土建基礎(chǔ)施工深基坑支護(hù)技術(shù)工藝分析

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摘要：深基坑支護(hù)作為土建基礎(chǔ)施工中一種常見(jiàn)的技術(shù)工藝，在城市高層建筑施工中得到廣泛應(yīng)用。目前，深基坑支護(hù)技術(shù)工藝主要包括高壓旋噴樁、鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻、土釘墻等，本文將圍繞施工中常用的深基坑支護(hù)技術(shù)類(lèi)型展開(kāi)全面論述。

關(guān)鍵詞：土建基礎(chǔ)施工；深基坑；支護(hù)技術(shù)；實(shí)際應(yīng)用

1前言

近年來(lái)，深基坑支護(hù)技術(shù)日漸純熟，防護(hù)效果逐步突顯，滑坡、坍塌等安全事故的發(fā)生幾率呈現(xiàn)出明顯的下降態(tài)勢(shì)。在實(shí)際施工過(guò)程中，工程技術(shù)人員也積極借鑒先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合土建工程項(xiàng)目所處的地理位置、地質(zhì)條件與建筑規(guī)模等信息，不斷對(duì)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，在確保施工質(zhì)量與安全的前提下，提高了施工進(jìn)度。

2深基坑支護(hù)主要技術(shù)類(lèi)型

2.1高壓旋噴樁技術(shù)

高壓旋噴樁技術(shù)工藝適用于淤泥質(zhì)土、可塑黏性土、砂土、黃土及碎石土等土建基礎(chǔ)。技術(shù)工藝流程包括：測(cè)量放線、確定孔位、鉆機(jī)鉆孔、下噴射管、攪拌制漿、給水供氣、噴射注漿、冒漿、旋擺提升、成樁成墻、充填回灌。在鉆機(jī)鉆孔階段，鉆孔口徑需要大于噴射管外徑20mm~50mm，以保證在噴射漿體時(shí)能夠正常返漿、冒漿，同時(shí)，為了確保鉆孔垂直，每鉆進(jìn)5m的深度，需要用水平尺測(cè)量機(jī)身水平與立軸垂直一次，當(dāng)鉆孔深度小于30m時(shí)，孔斜率不得大于1%。在噴射注漿階段，如果噴射過(guò)程因故中斷后，在恢復(fù)噴射時(shí)，必須進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴的搭接長(zhǎng)度不得小于0.5m。如果孔內(nèi)出現(xiàn)漏漿情況，應(yīng)停止提升，直到不漏漿時(shí)，繼續(xù)提升。高壓噴射注漿結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)清洗灌漿泵及輸漿管路，防止噴嘴或者管路堵塞。

2.2鉆孔灌注樁技術(shù)

鉆孔灌注樁技術(shù)工藝適用于粘性土、砂土、礫卵石、碎石、巖石等土建基礎(chǔ)。根據(jù)護(hù)壁形成方式的不同，可以分為泥漿護(hù)壁施工法以及全套管施工法。泥漿護(hù)壁施工法的工藝流程是：場(chǎng)地平整、制備泥漿、埋設(shè)護(hù)筒、安裝鉆機(jī)、鉆機(jī)成孔、清孔、放置鋼筋籠、灌注混凝土、拔出護(hù)筒。全套管施工法的工藝流程是平整場(chǎng)地、搭建工作臺(tái)、安裝鉆機(jī)、壓套管、鉆進(jìn)成孔、放置鋼筋籠、放置導(dǎo)管、澆注混凝土、拉拔套管。全套管施工法適用范圍廣，在各種土質(zhì)的地基中均可使用，而且能夠建造比預(yù)制樁直徑大的多的混凝土樁，但是，由于在灌注混凝土?xí)r，始終處于泥水當(dāng)中，這就增加了混凝土質(zhì)量的控制難度，另外，全套管施工法耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，成孔速度慢，在鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的泥渣極易對(duì)周邊環(huán)境造成污染[1]。

2.3地下連續(xù)墻技術(shù)

地下連續(xù)墻技術(shù)工藝適用于基坑深度大于10m的軟土地基或者砂土地基當(dāng)中，主要工藝流程包括：導(dǎo)墻、泥漿護(hù)壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墻段接頭處理等。在導(dǎo)墻施工中，導(dǎo)墻的深度一般控制在1.2m~1.5m之間，墻頂高出地面10cm~15cm，這樣能夠有效防止地表水流入地基導(dǎo)致泥漿質(zhì)量下降。在成槽施工中，施工機(jī)械的選擇至關(guān)重要，對(duì)于軟土質(zhì)，地基深度在15m以上時(shí)，選用普通導(dǎo)板抓斗，對(duì)于密實(shí)的砂層或者礫土層選用多頭鉆或加重型液壓導(dǎo)板抓斗，對(duì)于大顆粒卵礫石土層通常選用沖擊鉆。地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)施工噪聲小，墻體剛度大，防滲性能好，是深基坑支護(hù)施工中較為常用的一種技術(shù)類(lèi)型。

