文／范兵濤、盧維 西北綜合勘察設(shè)計研究院 廣東深圳 518101

引言：

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，越來越多的高層建筑、地下結(jié)構(gòu)和地鐵工程需要在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行施工。這就需要在建筑工程中應(yīng)用深基坑支護(hù)施工技術(shù)，以確保工程的穩(wěn)定和安全。深基坑支護(hù)施工技術(shù)是指在土方開挖過程中采取一系列支撐和保護(hù)措施，以防止基坑坍塌、地面沉陷和地下水涌入等問題的發(fā)生。深基坑支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用不僅直接影響工程的質(zhì)量和進(jìn)度，也對周邊環(huán)境和地下設(shè)施的安全有著重要影響。因此，深基坑支護(hù)施工技術(shù)的研究和應(yīng)用具有重要的實(shí)踐意義[1]。近年來，針對深基坑支護(hù)領(lǐng)域的研究不斷深入，涌現(xiàn)出許多相關(guān)的綜述論文，對該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行了全面的總結(jié)和歸納。深基坑支護(hù)施工技術(shù)的發(fā)展趨勢、影響因素、支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇、安全管理等方面進(jìn)行了深入探討。其中，一些研究關(guān)注于新型支護(hù)材料和技術(shù)的應(yīng)用，如鋼支撐、鋼筋混凝土支護(hù)、土釘墻等，以提高施工效率和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其他研究則側(cè)重于基坑開挖方法和順序的優(yōu)化，以減小地表變形和影響范圍[2]。這些研究為深基坑支護(hù)施工提供了重要的參考和指導(dǎo)，有助于提高工程質(zhì)量和施工安全。

1.深基坑支護(hù)施工技術(shù)的定義和特點(diǎn)

1.1 深基坑的定義

深基坑是指在建筑工程中為了建造地下結(jié)構(gòu)或進(jìn)行土方開挖而所需的較深的坑體。它通常是一個具有一定深度和較大面積的開挖區(qū)域，用于容納建筑物的地下部分或地下設(shè)施。深基坑的深度一般超過5 米，甚至可以達(dá)到幾十米，其形狀可以是方形、圓形或異形，根據(jù)具體工程需求而定。深基坑的定義包含了兩個關(guān)鍵要素：深度和用途。首先，深基坑相對于淺坑而言，具有較大的深度[3]。這是為了滿足建筑物地下結(jié)構(gòu)的需要，例如地下停車場、地下商場、地下室等。深基坑的深度要求通常由建筑物的功能和設(shè)計要求決定。其次，深基坑的開挖是為了實(shí)現(xiàn)特定的用途，為地下結(jié)構(gòu)的建設(shè)提供空間。深基坑的形狀和尺寸根據(jù)具體工程要求和設(shè)計方案而定，可以適應(yīng)不同的建筑需求。

1.2 深基坑的特點(diǎn)和挑戰(zhàn)

土力學(xué)特性：深基坑受到地下土層的約束和承載，土體的穩(wěn)定性對基坑的支護(hù)施工至關(guān)重要。土體的力學(xué)特性，如強(qiáng)度、壓縮性和剪切性，會對基坑的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。不同的土層會有不同的土力學(xué)特性，因此需要根據(jù)具體的土質(zhì)情況選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工方法。地下水問題：深基坑施工過程中，地下水位的控制是一個重要的挑戰(zhàn)[4]。地下水的涌入會增加土體的重量，增加基坑的側(cè)向土壓力，甚至引起坑底水平面的抬升，對施工安全造成威脅。因此，在深基坑支護(hù)施工中，需要采取適當(dāng)?shù)呐潘胧┖头浪胧?，以控制地下水的水位和流動對基坑的影響。周邊建筑物的影響：深基坑施工可能會對周圍現(xiàn)有建筑物、地下管線和地鐵等結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生影響。挖掘過程中的地震、振動和變形可能導(dǎo)致周邊建筑物的沉降或破壞。因此，在施工前需要進(jìn)行周邊建筑物的詳細(xì)勘察和結(jié)構(gòu)分析，以確定合適的支護(hù)措施和施工方法，減小對周邊環(huán)境的影響，確保施工過程的安全和穩(wěn)定[5]。深基坑的特點(diǎn)和挑戰(zhàn)需要在施工規(guī)劃和設(shè)計階段充分考慮，并采取相應(yīng)的支護(hù)措施和管理措施來應(yīng)對。通過合理的施工方法和技術(shù)，可以確保深基坑施工的穩(wěn)定性和安全性，為城市建設(shè)提供堅實(shí)的地下基礎(chǔ)。

