建筑工程施工中深基坑支护的施工技术应用研究

建筑工程施工中深基坑支护的施工技术应用研究摘要：为进一步提升深基坑支护施工技术水平，推动我国建筑行业的发展。文章以实际工程为例，在了解常用的深基坑支护技术类型的基础上，重点针对深基坑支护桩施工技术的施工工艺、关键技术要点进行了研究。该研究成果对于指导深基坑支护工程的设计和实践具有重要意义，可以为同类型工程的施工提供借鉴与指导。关键词：深基坑支护；施工工艺；技术要点建筑工程中，深基坑支护是一个关键的施工环节。随着城市化进程的加速和土地资源的有限性，越来越多的建筑项目需要在有限的空间内进行深基坑的开挖。然而，深基坑支护面临着一系列的技术挑战和工程风险，如地下水涌入、土体变形、地震引起的振动等。因此，研究深基坑施工中的支护技术应用问题显得尤为重要。文章以苏州市某建筑工程为例，详细阐述深基坑支护施工工艺及其技术要点，以期进一步提升深基坑支护施工技术水平，推动我国建筑行业快速发展。1常用的深基坑支护技术类型1.1高压旋喷桩支护技术高压旋喷桩，亦可称为旋喷桩或旋喷灌注桩，是一种常用的深基坑支护技术[1]。高压旋喷桩是通过高速旋转的喷射管，将水泥浆喷射到地下。其工作原理是在地面上钻孔，然后在孔内注入浆液，同时旋转喷射管，形成一个均匀致密的桩体。该技术适用于不同类型的土层和地质条件，包括软弱粉砂、黏土和骨料较多的土壤等，能够提供较大的承载力和抗剪强度。与其他支护方式相比，高压旋喷桩施工时无需使用振动设备，对周围环境和结构的影响较小。且高压旋喷桩施工速度较快，可以在相对较短的时间内完成。1.2钻孔灌注桩支护技术近年来，钻孔灌注桩支护技术也在我国建筑工程领域得到了相对广泛的应用。该技术通过在土层中钻孔、注入混凝土形成灌注桩，来支撑和加固土体。在实际施工中，钻孔灌注桩支护技术的应用需要根据具体工程情况，如地质条件、周边环境、施工工期等，进行方案选择和设计，以确保施工质量和工程安全。同时，在灌注桩施工过程中，需要进行实时监测，如测量桩体变形、土体位移等，以及定期检查和维护桩体的稳定性和完整性，确保支护效果。1.3内支撑梁支护技术内支撑梁支护技术在深基坑支护工程中也是一种常用的支护方法，该技术通过在基坑周边设置内部钢制或混凝土梁来提供地下土体的支撑和稳定。内支撑梁支护提供了较高的刚度和强度，能够有效地控制土体的侧向土压力，减小土体变形，在很大程度上确保整个建筑长时间内的稳定性。1.4地下连续墙支护技术地下连续墙支护技术主要依靠深开挖施工时挖掘机械作业，通过连续不断地挖掘和维持开挖坑底，同时在挖掘侧壁上实时施工混凝土或临时支撑材料，形成连续的墙体结构，以抵抗土体膨胀、外界水压和地震力等。地下连续墙支护技术在深基坑工程中应用广泛，它具有施工周期短、效率高、支护性能好等优点。2工程应用实例2.1工程概况本工程为苏州市海绵城市主题公园房屋建筑工程项目，位于苏州市沪宁高速以南，西塘河以东，虎殿路以北。项目由主要由科普馆、服务中心、管理用房等工程组成，总建筑面积5176.58m2。其中科普馆为地上2层，地下1层，建筑高度12.3m；服务中心为地上1层，建筑高度5.1m；管理用房为地上1层，建筑高度5.4m。结构形式为钢筋混凝土框架结构。本工程结构设计使用年限为50年，抗震设防烈度7度，地下室工程防水等级为一级，建筑安全等级二级，建筑耐火等级为地上二级、地下一级。其中，科普馆单位工程的深基坑支护施工是本项目的重难点。2.2深基坑规模及支护形式本项目中的科普馆为深基坑，基坑呈不规则布置，基坑周长约为188m，基坑总开挖面积约为2208m2。