广西南宁建科工程监理有限责任公司
摘要：伴随着经济的快速发展，高层和超高层建筑的大量建造，从而使得深基坑工程得到广泛应用，深基坑支护由于地质的复杂性、受力状态的多变性、结构形式的多样性，致使深基坑支护工程的设计与施工技术问题日益复杂多样化。因此，文章针对土木工程中深基坑支护技术的应用展开探讨。
关键词：土木工程；深基坑支护；支护方式；支护技术
1．引言
深基坑是指开挖深度超过5m（含5m）或地下室3层以上（含3层），或深度虽未超过5m（含5m）但地质条件和周边环境及地下管线特别复杂的工程。
2．常用的基坑支护形式
深基坑支护工程不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。边坡支护技术的应用，不仅给坡体结构的稳定提供了基础的保障，而且可以使施工现场的环境得到良好的改善，同时也能明显提高整个土木工程的施工效率。基坑支护形式多种多样，需按实际情况选用，本文主要探讨“旋挖桩支护系统”及“土钉墙支护系统”的支护形式。
2．1旋挖桩施工
（1）、场地平整后对各桩位进行定位放样。测设包括：各桩位的中心桩位、围绕中心桩的十字护桩，同时测设出该位置的地面标高。（2）、钻机就位，旋挖钻机缓慢移至钻孔平台上，调整钻机，使桩孔处于钻机的工作范围之内。钻机对中前复核十字护桩中心挂线，满足要求后，启动自动复位装置，并对钻机进行调整，使钻杆、钻头的中心与桩位中心点对准，并用垂线复核。（3）、埋设护筒，护筒安放时采用护筒驱动器进行驱动加压下放到位，护筒顶面应高出施工地面或平台0.3m，利用护桩十字线中心复核，确保护筒顶面中心与设计桩位偏差≯5cm，倾斜度≯1%。护筒安装到位后，还需对钻头进行二次对中，确保开钻前钻头中心与设计桩位中心对准且位于同一铅垂线上。（4）、钻孔开钻时，先用低档慢速钻进，钻至护筒以下1米后，再调为正常速度。钻进过程中，根据不同的地质情况选用不同形式的钻头，在土质或细角砾土地层中钻头选用螺旋式土钻或旋挖斗。钻进过程中，经常抽取渣样并与设计地质核对，注意土层变化，以便及时对不同地层调整钻速、钻进压力。钻至设计标高并经岩样判别确认后，停止钻进。（5）、清孔及检孔钻进到设计深度后，采用旋挖斗清孔，密切注视电脑上的深度显示值，当显示值为钻进深度显示值时，原位正向旋转4-5转，使孔底的沉渣旋入容斗内，同时利用旋挖斗的平底斗齿将孔底清理为平底，然后提出旋挖斗卸渣。为确保孔底沉渣满足要求，第一次掏渣后还需用测绳检测孔深，如果测量深度与钻进深度一致，表明清孔合格，否则再次用旋挖斗继续清渣至合格。清孔后及时用测绳测量孔深，用检孔器检测孔径、孔的倾斜度等各项指标，检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4倍。严禁用强插检孔器方法进行检孔。孔深、孔径、倾斜度检测合格后方准进入下一道工序。下放钢筋笼及灌注砼前重新测量孔深，检查是否有塌孔现象。遇塌孔或沉渣过厚时，及时用旋挖斗进行二次清孔。（6）、钢筋笼的安装，钢筋笼制作完成后采用汽车起重机吊装，并在孔口牢固定位，以免在灌注砼过程中发生浮笼现象。当灌注完毕的砼开始初凝时，即要取消钢筋笼竖向固定装置，使钢筋笼不影响砼的收缩，避免钢筋砼的粘结力受损失。（7）、安装导管采用φ300mm钢管，每节2～3m，底节长度4m，配1～2节1～1.5m的短管。导管接口应连接牢固，封闭严密，接头应清洁无杂物，密封胶圈无破损老化，拼装后的垂直情况与密封性根据桩孔的深度，确定导管的拼装长度，吊装时导管位于桩孔中央，并在浇筑前进行升降实验。（8）、浇注桩身砼前先向孔内灌注3～5m水，然后立即浇筑水下砼。计算首批封底砼数量，使导管下口埋入砼不小于1m深并不宜大于3m，确保有足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。