2.深基坑支護(hù)的重要性

2.1 工程穩(wěn)定性的保障

深基坑的支護(hù)是確保工程穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。在深基坑施工過程中，土體受到劇烈的變形和應(yīng)力的作用，如果不采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施，土體可能會失穩(wěn)，導(dǎo)致坍塌、沉降或坑底水平面的抬升等問題。這些問題不僅會對工程造成嚴(yán)重的損失，還可能危及工地人員的生命安全。為了確保工程的穩(wěn)定性，需要根據(jù)具體的工程條件和土體特性設(shè)計合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)。常見的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)包括支撐樁、鋼支撐結(jié)構(gòu)、深層土釘墻、預(yù)應(yīng)力錨桿等。這些支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠承擔(dān)土體的水平和垂直力，并將其傳遞到更穩(wěn)定的地層或支護(hù)結(jié)構(gòu)上，確?；拥恼w穩(wěn)定性[6]。支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要考慮土體的強(qiáng)度、變形性質(zhì)和水力條件等因素。通過分析土體的力學(xué)特性和受力狀態(tài)，確定合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型、尺寸和間距，并計算支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力和變形性能。支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工過程需要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠。此外，對于特殊情況下的深基坑工程，如軟土地區(qū)、高水位地區(qū)或鄰近敏感結(jié)構(gòu)的工程，可能需要采用更復(fù)雜的支護(hù)措施[7]。例如，可以結(jié)合土壤改良技術(shù)，采用加固土體、加固地基或地下連續(xù)墻等方法，提高土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2.2 安全問題的防范

深基坑支護(hù)施工涉及到土方開挖、支撐結(jié)構(gòu)的安裝和拆除、排水與防水等多個環(huán)節(jié)，其中安全問題是至關(guān)重要的考慮因素。深基坑施工現(xiàn)場存在著坍塌、滑坡、物體打擊、高處墜落等危險，如果不采取有效的安全措施，可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的事故和人員傷亡。為了確保施工安全，深基坑支護(hù)需要制定詳細(xì)的施工方案，并嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程。首先，對施工人員進(jìn)行全面的安全培訓(xùn)和技能要求，使其熟悉施工操作流程和安全操作規(guī)范。其次，在施工現(xiàn)場設(shè)置明確的安全警示標(biāo)識和防護(hù)設(shè)施，包括安全圍擋、安全網(wǎng)、護(hù)欄等，以提供必要的安全保護(hù)[8]。同時，施工現(xiàn)場應(yīng)配備必要的安全設(shè)備和工具，如安全帽、安全帶、護(hù)目鏡、手套等，確保施工人員的人身安全。定期的安全檢查和監(jiān)測也是保障施工安全的重要手段。通過定期巡視施工現(xiàn)場，檢查支護(hù)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的安全隱患。同時，對施工現(xiàn)場進(jìn)行安全監(jiān)測，包括土體變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力、地下水位等參數(shù)的監(jiān)測，以及施工過程中的實(shí)時監(jiān)控。這些監(jiān)測數(shù)據(jù)可以及時提供施工安全狀態(tài)的反饋，確保及時采取必要的措施來應(yīng)對潛在的安全風(fēng)險。在深基坑支護(hù)施工中，還需要進(jìn)行全面的風(fēng)險評估，并制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案[9]。通過分析可能出現(xiàn)的風(fēng)險和事故情況，制定應(yīng)對措施和緊急救援方案，以減少事故發(fā)生的可能性，并能夠迅速應(yīng)對和處理突發(fā)事件，保障人員安全。通過科學(xué)合理的支護(hù)設(shè)計和施工方案，以及嚴(yán)格的安全措施，可以確保深基坑施工過程的安全和穩(wěn)定，保護(hù)工人的生命安全，同時保證工程的質(zhì)量和可持續(xù)性發(fā)展。在整個施工過程中，工程管理人員和施工人員應(yīng)密切合作，積極落實(shí)安全措施，不斷加強(qiáng)安全意識，共同確保深基坑工程的安全順利進(jìn)行。

3.常見的深基坑支護(hù)施工技術(shù)

3.1 土方開挖技術(shù)