综合考虑地质条件、周边环境等因素，基坑的支护施工方案具体如下：（1）基坑外围区域：3m宽度1:1.5放坡，采用80厚C6@300×300双向钢筋网片细石混凝土。坡面1C48*3钢管构造钉+1C48*3L=1500@1500，注浆钢管L=6000@1000。（2）基坑内围区域：采用C630×14PLC工法组合钢管桩@1100+拉森IV型钢板桩。图1科普馆深基坑总平面图3深基坑支护施工工艺3.1PLC工法桩施工3.1.1技术优势（1）PLC工法桩是拉森桩与钢管结合使用形成各种截面的组合桩，通过焊接在钢管桩上的锁扣与拉森钢板桩进行连接，由钢管桩进行挡土，钢板桩进行止水，一桩同时承担支挡土体和止水截水的功用。尤其止水效果相较其它工艺更为突出。（2）由于钢管桩和拉森钢板可以重复利用，且钢管桩与钢板桩组合的方式能够减少总体用钢量，因此大大节约了施工成本。（3）该工艺绿色环保，不会对施工环境造成二次污染。（4）桩体强度高，抗弯抗剪性能好。（5）施工速度快，施工工艺简单，工期短。（6）适用于不同开挖深度、不同土层、不同周边环境的基坑工程中。3.1.2工艺流程（1）施工前准备1)材料检验：本工程采用钢管桩型号为630×14mm，钢管采用Q345钢，钢板桩材质选用拉森IV型。在使用前应对全部钢板桩进行外观检查。2)钢板桩的矫正：钢板桩在使用过程中会发生板桩的变形、损伤，应及时进行矫正，可具体分为端部平面矫正、桩体挠曲矫正、桩体扭曲矫正、桩体局部变形矫正、锁口变形矫正。通常采用如氧乙炔、砂轮、液压千斤顶、拉线机械矫正器等设备进行矫正与修补。钢板桩矫正完成后，需要采用通过试验进行测试。（2）钢管桩施工方法1)施工前，对用于钢管桩施工的基坑进行定位放线，根据基坑围护内边控制线，采用PC200挖土机开挖沟槽。2)由于该地质条件原因，持力层粉砂黏土较厚，采用常规静压施工无法把钢管桩压至设计标高，因此本项目采用水刀引孔工艺进行钢管桩的施工。3)先将“水刀母桩”打入土层0.5m左右，然后打开高压水泵，继续向下施工，直至离母桩顶2m处为止，并停留3～4s。4)拔出“水刀母桩”换打常规桩，由工人扶正，插入前一根已打入的钢板桩齿口后，沿“母桩”引好的孔内插入。5)钢管桩到位后，机械手夹起拉森桩，移动到预定位置，由工人扶正对准企口后，匀速加压震送至预定标高。（3）拉森钢板桩导架安装为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，通常需设置一定刚度的、坚固的导架，亦称“施工围檩”[2]。本方案采用的是单层双面导架（如图2所示）。导桩的间距一般为2.5m~3.5m，双面导梁之间的间距通常比板桩墙高度大8mm~15mm。施工采用屏风式打入法。图2导架（1-导梁；2-导桩）图3导架及屏风式打入法（1-导桩；2-导梁；3-两端先打入的定位钢板桩）（4）拉森桩施工拉森桩打设时，先用机械手将桩夹至插桩点进行插桩，并控制好桩垂直度，不让桩位移。振动锤是拉森桩施工的核心设备之一，在选择振动锤时，需考虑桩体的直径、长度、土质等因素，并根据振动锤的性能参数进行调试和设置。3.2高压旋喷桩施工3.2.1确定工艺参数本工程高压旋喷桩施工采用二重管法，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水泥及水泥浆液的水灰比1.0。3.2.2钻机钻孔控制钻孔的进度和速度，避免过快或过慢引起钻孔质量问题。