2.4土釘墻支護(hù)技術(shù)

土釘墻支護(hù)技術(shù)適用于具有一定粘結(jié)性的粘性土、粉土、黃土或者砂土地基當(dāng)中，土釘類(lèi)型主要分為鉆孔注漿型、直接打入型以及打入注漿型三類(lèi)。在施工過(guò)程中，土釘墻墻面的坡度不得大于1：0.2，土釘?shù)拈L(zhǎng)度通常是開(kāi)挖深度的0.5~1.2倍，間距保持在1m~2m左右，與水平在的夾角介于5º~20º之間，土釘鋼筋的直徑宜為16mm~32mm，一般選用HRB400、HRB500級(jí)的鋼筋，土釘墻噴射混凝土面層配置的鋼筋網(wǎng)直徑宜在6mm~10mm之間，間距宜為150mm~300mm之間，混凝土強(qiáng)度不得低于C20，混凝土面層厚度不得小于80mm。土釘墻支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)是施工設(shè)備簡(jiǎn)單、施工效率高、施工工期短、投入成本低、施工噪聲小，并且對(duì)周?chē)渌ㄖ粫?huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

3土建基礎(chǔ)施工中深基坑支護(hù)技術(shù)工藝應(yīng)用案例

下面針對(duì)土釘墻支護(hù)技術(shù)在土建基礎(chǔ)施工中的實(shí)際應(yīng)用案例，對(duì)深基坑中的土釘墻支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)以及應(yīng)用效果予以闡述。

3.1工程概況

該民用住宅的樓高為16層，建筑高度為60.50m，總建筑面積為16998m2，土建基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，設(shè)一層地下室，基坑的開(kāi)挖深度為自然地坪下6.1m，開(kāi)挖面積為61m×28m，主體建筑為磚混結(jié)構(gòu)，基底埋深2m，與基坑的距離為6m~10m。該住宅樓所處位置的地下水位深度為9.2m~11.0m，地基開(kāi)挖土層自上至下依次為雜填土、黏土層、中細(xì)砂、中粗砂。其中歷史遺留建筑垃圾層的平均厚度為1.1m，黏土層的平均厚度為3.6m，中細(xì)砂土層的平均厚度為2.7m，中粗砂的總厚度為14m。經(jīng)過(guò)實(shí)地勘測(cè)及反復(fù)研究決定，該項(xiàng)目土建基礎(chǔ)中的深基坑支護(hù)施工采用土釘墻技術(shù)工藝。

3.2土釘墻參數(shù)設(shè)定

遵照施工組織設(shè)計(jì)與施工圖紙要求，該民用住宅地基基坑側(cè)壁的安全等級(jí)為三級(jí)，重要性系數(shù)為γ0=0.9，根據(jù)土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程的設(shè)計(jì)方法，對(duì)土釘墻各部件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，驗(yàn)算結(jié)果如下：基坑邊坡的角度為70º，土釘長(zhǎng)度為3m~4m，釘體選用50×50×5mm的角鋼，土釘?shù)脑O(shè)置形式分為兩種，一種是直擊法，即直接將土釘打入土層當(dāng)中，向下傾斜的角度為5º，另一種是采取鉆孔注漿的方法形成土釘，鉆孔直徑為60mm，向下傾斜的角度為20º，灌注的水泥漿強(qiáng)度為M10級(jí)。土釘?shù)乃脚c豎向間距的取值均為1.2m，面層噴射的水泥砂漿厚度為80mm，砂漿等級(jí)為M20，鋼筋網(wǎng)的直徑為6mm，面積為200×200mm。

