房建施工中深基坑支护施工技术的运用

房建施工中深基坑支护施工技术的运用

马志远 ,何东

中国建筑第二工程局有限公司华东分公司 上海市 200315

摘要：本文以某房建工程为例，概述了项目基本信息和支护方案设计内容，重点从土方开挖、排桩施工、锚索施工等方面，对深基坑支护各个环节需要关注的技术要点展开了简要分析，总结了深基坑环境监测方法，以期为房建深基坑支护施工的综合管理提供经验借鉴。

关键词：房建工程;深基坑支护;BIM技术;变形监测;

对于有地下室的高层建筑工程，其深基坑支护施工会对现场作业安全和建筑结构稳定带来直接影响，是施工管理的重点。近年来，BIM技术在建筑行业得到广泛应用，三维可视化模型能够为深基坑作业提供指导，在加快施工进度、保障支护质量等方面发挥了积极作用。除此之外，高精度检测装置、强力固定装置、防渗装置等在深基坑支护中也有广泛使用，充分利用现代新技术对提升工程建设质量大有帮助。

1.项目概况

某学校新建教学楼及宿舍楼占地面积16335m2，建筑总高度63.4m，共17层，基坑深度9.9m。地质调查资料显示，从上往下依次有素填土、粉质黏土、强风化板岩、中风化板岩等多种土层，岩石结构裂隙发育。工程附近有浮梁火车站，深基坑边缘与火车站铁轨最近直线距离仅有42m，距离火车站征地红线仅有13m。如图1、2所示。

2.深基坑支护方案设计

2.1支护形式

根据现场勘查数据，基坑附近有铁路，在深基坑支护作业时可能对铁路运行安全构成威胁。因此，需要对铁路沿线管线进行物探，了解管线位置，在设计支护形式时，选择“排桩+锚索”的组合方式，控制好锚索的角度和长度，保证施工附近管线安全。

2.2变形监测

考虑到该工程区域地质条件及现场条件复杂，在设计支护方案时还必须关注变形监测的问题。利用智慧工地监控系统，随时掌握深基坑以及周边铁路基础的应力变形和沉降信息。一旦发现变形程度严重或不均匀沉降幅度过大，需立即采取措施，保障建筑基础和铁路轨道的安全。

2.3建立三维模型

为保障深基坑施工的安全和质量使用BIM技术，根据现场获取的相关信息和设计方案，利用BIM系统对深基坑及铁路沿线进行建模，得到三维模型。然后将该模型导入有限元分析软件MIDIS GTS NX中，对模型进行计算，进一步优化设计方案。

3.深基坑支护施工技术

3.1土方开挖

完成技术交底后，按照分层开挖、层层支护的方式，每向下开挖1500mm，于该层底面的400mm处设置支护，保证作业安全。开挖时尽量保证侧壁垂直，精确控制开挖深度，欠挖、超挖均不允许。开挖至指定深度后，做好坑底、侧壁的清理，为下一步施工创造良好环境。

图1 建筑物外边距离铁轨42m  

图2 建筑物外边距离火车站红线13m  

3.2排桩施工

3.2.1钻机就位、埋设护筒及钻进施工

排桩施工前，参照设计图纸提前做好标记，放样好孔位，明确钻孔位置。然后将钻机移动至标记好的点位，设定参数，包括钻头转速、进给压力等。将准备好的钢护筒运输至现场，检查钢护筒有无边缘破损、开裂问题，确定无误后提前埋设护筒。利用护筒的撑挡作用，保证钻孔内不会出现渗水问题和孔壁坍塌事故。每埋一节护筒，完成一段钻孔的施工，之后继续埋设第二节护筒，然后进行第二段钻孔的施工，重复上述流程，直到钻孔深度达到设计值。在达到设计深度时，使用测绳对深度进行测量，保证孔深符合图纸要求。

3.2.2借助钢筋笼、灌注混凝土

浇筑混凝土形成排桩可显著提高建筑基础的稳定性和承载力。但是施工经验表明，如果只使用混凝土桩，会因为抗折能力差而出现桩体断裂的情况。因此，在排桩施工中需要借助于钢筋笼形成钢混结构进一步提高排桩支护的整体效果。现场裁切并焊接形成钢筋笼，然后使用履带吊将钢筋笼吊起，移动至指定位置缓慢下放，钢筋笼达到钻孔底部后，利用钢筋笼下端的锚索与基础固定，防止钢筋笼偏移和上浮。从地面向钻孔内伸入导管，一端下放至距离钻孔底部30cm处，另一端连接地面注浆泵，采取压力注浆的方式让混凝土充填钻孔。注满之后，换用插入式振捣棒，进行振捣、密实，保证排桩质量达标。

