浅谈深基坑边坡支护设计与施工管理的要点

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摘要：深基坑支护工程是一门新的实践工程学。深基坑支护设计与施工是当前城市高层、超高层建筑突显的技术难题。本文主要对深基坑边坡支护施工方法及施工管理进行分析。

关键词：深基坑 边坡支护 施工管理

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、引言

基坑工程是一个古老而具有时代特点的岩土工程课题，放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。事实上，人类土木工程的频繁活动促进了基坑工程的发展。20世纪90年代以来，在我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑如雨后春笋般迅速发展，促进了建筑科学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展。

为了保证建筑物的稳定性，建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。建筑高度越高，其埋置深度也就越深，对基坑工程的要求越来越高，随之出现的问题也越来越多，这给建筑施工、特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。

二、正文

2.1存在的常见问题

深基坑工程支护技术虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些达到国际水平，但仍存在一些问题需进一步研究或提高，以适应现代化经济建设的需要。

深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种：

2.1.1土层开挖和边坡支护不配套。

常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间，而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工一般来说，土方开挖技术含量相对较低，工序简单，组织管理容易。而挡土支护的技术含量高，工序较多且复杂，施工组织和管理都较土方开挖复杂，也在一定程度上影响了工期。

所以,在施工过程中，大型工程一般是由专业施工队来分别完成土方和挡土支付工作，而且绝大部分都是两个平行分隔的部分。这样，在实际施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，拖工期，开挖顺序较乱，特别是雨期施工，甚至不顾挡土支护施工所需工作面，留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法完成支护工作，以致使支护施工滞后于土方施工，因支护施工无操作平成钻孔、注浆、布网和喷射砼等工作，而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。这样不但难于保证进度，也难于保证工程质量，甚至发生安全事故，留下质量隐患。

2.1.2边坡修理达不到设计规范要求。

常存在超挖和欠挖现象。一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，挖机械操作手的操作水平等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度，顺直度极不规则，而人工修理时不可能深度挖掘，只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。

2.1.3成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求。

深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直般为100-150的钻杆成孔，孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同，钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难、孔洞坍塌，无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够，而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至要做再次处理。

2.1.4喷射砼厚度不够、强度达不到设计要求。

目前建筑工程基坑支护喷射砼常用的是干拌法喷射砼设备，其主要特点是设备简单、体积小，输送距离长，速凝剂可在进入喷射机前加入，操作方便，可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和检查控制等手段不全，混凝土回弹严重，再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素，往往造成喷后砼的厚度不够、砼强度达不到设计要求。

2.1.5施工过程具体操作与设计要求之间的差异过大。

深层搅拌桩的水泥掺量常常不足，影响水泥土的支护强度。我们发现在同样做法的支护，发生水泥土裂缝，有时不是在受力最大的地段，检查下来往往是强度不足，地面施工堆载在局部位置往往要大大高于设计允许荷载，且施工中偷工减料的现象也并不少见。

基坑挖土是支护受力与变形显著增加的过程，设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形，并进行图纸技术交底。而实际施工中，土方承包个体老板往往不管这些，一味抢进度、图局部效益。

2.1.6土压力设计与实际情况差异较大。

深基坑支护由于其土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同，在目前没有完善的土压力理论指导下，通常仍沿用传统理论计算，因此有误差是正常的，许多学者对此进行了许多研究，在传统理论土压力计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求。

问题是对这样一个极为复杂的课题，脱离实际工程情况，往往会造成过量变形的后果。如某些设计、不考虑地质条件、地面荷载的差异，照搬照套相同坑深的支护设计。必须根据实际地面可能发生的荷载，包括建筑堆载、载重汽车、临时设施和附近住宅建筑等的影响，比较正确地估计支护结构上的侧压力。

2.1.7工程监理不到位。

按规定高层建筑、重大市政等的深基坑是必须实行工程监理的。大量事故调查表明，大多数事故工程都没有按规定实施跟踪监理，或者虽有监理而工作不到位，只管场内工程，不管场外影响，实行包括设计在内的全过程监理的就更少了。