3.3土釘墻技術(shù)工藝流程

該民用住宅土建基礎(chǔ)中的土釘墻支護(hù)工藝流程主要包括基面開(kāi)挖、布設(shè)鋼筋網(wǎng)、制作土釘、土釘設(shè)置、噴射面層砂漿以及面層養(yǎng)護(hù)。首先是基層開(kāi)挖工序，挖掘機(jī)械選用反挖掘機(jī)，并遵循“逐層開(kāi)挖”的原則，每一層的開(kāi)挖深度為3m，工作面長(zhǎng)度為10m~15m，為了保證平整度以及受?chē)娒娴姆牌陆?，在挖掘過(guò)程中應(yīng)當(dāng)預(yù)留出10cm~20cm的土層，并通過(guò)人工削坡的方式，將坡角控制在70º左右，這樣，能夠給施工作業(yè)留有足夠的作業(yè)空間，為支護(hù)施工的順利展開(kāi)提供有利條件。在制作土釘時(shí)，選用選用50×50×5mm的角鋼，而鋼筋網(wǎng)下料編扎成6×3.1m的鋼筋網(wǎng)片，土釘一端切割成尖錐狀，這樣有利于土釘植入土層[2]。在施工過(guò)程中，基坑上層的黏土與粉質(zhì)土層，采用鉆孔注漿土釘，排布形式按照梅花形來(lái)布設(shè)孔位，鉆孔機(jī)選擇輕便式的鑿巖鉆孔機(jī)，并利用特制的螺旋形鉆頭，當(dāng)鉆孔工序結(jié)束后，借助于空壓機(jī)將冷風(fēng)吹入孔內(nèi)，以達(dá)到清除孔內(nèi)雜物的目的，鉆孔清理完畢，方可植入土釘，并將土釘送入孔底，當(dāng)土釘觸及底基時(shí)，應(yīng)當(dāng)抽回一定距離，使外露的土釘長(zhǎng)度足夠噴射面層厚度。土釘安裝就位后，采用重力式灌注法向基坑內(nèi)灌注砂漿，漿液順著V型槽緩緩流入鉆孔，也可以借助灌漿管完成該道工序。對(duì)于基坑下層的砂質(zhì)土層，則選用長(zhǎng)度為3m的土釘，利用錘擊法，將角鋼土釘錘入土體，在人工錘擊時(shí)，應(yīng)掌握好力道與錘擊角度，避免角度傾斜導(dǎo)致土釘端頭出現(xiàn)劈裂現(xiàn)象。當(dāng)基坑內(nèi)土釘設(shè)置完畢后，將預(yù)制好的鋼筋網(wǎng)掛在外露的土釘上，同時(shí)打入30×Φ14mm的鋼筋釘，確保土釘外露10cm，并將網(wǎng)釘用細(xì)鐵絲綁扎牢固，鋼筋網(wǎng)與坡面的凈距離應(yīng)保持在2cm~3cm。土釘端部與面層采用50×Φ25mm的短筋予以連接，并按照3×3m的網(wǎng)距來(lái)放置排水管，排水管的材質(zhì)通常選擇PVC管材，當(dāng)上述工序結(jié)束后，方可噴射混凝土。配制混凝土所需的水泥強(qiáng)度等級(jí)為425R的普通硅酸鹽水泥，中粗砂與含水量的配合比值為1：2。噴射時(shí)按照由上至下，由左到右的順序，以直徑為60cm~80cm畫(huà)弧并螺旋式前進(jìn)，噴頭距離噴面80cm~100cm，噴射結(jié)束后，及時(shí)對(duì)混凝土面層進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間通常為7天，這樣能夠保證混凝土的力學(xué)強(qiáng)度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4施工監(jiān)測(cè)與應(yīng)用效果

通過(guò)對(duì)施工全過(guò)程的監(jiān)測(cè)，土釘墻體的最大變形量為15mm，一般變形部位的變形量都小于10mm，最大沉降量為5mm，而且混凝土面層并未產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象。由于在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)基坑土層性狀發(fā)生了改變，部分區(qū)域存在大量的淤積土，性狀較為松散，因此，為了收到理想的支護(hù)效果，在設(shè)置土釘時(shí)，將土釘間距縮小1m，土釘?shù)拈L(zhǎng)度值變?yōu)?m，這樣，能夠有效避免土體坍塌事故的發(fā)生。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐驗(yàn)證，該住宅樓基坑采用土釘墻支護(hù)技術(shù)，不但能夠起到較好的防護(hù)作用，而且也為施工單位節(jié)省了大量的資金。如果采用深層攪拌樁的施工方案，單造價(jià)達(dá)到375元/m2，支護(hù)總價(jià)為45萬(wàn)元左右，而利用土釘墻支護(hù)技術(shù)，能夠節(jié)省近20萬(wàn)元的費(fèi)用，單方造價(jià)僅僅為208元/m2。另外，施工進(jìn)度與工期層面看，土釘墻施工不需要占用獨(dú)立的工期，與挖土工期始終保持一致，而如果采用深層攪拌樁技術(shù)，必須預(yù)留出45天以上的單獨(dú)施工時(shí)間，由此可以看出，土釘墻支護(hù)技術(shù)具有防護(hù)性能好、操作簡(jiǎn)單靈活、施工效率高、節(jié)省投入成本等諸多優(yōu)勢(shì)。

4結(jié)束語(yǔ)

深基坑支護(hù)是土建基礎(chǔ)施工當(dāng)中一項(xiàng)重要的防護(hù)技術(shù)，對(duì)穩(wěn)固地基，確保建筑工程整體質(zhì)量發(fā)揮著不可替代的保障作用，因此，施工單位在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合深基坑類(lèi)型，科學(xué)合理選用針對(duì)性強(qiáng)、適用性好的支護(hù)技術(shù)，在保證施工質(zhì)量的前提條件下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1]李想.建筑工程中的深基坑支護(hù)處理技術(shù)工藝與施工管理研究[J].商品與質(zhì)量,2019(4):111.

[2]張正龍.高層住宅建筑工程中深基坑支護(hù)施工的技術(shù)與工藝[J].大科技,2017(23):320~321.

作者：陳亮 陳爽 董行 單位：中交一公局第三工程有限公司