摘要：作为建筑施工的基础，深基坑很大程度上影响着整体建筑的质量。本文结合作者多年的工程实践经验，以某高层建筑工程大面积土方开挖施工为例，对深基坑开挖过程中采取的主要施工技术和深基坑质量控制措施进行了研究，系统阐述了深基坑开挖与支护施工中需要注意的问题，供参考。
关键词：深基坑；支护；开挖；施工技术
当今社会经济迅速发展，建筑工程建设力度不断加大，高层建筑工程不停涌现。为了配合高层建筑使用要求，地下结构的使用也日益提高。在施工阶段，高层建筑地下结构的施工必然要求深基坑的开挖，然而，在施工过程中，只有选择正确施工工艺，根据一定施工顺序，方可达到预期施工效果。那么，怎么样提升土方开挖效率，怎么样保证施工现场的协调工作以及确保施工安全是每个施工单位一定要思考的难题。
1 工程概况
本工程由1#楼、6#～9#楼、14#、15#楼组成，1#楼、6#～9#楼、14#、15#为连体地下室。总建筑面积106316.72m2。1#楼18层，7#楼、8#楼、15#楼26层，6#、9#、14#楼27层，地下室2层。基础采用冲孔灌注桩。主体采用钢筋混凝土框剪结构。±0.000相当于罗零高程9.00m，现有未开挖场地标高为6.80～7.80m，地下室开挖深度在5.45m－7.0m。
1.1 周围环境条件
场地北侧及西侧为菜地、苗圃，坡顶距离用地红线最近约为2.1－5.7m；南侧为市政道路，离坡顶最近约6m；东侧为已建一期地下室，不做支护，与基坑间土方直接挖除。基坑开挖影响范围内未有地下管线以及轨道交通通过，基坑上方未有高压电缆通过。
1.2 工程地质、水文地质条件
1.2.1 拟建场地属于冲积平原地貌。场地大致整平，地势较为平坦。根据该工程的岩土工程勘察报告。本场区岩土层自上而下依次为(1)杂填土、(2)粉质粘土、(3)淤泥、(4)粉质粘土、(5)中砂、(6)卵石、(7)粉质粘土、(8)卵石、(9)砂土状强风化花岗岩、(10)碎块状强风化花岗岩及(11)中风化花岗岩。
1.2.2 场内地下水类型主要为潜水．地下水主要赋存于中砂、卵石层的裂隙中。场地内地下水主要受大气降水的垂直下渗补给及相邻含水层的侧向迳流补给，通过蒸发及渗流排泄。勘察期间地下水初见水位为0.020～4.89m，混合稳定水位埋深为0.22～5.09m。
2 深基坑施工技术
2.1 土方开挖施工
2.1.1 施工工艺流程
深基坑开挖主要工艺流程包括:场地平整→放线→挖土方、截(排)水沟→支护→修边坡、维护坡面→挖土到达坑底面设计标高→挖基底周边排水沟以及基底找平。
2.1.2 土方开挖步骤
(1)在进行基坑支护后才能开始进行土方开挖。
(2)工程采用以挖掘机开挖为主、人工为辅的方式进行开挖，挖出土方采用外卸。由于工程土方开挖面积较大，开挖采用分区，分层的方式进行均衡开挖。同剖面内每段开挖长度不大于15m，且开挖深度不大于1m，须严格做到开挖一层、支护一层，上层支护结构未施工完成，不得去开挖下一层。将施工现场上下划分两个区，上部一区由东侧工地出入口逐渐推向西侧基坑边，土方由东侧出入口运出。下部二区由南面逐渐推向北面分界处，土方由南面出入口运出。土方及时运输至指定地点堆放，基坑周边严禁超载堆荷。
(3)开挖前首先要以测定好的施工轴线控制网为据进行放线，并在基坑边加打控制桩来对轴线进行控制校核，放出开挖边线。每层土方开挖前必须先进行开槽，支护施工，随后开挖中部土方，确保此时支护施工完毕，开挖土方与支护间互不影响。在土方第一层开挖完毕后，要布置修筑坡度约15%的退土坡道，以方便挖机与卸土车辆的运行。同时为方便施工人员进行水平交通和上下深基坑，本工程采取采用爬梯的形式沿着开挖面在四个方向各搭设一处上下人通道，满足人员的垂直交通需要。
(4)挖至接近底板设计标高的时候，预留30公分厚土层采用人工清土开挖，以便控制基底的标高，避免出现超挖现象及对基地原状土层进行扰动。
2.1.3 施工过程中注意事项
(1)开挖前熟悉图纸，施工方案，操作规程以及施工场地周围建筑物以及地下管线的情况，进行技术交底。
(2)遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则，必须明确先支护后开挖。
(3)开挖过程中及时做好工地现场的疏水，排水工作。