深基坑的土方開挖是工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，它決定了基坑的形狀和尺寸，并為后續(xù)工程提供了必要的空間。根據(jù)具體的工程要求和地質(zhì)條件，可以選擇不同的土方開挖技術(shù)。常規(guī)開挖是最常見的土方開挖方法之一。它使用挖掘機(jī)、推土機(jī)等機(jī)械設(shè)備從地表開始逐層逐段地進(jìn)行土方開挖。施工人員清理和運(yùn)輸土方，逐步達(dá)到所需的基坑深度和形狀。常規(guī)開挖適用于較穩(wěn)定的土體和較小深度的基坑。逆作法開挖是一種從基坑底部向上逐層逐段進(jìn)行的開挖方法。它有助于減小基坑的變形和沉降，并降低地表震動對周圍建筑物的影響。逆作法開挖適用于較深的基坑和較不穩(wěn)定的土體[10]。局部開挖是指在基坑周邊或特定位置進(jìn)行有選擇性的開挖方法。它可以減少對周圍建筑物和地下管線的影響，保護(hù)周邊環(huán)境的穩(wěn)定性。局部開挖常用于城市中心區(qū)域或密集建筑物周邊的基坑施工。在選擇土方開挖技術(shù)時，需要考慮地質(zhì)條件、土體穩(wěn)定性、施工效率和成本等因素。根據(jù)工程的具體情況，結(jié)合相關(guān)專業(yè)人員的建議和經(jīng)驗(yàn)，選擇最適合的土方開挖技術(shù)。

3.2 土方支撐結(jié)構(gòu)的選擇

土方開挖后，為了防止土體失穩(wěn)和坍塌，需要采取適當(dāng)?shù)耐练街未胧?。選擇合適的土方支撐結(jié)構(gòu)可以提供必要的支撐和約束力，保持基坑的穩(wěn)定性。鋼支撐是一種常用的土方支撐結(jié)構(gòu)，由鋼板樁、鋼梁、鋼管等組成。鋼支撐具有強(qiáng)度高、剛度大的特點(diǎn)，適用于較大深度和較大變形的基坑。它可以提供可靠的支撐力，有效控制土體的變形?；炷林问峭ㄟ^灌注混凝土構(gòu)成的支撐結(jié)構(gòu)。常見的形式包括混凝土梁、墻體等?；炷林尉哂蟹€(wěn)定性好、耐久性強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于較深的基坑和長期使用的情況。它可以提供剛性支撐，防止土體的塌方和坍塌。土釘墻是一種通過在土體中預(yù)埋鋼筋，并用混凝土面層進(jìn)行加固的支撐結(jié)構(gòu)。土釘墻具有施工簡便、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于較薄土層和較小變形的基坑。它可以提供有效的水平支撐，抵抗土體的側(cè)向壓力[11]。在選擇土方支撐結(jié)構(gòu)時，需要綜合考慮土體的穩(wěn)定性、承載能力、變形特性以及施工成本和工期等因素。工程設(shè)計師和土木工程專家會根據(jù)具體工程要求和地質(zhì)條件，進(jìn)行合理的土方支撐結(jié)構(gòu)選擇。他們會進(jìn)行詳細(xì)的工程分析和計算，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，評估每種支撐結(jié)構(gòu)的適用性和可行性。綜合評估包括考慮土體的強(qiáng)度和變形特性，確定所需的支撐剛度和強(qiáng)度。同時，還需要考慮施工的復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)成本。根據(jù)基坑的深度、土質(zhì)特性、周圍環(huán)境條件和工程要求，選擇最合適的土方支撐結(jié)構(gòu)。在實(shí)際施工中，還需要進(jìn)行監(jiān)測和控制，確保土方支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。定期檢查土體變形和支撐結(jié)構(gòu)的狀況，采取必要的調(diào)整和加固措施，以保證施工的順利進(jìn)行和工程的安全完成。通過合理的選擇和設(shè)計，可以確?；拥姆€(wěn)定性，并為后續(xù)工程提供良好的施工條件。在實(shí)際施工中，需要密切監(jiān)測和控制，及時采取必要的措施，以保證施工的安全和質(zhì)量。

3.3 墻體支撐技術(shù)

