究[J].工程建设与设计,2020(4).

作者：黄国平 单位：广东省地质灾害应急抢险技术中心