浇筑连续进行，中途停歇时间不超过30min。砼的运输时间和距离应尽量缩短，以迅速、不间断为原则，宜在8h以内完成，防止在运输中产生离析。在整个浇筑过程中及时提升导管，使导管埋深控制在1-3m。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中逐步提升。如导管法兰卡挂在钢筋笼上，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后移到钻孔中心。考虑桩顶含有浮渣及浮浆，浇注时砼的浇筑面按高出桩顶设计高程50cm控制，以保证桩顶砼的质量。
2．2旋挖桩支护系统
旋挖桩支撑结构系统主要包括：冠梁、腰梁、预应力锚索等。
1）、冠梁、腰梁
（1）、桩基施工完成后，进行冠梁施工，桩顶凿至新鲜混凝土面，出露钢筋应平直，浇筑冠梁前，必须清理干净残渣、浮土和积水，应保证排桩与冠梁连接牢固，不得造成连接处产生薄弱环节。土方开挖至图纸标高后，进行腰梁施工，利用原土面浇筑砼垫层作为腰梁底，腰梁内侧主筋需与桩身钢筋进行焊接牢固，侧模完成后浇筑砼。（2）、冠梁和腰梁钢筋保护层厚度为35mm，桩身钢筋应锚入冠梁内35D。
2）、预应力锚索
（1）、钻孔，钻孔时必须保持下倾角的稳定，有偏差及时纠正。一般采用干法钻进或全套管跟管钻进成孔。同时在孔口应安装吸尘装置，避免钻进过程尘土飞扬。锚孔孔位应按要求准确测放，孔位误差不得超过±0.05m；锚孔的孔斜度（倾角）20°，误差不超过2%；实际钻孔深度大于设计深度0.5米。如遇塌孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥浆初凝后，重新清孔钻进。（2）、清孔，锚索钻孔完成后必须使用高压风清孔，将孔内杂物清除干净，并保持孔内干燥。（3）、锚索制作，制作锚索的钢绞线需符合国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB5224）的规定。钢绞线按设计长度截取，不得焊接。编束时确保每根钢绞线始终均匀排列，平直、不扭不叉，有死弯、机械损伤、严重锈蚀及电烧伤的严禁使用。截断时应使用机械切割，严禁电弧切割。编束前要清污除锈、刷强力防腐涂料。锚索采用预应力钢绞线Φ15.2，抗拉强度标准值fptk=1860MPa。每隔1.0米设一个隔离架，用厚度25mm的聚录乙烯塑料板加工而成，每两个隔离架中间用细铁丝绑扎锚索，防止钢绞线出现缠绞及扭麻花现象。锚索自由端钢绞线涂抹防锈油，套D120PVC波纹管作保护管，保护管两端1.0m范围内充填黄油，两端封闭，外绕工程胶布封闭固定。护套不得有破损，避免锚具自由段发生锚索与漏入灰浆粘结现象，自由段锚索应能自由伸缩；锚索截取长度为锚固段+自由段+1.5m外露张拉段。（4）、锚索安装与注浆，锚索安装前应检查钻孔的情况，保证孔深与锚索长度一致，同时检查附件及排气管是否完好，否则应予更换。锚索可用人工方法推进，使锚索在钻孔顺直送到孔底，避免锚索体扭曲。锚索安装完毕，应进行锚固段注浆。注浆采用二次压力注浆工艺，二次注浆成锚，第一次为常压注浆，注浆压力0.5～0.8MPa，待第一次注浆完成初凝后立即进行第二次注浆，第二次注浆为高压注浆，注浆压力2.5MPa，主要控制注浆饱满度，注浆体强度不应低于30MPa，两次注浆必须保证注满且孔口有浆液溢出为止；注浆采用水泥浆，灌浆采用纯水泥浆，水灰比为0.50～0.55，水泥采用P.O42.5水泥。灌注时，应注意准确量好锚固段的实际长度使符合图纸要求，保证锚索锚固段的水泥浆饱满。（5）、张拉，锚索灌浆养护7-14天，留置水泥浆试块强度达到15.0MPa或设计强度的75%后方可进行锚索的张拉锁定。