墻體支撐技術(shù)是深基坑工程中常見的支護(hù)施工技術(shù)之一。在土方開挖過程中，墻體支撐用于防止土體坍塌和保持基坑的穩(wěn)定。常見的墻體支撐結(jié)構(gòu)包括鋼板樁、混凝土樁、橡膠軟管樁等。這些墻體支撐結(jié)構(gòu)通過與土體相互作用，形成一個穩(wěn)定的框架，承受土壓力，防止土體的移動和變形。鋼板樁是一種常用的墻體支撐結(jié)構(gòu)，它由鋼板沿基坑周邊垂直打入土體中形成一道連續(xù)的豎向墻壁。鋼板樁可以通過不同的連接方式形成連續(xù)墻體支撐系統(tǒng)，如槽鋼連接、折板連接等。鋼板樁具有較高的剛度和強(qiáng)度，適用于較硬土層和巖石地層，能夠有效地抵抗土壓力和保持基坑的穩(wěn)定性?；炷翗兑渤Ｓ糜趬w支撐?；炷翗犊梢酝ㄟ^灌注、鉆孔灌注樁或預(yù)制樁的形式施工?；炷翗蹲鳛閴w支撐結(jié)構(gòu)，具有較高的承載力和穩(wěn)定性，適用于不同類型的土層，尤其是在軟土地區(qū)應(yīng)用廣泛?；炷翗兜脑O(shè)計和施工需要考慮樁身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以及樁與土體之間的相互作用[12]。橡膠軟管樁是一種相對較新的墻體支撐技術(shù)。橡膠軟管樁通過將高壓水注入軟管內(nèi)，使軟管在土體中膨脹，形成一個均勻的支撐體系。橡膠軟管樁適用于軟土層和含水層，具有施工便捷、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)。然而，橡膠軟管樁的承載力較低，一般適用于較小規(guī)模的基坑施工。在墻體支撐技術(shù)的選擇中，需要綜合考慮土體特性、工程要求、施工條件和經(jīng)濟(jì)性等因素。無論采用何種墻體支撐結(jié)構(gòu)，施工過程中需要嚴(yán)格控制墻體的豎直度和水平度，并及時采取加固措施，以確保墻體的穩(wěn)定性和施工質(zhì)量。墻體支撐技術(shù)的正確應(yīng)用能夠確保深基坑工程的安全和順利進(jìn)行。

3.4 錨桿支護(hù)技術(shù)

錨桿支護(hù)技術(shù)是一種常用的深基坑支護(hù)技術(shù)，用于增加土體的抗拔能力和抗滑能力。錨桿通常由錨桿體、錨桿套筒和錨桿頭組成。錨桿體通過鉆孔灌注或預(yù)埋方式固定在土體中，然后與錨桿套筒和錨桿頭連接，形成一個整體的錨桿支撐結(jié)構(gòu)。錨桿支護(hù)技術(shù)適用于較深的基坑和較松散的土體條件。通過錨桿的預(yù)應(yīng)力作用，可以有效地抵抗土體的水平推力和豎向位移，提高基坑的穩(wěn)定性。錨桿的布置和錨固力的控制需要根據(jù)土體特性和設(shè)計要求進(jìn)行合理的設(shè)計和施工。錨桿支護(hù)技術(shù)具有較好的適應(yīng)性和可靠性，被廣泛應(yīng)用于高層建筑、地下結(jié)構(gòu)和地鐵工程等領(lǐng)域。它可以有效地控制基坑周邊土體的變形和位移，保證施工過程中的安全性和穩(wěn)定性。在錨桿支護(hù)技術(shù)中，首先需要進(jìn)行土體的勘探和分析，確定土體的力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性。根據(jù)土體的特點(diǎn)和基坑的要求，設(shè)計合理的錨桿布置方案。鉆孔灌注是常用的錨桿施工方式，通過鉆孔將錨桿體固定在土體中，然后注入灌漿材料使其固化。預(yù)埋錨桿則是在土體開挖前預(yù)先埋設(shè)好錨桿，在土方開挖過程中起到支撐作用。錨桿支護(hù)技術(shù)在施工過程中需要嚴(yán)格控制錨桿的質(zhì)量和錨固力的控制。質(zhì)量控制包括錨桿的制作、安裝和固定過程，確保錨桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。錨固力的控制涉及預(yù)應(yīng)力的施加和調(diào)整，以保證錨桿對土體的有效約束力。

結(jié)語：

土方開挖技術(shù)和土方支撐結(jié)構(gòu)的選擇對于深基坑工程的穩(wěn)定性和施工效率至關(guān)重要。在開挖過程中，選擇合適的開挖方法和支撐結(jié)構(gòu)可以確保土體的穩(wěn)定，并減少對周圍環(huán)境和建筑物的影響。因此，工程設(shè)計師和土木工程專家需要綜合考慮地質(zhì)條件、土體性質(zhì)、工程要求和經(jīng)濟(jì)成本等因素，進(jìn)行合理的選擇和設(shè)計。在實(shí)際施工中，還需要進(jìn)行監(jiān)測和控制，及時調(diào)整和加固土方支撐結(jié)構(gòu)，確保施工的安全進(jìn)行。同時，定期檢查土體變形和支撐結(jié)構(gòu)的狀況，采取必要的措施解決問題。這樣可以保證基坑施工的順利進(jìn)行，并保證工程的質(zhì)量和安全。需要指出的是，每個具體工程都有其獨(dú)特的特點(diǎn)和要求，因此在選擇土方開挖技術(shù)和支撐結(jié)構(gòu)時，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行綜合評估和決策。此外，不斷的研究和技術(shù)創(chuàng)新也為土方開挖和支撐結(jié)構(gòu)提供了新的方法和工具，以進(jìn)一步提高施工效率和工程質(zhì)量。