根据土层情况，调整钻机的转速和进给速度，保持合理的钻进过程。钻孔每钻进5m用水平尺测量机身水平和立轴垂直1次，以保证钻孔垂直。3.2.3下喷射管(1)施工时下喷射管前进行地面气、浆试喷，即设计喷射压力＋管路压力。(2)为防止喷嘴堵塞，可在下喷射管过程中边射水、边插管，水压力宜≤1MPa，避免将孔壁射塌。3.2.4旋喷制浆本工程高压旋喷桩施工采用二重管法，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水泥总用量为271kg/m，水泥浆液的水灰比为1.0。在浆液使用前，检查输浆管路和压力表，保证浆液顺利通过输浆管路喷入地层。3.2.5喷射作业高压喷射注浆法为自下而上连续作业，根据设计要求和土层情况，选择合适的喷嘴类型和尺寸，喷嘴可分单嘴、双嘴和多嘴。根据设计要求和桩体布置情况，控制喷射方向和角度，确保浆液能够充分填充孔洞，并与周围土体紧密结合。开喷送入符合设计要求的气和水泥浆，待浆液返出孔口正常后，开始提升。水泥浆液流量大于80L/min，气压不宜小于0.7MPa，旋喷提升速度10cm/min。喷射过程中如出现漏浆，应立即停止并采取相应措施。3.2.6充填回灌完成喷射注浆后，应及时进行充填灌浆直至饱满，孔口浆面不再下沉为止。同时，记录下回灌时间、次数、灌浆量等。3.3钢支撑、围檩施工3.3.1钢支撑施工(1)钢支撑的施工工艺流程：机械设备进场---按照图纸开挖沟槽---钢支撑场外拼装---支撑托架焊接---钢支撑安装---施加预应力（按要求的50%施加应力）---检查栓紧螺帽---施加第二次预应力达到设计值---钢支撑安装质量验收---完成。(2)钢支撑系统工程质量检验标准如表1所示。表1钢支撑系统工程质量检验标准项目类型序号检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1支撑位置：标高mm30水准仪平面mm100钢尺量2预加应力kN±50油泵读数或传感器一般项目1围檩标高mm30水准仪2立柱位置：标高mm30水准仪平面mm50钢尺量3开挖超深（开槽放支撑不在此范围）mm＜200水准仪4支撑安装时间设计要求用钟表估测3.3.2混凝土围檩施工(1)本工程围檩采用混凝土现浇结构，混凝土冠梁等级为C30，主筋保护层厚度为30mm，冠梁内主筋搭接采用焊接。(2)焊接长度：单面焊5d，双面焊10d。(3)当采用搭接时的搭接长度：受拉钢筋42d，受压钢筋25d。(4)同一截面钢筋街头数量：受拉钢筋少于钢筋总数的25%，受压钢筋少于50%。3.4H型钢立柱施工3.4.1施工准备打设H型钢桩前，应清除地面障碍物，依地质状况可使用打击桩锤或振动桩锤。3.4.2施工方案按设计图纸，于地面标定打设位置，确认无误后开始打桩。打桩过程中采用经纬仪或重力垂线等装置观测桩身垂直度，若有偏差应随时进行修正。打桩时，由第1锤开始至预定深度过程中，不得中途停顿。若因故中途停止，再恢复打设时，至少须先打入30cm深度后，才可恢复贯入量纪录。打设至最后5m时，应特别注意阻止其横向移动，若有偏移时，须于打桩时予以校正。打设完成后，桩心位置、桩身垂直度与斜度偏差均应在规定许可差范围内，否则应拔起重打或废桩。4结语深基坑支护作为基础工程的重要施工环节，其施工质量对建筑工程的整体建设质量具有重要影响。文章依托苏州市某实体建筑工程，围绕深基坑支护的施工技术展开了研究，详细阐述了PLC工法桩施工、高压旋喷桩施工、钢支撑