锚索张拉力与锚固力：锚索采取分步张拉，分5级按设计荷载的25%、50%、75%、100%和110%进行施拉，每次持荷时间2～5min，最后一级持荷稳定观测10min以后按设计要求锁定。为克服地层徐变等因素造成的预应力损失，第一次张拉锁定后30天左右，进行一次补偿张拉，然后锁定、切除多余的钢绞线，用砼封锚。注浆结束后的次日，应逐孔检查各锚索孔注浆是否灌满，如有未灌满的，要进行复灌，确保每个锚索孔灌浆饱满密实。最后封闭锚头。（6）、质量检测，锚索抗拔力验收试验按有关规范和施工图要求进行。注浆体凝固期满28天后进行锚索抗拔力检验；预应力锚索抗拔力检验，抽检数量为总数的5％且同一土层不得少于3根，最大检验值为标准值的1.3～1.4倍，且不大于锚筋As*fptk的0.9倍。
旋挖桩支护系统图
2．3土钉墙
土钉墙支护是由被加固的原位土体、设置在土体中的土钉群和喷射钢筋混凝土面层所组成的一种复合的、自稳性能好的、类似重力式挡墙结构的支护体系，以抵抗墙后土压力和其他作用力，从而使边坡维持稳定。
（1）边坡土方开挖严格按设计规定的分层开挖，深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉及喷混凝土以前，不得进行下一层土方的开挖。开挖完成后采用人工进行清理，为确保喷射混凝土面层的平整，此工序必须挂线定位。对于土层含水量较大的边坡，可在支护面层背部插入长度450mm、内径50mm的PVC水平泄水管包滤网，其外端伸出支护面层50mm，入土300mm开φ10梅花小孔，泄水管下倾10°，以便将喷混凝土面层后的积水排走。
（2）按设计图纸由测量人员用φ8、长30cm的钢筋放出每一个土钉的位置。土钉采用锚杆钻机成孔，土钉施工孔深偏差为±50mm，孔径偏差为±5mm，孔距偏差为±100mm，成孔倾角偏差为±5％，钻孔后进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即进行压浆处理，并及时安设土钉钢筋并注浆。
（3）土钉选用HRB400级钢筋作为拉筋，杆体上每2.0m设置船型支架，土钉成孔直径110mm，土钉注浆体直径大于110mm。
（4）造浆及注浆：采用搅拌机造浆，应严格控制水灰比为W/C=0.5，注浆采用注浆泵，注浆时，将导管缓慢均匀拔出，但出浆口应始终处于孔中浆体表面之下，保证孔中气体能全部排出。注浆采用32.5复合硅酸盐水泥纯水泥浆（水灰比为0.5），强度等级为M20，注浆水泥用量≥15kg/m。
2．4土体的覆盖
不管采用支护桩或者土钉墙系统作为基坑支护，土体均需采用喷射砼面层的施工方法
（1）、基坑开挖后，支护桩桩间土采用挂网喷射砼防护，网筋一般采用8@200×200，喷射砼强度一般为C20厚100；土钉墙挂网一般采用网筋8@150×150，喷射C25细石砼，厚度100mm。
（2）、喷面施工与土方开挖应配合密切，同步分层分段进行。
（3）、人工修整：坡面在土方分层开挖后及时采用人工修坡，坡面平整度允许偏差为50mm。在坡面喷射砼前，应清除松动部分土体。
（4）、原材料及配合比：喷射砼原材料一般采用强度32.5MPa水泥，干净的中粗砂和粒径小于15mm的砾石，配合比为水泥：砂：石子=1：2：2.5，喷料应搅拌均匀，随拌随用。
（5）、初喷底面混凝土：喷射砼作业应分段分片进行，并在坡面上垂直打入短钢筋作为控制厚度的标志，同一段内应自下而上进行喷射，射流应垂直喷射面，射距宜在0.8～1.5m范围之内。喷射时，应控制好水灰比，保持砼表面平整，呈湿润光泽，无干斑或流淌现象
（6）、钢筋网制安：钢筋网均为双向钢筋，利用U型件梅花布置，钢筋网在首次喷射一层50mm砼后铺设，并通过加强筋与短钉连接，二次喷射砼前应清除表面的松散碎屑，并喷水湿润。