(4)开挖中应防止碰撞塔吊桩、工程桩或扰动基坑底土，并尽量减少基底土的暴露时间。
(5)开挖至设计标高时，随挖随即浇捣垫层。地下室承台严禁进行机械开挖，应采用人工开挖，且开挖后及时砌筑，承台同时开挖时应采取跳槽开挖。
(6)挖出的土方应及时运出，无法及时运走时候应停止开挖，严禁将土方堆放于基坑边附近四周。
(7)在基坑开挖过程中，必须有专人对围护结构变形和地基的沉降进行监测。并且根据监测资料及维护结构变形警标及时采取措施。
(8)在开挖施工过程中，每部挖机必须指派专人负责指挥，夜间施工必须配置足够的照明设施，可加贴反光条防止施工对围护结构的损伤，现场根据其照明情况适当增加指挥人员，并全程进行指挥。
(9)土方开挖施工如遇大风、大雨及大雾等特殊天气必须暂停作业。
2.2 基坑支护措施施工
深基坑支护措施是保证深基坑开挖工作安全、顺利的重要前提，是实现深基坑工程建设经济效益的保证。本工程深基坑开挖支护措施主要包括铅丝网水泥砂浆护坡以及H型钢桩+锚索支护方式。施工布置图如图1、图2。
2.2.1 基坑边坡挂钢筋网．水泥砂浆挂面
第一层开挖2m土方采用铅丝网水泥砂浆护坡。
(1)施工顺序:基槽开挖→修整边坡面土方→绑扎护坡面铅丝网→焊接钢筋骨架→埋设坡面泄水孔→水泥砂浆挂面。
(2)施工步骤
①绑扎铅丝网片:网片采用焊接和绑扎，钢丝网采用Φ8@250×250mm，钢筋网铺设各边搭接长度不小于单个网格边长或不小于200mm，搭接焊焊接长度不小于网面钢筋直径的10倍。网片采用短钢筋固定在边坡上。
②埋设泄水管:按设计图埋设泄水孔间距3m，管径100mm，并采用钢丝网绑住泄水管。
③水泥砂浆挂面:采用配合比1:2.5的水泥砂浆分层分段铺设在铅丝网面上，厚度不小于50mm。
(3)注意事项
①水泥砂浆必须分层分段进行，从上而下进行施工，严禁一次性施工。
②随开挖层数进行挂面施工，严禁多层统一施工。
③砂浆挂面终凝后应采用喷水养护，养护时间不少于7d。
2.2.2 H型钢桩+锚索支护
第二层采用钢桩加锚索进行支护，H型钢桩桩间均插U型钢板，H型钢桩+锚索支护挡土墙主要指的是由钢板桩以及锚杆组合而成，通过钢板桩以及锚固在岩土层内的锚杆水平拉力来承受土体侧压力的挡土墙。
(1)钢板桩施工的工艺流程:定位放线→挖槽→安放导架→打钢板桩。
(2)施工步骤
沿定位线的位置进行开槽，挖至要求的设计高度，钢板桩采用长度为15mHM488X300型钢桩、桩宽为1272mm的U型钢板桩，钢材采用Q235，不得采用改制钢板，开始沉桩时宜使用钢板桩自重进行下沉，后采用振动法压入土体，进行钢板桩分段焊接，压至指定深度。
(3)注意事项
①钢板桩进场时进行材质和外观检查，以便及时对不合要求的钢板桩进行矫正，减少打桩过程中的困难。
②钢板桩分段焊接时，应采用坡口焊，坡口焊缝应满足相关规范要求，单根型钢焊接接头不超过1个，接缝位置不应设在开挖面附近，相邻型钢焊缝位置应错开不小于1.0m。
③钢板桩的机械性能和尺寸应符合相应要求。经过整修或焊接后的钢板桩的堆存、搬运、起吊，应防止由于自重引起的变形与损坏。
④打桩前应对钢板桩逐根进行检查，清除锁扣位置的锈蚀，对于变形严重的钢板桩，修整合格后才可使用，插入前应检查其垂直度、接头焊缝质量确保满足规范设计要求。
⑤打桩前可在钢板桩的锁口内部涂抹油脂，用以方便钢板桩的打入以及拔出。
⑥在钢板桩打桩过程中，测量监控每根桩的倾斜度不超过2%，当倾斜过大无法调正时，必须拔出重新打。
2.2.3 预应力锚索施工
锚索施工在钢板桩施工完毕后打入。
(1)预应力锚索施工的工艺流程:钻机就位→钻孔、清孔→安放锚索→锚索注浆→张拉与锁定。
(2)施工步骤
①钻机就位:根据设计图纸要求，先平整作业面范围场地，吊入钻机就位，钻机下面宜垫枕木，以保证钻机平整。采用角度测量仪控制钻杆角度误差在2°以内。钻机安装牢靠，施工作业中不得产生移位现象。
②钻孔、清孔:锚索钻孔位置、孔径、孔深及钻孔的倾角均应满足设计要求，锚索成孔时需采用钢套管成孔工艺，成孔直径150mm，以防塌孔和缩颈，注浆前的清孔应采用气压清孔。钻孔深度应超过设计长度1.0m，以保证锚索推送到位。钻孔采用回转钻进的方式，钻进时采用泥浆循环护孔，反复循环，不断清除孔口流出的泥浆残渣。钻孔完毕后，反复用泥浆循环清孔，清除孔内残渣。针对本工程地质特点和锚索较长，采用三翼钻头配备高压泥浆泵水循环全长跟套管钻进工艺。