客观地说，深基坑工程监理要求监理人员具有较高业务水平和丰富的实践经验，在我国现阶段主要就只是监控支护结构工程质量、工期、进度，而对于现场监理及对周边环境的监控要求尚有一定差距，许多现场监理只是一些职称低、无经验的年轻人，这种情况亟待完善与提高。

2.1.8施工监测不重视

主要是建设单位为省钱不要求施工监测，或者虽设置一些测点，数据不足，忽视坑边住宅的检测，或者不重视监测数据，形同虚设。支护设计中没有监测方案，结果发生情况不能及时警报，事故发生后也不易分析原因，不利于事故的早期处理，省了小钱化大钱。

2.2深基坑工程的主要内容

1）岩土工程勘察与工程调查。确定岩土参数与地下水参数；测定邻近建筑物、周围地下埋设物（管道、电缆、光缆等）、城市道路等工程设施的工作现状，并对其随地层位移的限值作出分析。

2）支护结构设计。包括挡土墙围护结构（如连续墙、柱列式灌注桩挡墙）、支承体系（如内支撑、锚杆）以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合，需要考虑的主要依据包括当地经验，土体和地下水状况，四周环境安全所允许的地层变形限值，可提供的施工设施与施工场地，工期与造价等。

3）基坑开挖与支护的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。

4）地层位移预测与周边工程保护。地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化，也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值，应修改支护结构设计与施工方案，必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。

5）施工现场量测与监控。根据监测的数据和信息，必要时进行反馈设计，用信息化来指导下一步的施工。

2.3基坑边坡支护整体安排

深基坑边坡支护设计和施工时，必须要考虑邻近建筑物和边坡的安全，节约工程造价，还必须满足相关规范、规程的要求，针对一些特殊条件部位，做出最优化的设计方案。

以笔者参与的某高层住宅楼工程施工为例，采用深基坑施工，周边建筑物等情况复杂，稍有不慎就会造成重大事故。根据该工程实际情况，我们按以下几方面进行基坑边坡支护的整体考虑与安排。

1）施工前，对场区进行详细勘察，了解周围建筑物基础类型及布置，查明地下管线布设情况，在现场划分确定各支护段的界线。

2）分两个阶段施工，第一阶段进行钢管桩施工;第二阶段进行土方开挖及锚杆、喷混凝土施工，为后续工作做好准备。喷锚施工与土方开挖穿行，土方开挖必须根据喷锚施工的要求进行，分段长度宜控制在10-20m之间，第一层土方开挖深度为2m，以后各段每层挖深为该层锚杆的排距，实行分层分段跳挖支护，遇土质较差的地段短距离跳挖施工。

3）喷锚施工必须在开挖出工作面后马上开展，做到随挖随支护，不得让坑壁长时间暴晒或淋雨。

4）普通锚杆及喷混凝土施工每层需5-7天，预应力锚杆为9天，在锚杆的水泥浆达到70%强度后方可开挖下一层。

5）采用信息化施工管理，及时对施工情况进行分析研究和处理，按时对基坑进行位移、沉降观测，在锚杆钻孔及开挖时跟进了解土层情况并进行分析，变化较大时应及时采取有效措施。

2.4基坑支护具体施工方法

在施工中，我们采用了综合治理的方法，主要有：

2.4.1钢管桩

钢管桩主要用于北侧边坡临近电缆处的支护与加固。

施工工序为：定孔位钻机就位调整垂直度成孔(钢管制作)下钢管清孔灌浆补浆下一根桩。

钢管桩采用Ф110钢管，在钢管底部加工“V”字形缺口，钢管下部3m每隔0.5m错开对称设置出浆孔，出浆孔孔径约中Ф8mm钢管桩长12m，管内采用压浆，材料为32.5R水泥浆，水灰比为0.50，灌注时要求浆压0.7MPa，且要求灌注饱满，浆体终凝收缩后在孔口进行补浆。

2.4.2土方开挖

土方开挖根据锚喷的工作要求在四周开挖出锚喷操作面，采用分段分层开挖。开挖过程中需要密切配合边坡锚喷工作，要求机械开挖距设计坡面30mm，由锚喷操作人员再进行人工清土作业。土方外运利用临时车辆，使用自卸车直接在基坑内装土外运。