（7）、终喷50mm厚砼面层：施工方法与底层喷射砼相同，两层总厚度控制在100mm。喷砼时控制好用水量，保持砼表面呈湿润光泽，尽量使砼表层平整。
（8）、砼面养护：喷射砼面终凝后，即淋水养护不少于7天，以保证砼的质量。
（9）、质量检测，喷射砼试块数量每500m2取一组，每组试块3块，制作试块时将试模底面紧贴基坑坡面从侧向喷入砼；墙面喷射砼厚度应采用钻孔检测，点数宜每500m2面积一组，每组不应少于3点。
土钉墙的土体覆盖
2．5基坑变形监测
（1）监测内容：1）基坑顶水平位移和垂直位移监测；2）深层水平位移监测；3）地下水位监测；4）周边地表沉降；5）周边建筑物竖向位移；6）周边建筑裂缝观测及管线变形测量等。
（2）监测频率：监测次数根据施工进度考虑。
（3）监测点的布设：1、观测基准点要求稳固，且应设在基坑开挖影响范围外，数量不少于3个。2、坡顶土体的水平位移和垂直位移监测：坑顶水平和垂直位移监测点可共用：沿坑顶主要布置在周边中部及阳角处，监测点距坑顶边线约0.3m，可埋设1Φ16L=150mm的HRB335普通螺纹钢，埋设完钢筋后须灌入M15强度的水泥浆加固短筋根部。3、深层水平位移监测：采用在桩内埋设测斜管的方法观测，监测点主要布置在基坑的中部及阳角处，测斜管采用PVC工程塑料或铝合金材料制成，直径45～90mm，管内应有相互垂直的纵向导槽。4、周边建筑物竖向位移监测：主要针对基坑北侧的民房，主要在靠近基坑侧沿建筑物外墙及角点布置。5、地下水位监测：根据需要布置监测点。6、周围地表沉降及周边建筑物裂缝观测以巡查为主，管线在施工前调查清楚后按现行规范布设。
（4）监测方法：1）、初始数据采集阶段：在基坑开挖降水前一周，对各测试项目进行2～3次初始数据的采集，保证初始数据准确，连续，可靠。同时用数码摄像机将基坑临近建筑物、道路等摄像，以备后用。2）、深基坑施工的安全监测阶段：①在开挖和支护结构施工期间，每隔2～3天对周边建筑物、道路的沉降变形监测一次。②在基坑开挖深度小于5.0m时，每2天对所有监测项目监测一次。如出现渗漏水等现象，则加密监测。③基坑开挖深度超过5.0m时，每2天对所有监测项目监测一次。如出现异常或险情，甚至一天24小时连续监测，以确保基坑开挖的安全。④基坑开挖到底部及基础底板施工期间，每5～7天监测一次，如出现异常或险情，则每天监测一次，甚至一天24小时连续监测，以确保基坑开挖的安全。⑤基础底板浇筑完毕，则每10天监测一次。3）、监测的成果资料及提交：对各项测试数据用微机进行计算分析，及时将测试结果送交项目部施工技术部、施工管理部和质安部分析使用。1）提交的成果资料有：①基坑顶的变形监测成果表；②地下水位监测成果表。
（5）监测预警：监测项目的报警值，应取控制值的70%；此外，当位移、沉降连续3天超过3mm/d也应预警；地下水位变化超过500mm/d时进行预警。当支护结构变形达到预警值，或坡顶位移及沉降达到允许值；位移不稳定、不收敛且超过规范要求；坡顶、地面或周边管线出现异常或出现较大裂缝；应及时与设计方、甲方和监理方联系并采取应急技术措施。
（6）监测周期：监测周期从土方开挖时开始到±0.00施工完成并回填后结束。变形观测点应在布点开始读取初始值，在基坑开挖当日起实施。基坑开挖前，应测得初始值，平行观测且不应少于3次，取其平均值作为初值。开挖支护过程中每2～3天测量1次，挖至坑底后每5～7天测量一次，如位移趋于稳定则10～15天测量一次，基坑回填至实际坑深的2/3左右时一般可停止观测。当遇到特殊情况时应加密观测次数至每天数次。
3结语
选择一种在经济、技术上都合理的深基坑支护类型，必须充分考虑不同地区、现场环境、地质条件等因素，以推广深基坑支护技术的广泛应用。
参考文献：
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