③安放锚索:在向孔内安装就位锚索前，应重新检查钻孔是否符合设计要求，检查锚索各部的位置是否正确，捆扎是否牢固，经检查合格的锚索方可向孔内安装。安放锚索之时，应防止锚索扭曲压弯，注浆管应随锚杆一同放入孔内，管端距孔底为50～100mm。杆体安放时应防止注浆管被拔出，若注浆管被拔出的长度超过500mm时，应将杆体拔出修正后进行重新安放。杆体放入角度应与钻孔的倾角保持一致，插入孔内的深度不应小于锚索长度的95%。插入锚体前，应在波纹管里注水，检查波纹管是有破损，如发现小破损，用环氧树脂或备用波纹管进行修补，若大面积破损则需进行更换。
④锚索注浆:采用二次复喷，桩体每延米水泥用量为200～220kg；扩大头采用四次复喷，扩大头每延米水泥用量为300～350kg。填土中桩锚喷射压力为5～8MPa，淤泥等粘土中喷射压力为15～20MPa。钻杆退至孔口3m范围内应减压至5MPa以下。
⑤张拉与锁定:注浆完成14天后且锚固注浆体强度达到设计值的75%后方可进行张拉锁定，分5级张拉至设计值的1.1倍并锁定。张拉腰梁的承压面需平整，并与锚索的轴线方向垂直。应采用整体张拉方式。
(3)注意事项
①锚索施工前施工前必须严格按照设计要求做好拉拔试验，并应详细做好试验记录。
②锚索钻孔工作必须符合设计要求，成孔后应及时清孔并安装锚杆。
③锚索杆体应顺直，并除锈、除油。锚杆安装必须居中定位，并带注浆管，注浆管长度不得小于锚杆长度，注浆过程不得拖动或拖出注浆管，浆液应搅拌均匀，随搅随用，并应在初凝前用完。
④预应力锚索的拉力应进行长期监测，预应力锚索的监测数量应为锚索总数的5%。
3 施工质量保证措施
3.1 项目开展全面质量管理，实行质量责任制，项目经理部建立质量管理领导小组，认真执行质量管理制度，并全面负责基坑工程的质量管理，建立质量保证管理体系。
3.2 加强技术管埋，熟悉设计、施工图纸，掌握设计的意图以及要求，做好施工前技术交底工作。
3.3 严格按图纸、按规范进行施工，满足各工序的精度和要求，杜绝施工中混乱盲目现象，技术负责人负责指挥质量工作，班组长之间相互协调配合。
3.4 严格各工序中施工质量的检查、复查制度，消除错误和遗漏，并确保各特殊工种持证上岗。
4 基坑监测
4.1 本工程采用信息化施工方法对基坑施工的全过程进行监测。基坑开挖前请有监测资质的单位进行监测方案的编制，经设计单位认可后实施。监测工作由有资质的单位进行。监测范围包括基坑边至相当于3倍基坑开挖深度的距离(5倍水位降深的距离)内的建(构)筑物沉降倾斜。
4.2 开挖前应先测得基准数据，基坑向下开挖过程中，支护结构顶部水平位移与沉降至少1d测一次，若发现测试数据变化大或开挖后发现异常情况应加密监测；封底及底板施工完成后，可适量加大监测时间。
4.3 监测巡视内容包括支护结构水平位移、预埋测斜管测坑底水平位移及基坑外土体分层水平位移、周边重要建筑物水平位移、沉降等。
4.4 基础从基坑开挖到施工结束过程中通过密切监测各监测内容皆符合设计及建筑基坑工程监测技术规范GB50497－2009限制值的要求。
5 结语
综上所述，影响深基坑施工的因素有很多，在深基坑开挖与支护施工中， 施工人员必须对施工的每个环节、每个工序要严格把关，对重点工序、关键工序进行重点控制，从而有效保证基础工程的顺利实施。本工程通过紧张有序的施工，在各施工部门的有序配合下，深基坑工程开挖施工顺利完工，支护体系安全，为今后类似工程施工提供了经验借鉴。
参考文献
[1]殷键.深基坑开挖施工技术及支护措施探讨[J].中国房地产业， 2016(17).
[2]朱培生，姚茂连.建筑工程深基坑开挖施工及支护措施探讨[J].建筑•建材•装饰， 2015(15):157-157.
论文作者:彭伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/14
标签：基坑论文; 土方论文; 钢板论文; 深基坑论文; 钻孔论文; 型钢论文; 工程论文; 《基层建设》2017年第7期论文;