2.4.3预应力锚杆

预应力锚杆在北侧边坡与军用电缆距离小于3m的局部区域，用于加固钢管桩由于锚固长度的不足预应力锚杆的施工工序为：

平台搭设定孔位钻机定位、定角度钻孔清孔锚杆制安、拌浆注浆腰梁制作张拉锁定。

2.4.4普通锚杆

普通锚杆在北侧边坡与军用电缆距离大于3m的区域，以及西侧边坡。普通锚杆施工工序为：锚孔定位钻机迁移定位调好钻孔角度钻孔下锚拉杆注浆补浆。

2.5基坑施工管理及安全技术措施

为确保基坑设计方案切实安全可行，在施工过程中，使周围已有建筑物、市政设施、地下管线等不受损伤、少受干扰，必须在基坑施工过程中进行24小时的系统监测，及时掌握基坑围护及土方开挖中围护结构、周围土体的受力与变形情况，尤其对道路的影响程度，以便在监测信息指导下，及时采取有效措施，随时掌握基坑围护结构的位移、沉降、受力水平及周围建筑物的动态，使基坑处于安全监控中。

2.5.1监测内容：沉降监测、位移监测、深层监测以及基坑周边等的变形观测。

2.5.2监测方法：

(1)沉降监测。采用精密水准测量方法进行，沉降观测点直接设置在土体坡面上，并在远离基坑或稳定的位置设置基准点。

(2)位移监测。采用精密电子经纬仪进行量测，深层土移使用测斜仪。采用轴线投影法在两个稳定的基准点之间连线为基准线，量测差值和累计位移量。

(3)肉眼巡检。在基坑施工期间，派有经验的工程师对基坑内土体及周边情况进行24小时巡查，巡检工作列入观测计划，按期进行，并保持记录。

2.5.3观测成果分析：

(1)监测数据填入规定表格，及时向项目经理等相关责任人报告，每天向监理单位报告;

(2)每天进行观测成果汇总，并绘制沉降(S)时间(T)关系曲线图、沉降(S)水平位移(L)距离(H)关系展开曲线图;

(3)每三天对绘制图形及观测结果集中进行讨论，分析变形是否过大及是否趋于稳定，并确定是否需进行采取补救措施。

2.5.4安全技术措施：

(1)开工前全面调查地上、地下障碍物情况，进行具置交底，对暂未处理的要树立明显标志。

(2)根据本工程机械施工、配合工种多的特点，制定安全措施，建立安全责任制，并定期开展安全活动。

(3)基坑四周要拱设防护栏。边坡设台梯，方便上下基坑行走。

(4)坑内土体隆起造成的主要原因是围护体整体滑移，对于这种情况，应先用砂袋或重物在坡脚部分进行回填来压制隆起的土体，在利用重物压制隆起土体的同时，再根据现场实际情况对围护体进行相应的加固处理。

(5)边坡开挖必须严格按照施工方案进行，不得随意超挖，以防边坡滑坡坍塌。

(6)边坡面开挖后应及时进行挂网喷砼，以保护边坡的安全。

(7)边坡顶面排水沟应在开挖前完成，防止地表水流入基坑及冲刷边坡，造成不安全隐患。

三、结束语

采用了经济合理实用的综合边坡支护施工方法实施后，基坑边坡达到了较为理想的效果，阻止了水流入基坑，大大减少了基坑的排水工作量，同时防止了基坑底出现管涌及滑坡现象，保证了粘土不被水浸泡，从而达到了边坡稳定的目的，为土方开挖、结构施工创造了条件，特别是在南方地区的雨季施工，意义尤为重大。

参考文献：

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[2]建筑基坑支护技术规程，中华人民共和国行业标准，北京，1999.

[3]余志成、施文华，深基坑支护设计与施工，中国建筑工业出版社，1997.

[4]肖和胜，边坡综合支护方法在深基坑施工中的应用，建筑技术开发，2005.7.

[5]朱文新，分析深基坑支护结构设计的重要性，建筑与规划设计，2008.4.