3.3锚索施工

3.3.1成孔施工

按照设计图纸完成现场测量放线后，在标记出的点位上进行钻孔。选用回转钻机，根据锚杆直径确定钻头直径，本次工程中选用Φ150mm钻头，钻进至设计深度后，继续超钻500mm。退出钻头后，检查成孔效果，钻孔的实测角度不得超过设计值的±3°，水平及垂直方向上孔距偏差不得超过±50mm，不符合要求的视为废孔。经测量确定各项要求均符合规定后，进行清孔作业，观察到孔口溢出泥浆比重低于1.10g/cm3后，停止清孔。

3.3.2制作杆体

在成孔与清孔作业时，同步开展锚杆制作。现场裁切钢材制作杆体，要求每根绞线的误差不得超过50mm。以杆体轴线为基准，每1.0m～1.5m安装1台定位支架，采用钢丝绑扎的方式予以固定。在杆体外侧增设保护层，厚度不低于20mm。经现场人员进行质量检验且确定杆体符合施工标准后，把杆体排列整齐，妥善保存以备使用。

3.3.3安置锚索并注浆

成孔完毕且检查无问题后，插入锚杆，确认锚杆插入钻孔底部后，开始浇筑泥浆。选用M25水泥砂浆，主要成分是标号42.5R的普通硅酸盐水泥和细砂，另外掺入少量外加剂FDN-Z。待孔口溢出水泥砂浆后立刻停止浇筑。

3.3.4锚索拉

完成注浆后，进入养护工序，养护时间不低于28d，之后进行张拉作业。按照“先单根张拉，后整体张拉”的顺序，单根张拉，荷载为设计预应力值的8%，固定不变；整体张拉，分5次施加荷载，前4次分别是25%、50%、75%、100%，第5次先以110%张拉，稳定5min后再以100%张拉，稳定30min。依次完成所有锚索的张拉后，对自由段进行第二次注浆，孔口处注入油脂，防止腐蚀。最后使用C20混凝土封闭锚头，避免锚索的锁定应力下降，保障预应力张拉效果。

4.深基坑周边环境监测

深基坑支护施工中，变形监测工作不可忽视。它既可以作为检验施工质量的重要手段，同时也能第一时间发现地基不均匀沉降等质量缺陷，对维护房建结构安全也有积极效果。监测工作应满足两个要求：其一是时效性，保证能够实时获取变形、沉降信息；其二是精确性，对于微小的变形情况和沉降情况，能够灵敏、精确地捕捉到。为了达到上述要求，本次工程中使用了智慧工地监控系统，能够做到对深基坑内部及周边一定范围内变形与沉降等相关参数的实时、精准采集，通过显示界面直观地呈现出来，施工管理人员可以手动设定报警阈值，一旦系统检测到变形值或沉降值超过阈值，立即进行危险预警。施工管理人员可以第一时间明确发生严重变形或不均匀沉降的位置，采取工程技术措施进行处理，保障深基坑支护的安全。在应用智慧工地监控系统时，监测点的选择和布置，观测频率的参数设计等，都需要施工人员关注。

5.结语

深基坑的开挖深度超过5m时，为了避免深基坑侧壁坍塌和发生严重渗水，需要采取支护措施。传统的支护多以钻孔灌注桩为主要支护构件，但是效果不理想。本文提出了一种排桩和锚索相结合的综合支护模式，不仅显著提升了支护性能，而且兼顾了防渗效果，提高了基坑承载力，对保障上部高层建筑主体结构的稳定与安全起到了积极作用。在应用这一深基坑支护技术时，除了要严格加强排桩、锚索的施工技术要点外，还要借助于智慧工地监控系统做好沉降与变形的观测，最终确保房建工程基础部分高质量施工完成。

参考文献

[1]李永涛.深基坑支护施工技术在土建基础施工中的应用[J].城市建设理论研究(电子版)，2020(02)：39-39.