深基坑工程存在的问题及控制要点

金四辈 甘肃第三建设集团有限公司工程师

深基坑支护设计和支护形式密切相关，合理且科学的支护形式需要依据工程地质状况、地貌地形和周边环境、工程预算等参数进行制定。若工程地质较佳、周边环境要求低，应尽量使用柔性支护形式，如土钉墙；若周边环境要求较高，则改用刚性支护形式，如地下连续墙和排桩等，将深基坑水平位置控制在合理范围内。因此，深基坑支护对建筑工程有着重要影响，是保证施工管理工作有序开展、工程保质保量的关键，也是建筑行业需要重点研究的对象。

1 工程概况

某图书馆建筑用地面积9 218.6 m2，总建筑面积为44 401.6 m2（包含地下室建筑面积12 684.22 m2）；地上11 层、地下2 层，为框架剪力墙结构。该场地原始为冲洪积阶地地貌，通过人工堆填等方式改造，场地平坦，基坑坑底标高6.15 m、场地标高为16.2 m，呈东低西高状态；东侧有供水管（直径200 mm、埋深1.5 m），南侧有PVC 通信管和钢筋混凝土污水管。各土层岩土、土钉参数值见表1、表2。

表1 各土层岩土参数值

表2 各层土钉参数值

2 深基坑支护的形式

2.1 钢板桩支护

钢板桩支护是深基坑支护的常见方式，待竣工后拔出，便于重复利用。目前包含有槽钢板桩、“拉森”钢板桩两种，前者接口密封性不良，多面临渗水问题，且刚度较小，仅用于周长短、深度浅等基坑开挖项目；后者刚度较大，接口处采用锁口咬合法密封性较佳，可基本满足不渗水要求。但在土质较硬的工程中，钢板桩支护会出现挤土作用，导致周边地面隆起，而拔出后也会携带部分土体构成孔洞，应及时做好回填工作，否则会引起土体下陷，不适用于建筑物密集区域[1]。

2.2 重力式挡墙支护

通过水泥浆深层搅拌、高压喷射注浆等方式，对基坑周边软弱土体予以加固使之固化，起到挡土效果，包括水泥深层搅拌桩、高压旋喷桩两种。目前，针对其施工管理集中在成桩质量层面。水泥深层搅拌桩是将水泥浆定义为固化剂，以搅拌桩机钻杆、钻头等器械，向地基内软土、沙等物质中掺入水泥浆，再进行强制搅拌促使其硬化，增强地基强度，多适用于软土基处理。该技术可以依据工程现状酌情设计，使用范围较广，既可用于普通地质（如砂土、黏土、泥炭土等），又可用于复杂地质（淤泥及淤泥质土），但相对而言，复杂地质下地基处理效果差于普通地质。

2.3 桩锚结构体系支护

桩锚结构体系支护依据灌注桩加锚杆对周边土地予以处理，继而起到的挡土效果，适用于土质差、基坑变形控制要求高、周边环境保护严格等区域。同时，锚杆设置情况不会对周围地下建筑造成影响，还可为周边土体提供较佳的锚固力。

2.4 地下连续墙支护

地下连续墙支护是以泥浆护壁为前提，对基坑施行分段浇筑钢筋混凝土墙体的技术。最初起源于欧洲，米兰于1950 年首次将其运用到实处，且逐步再西方发达国家及地区予以推广，成为深基础施工、地下工程建设中的关键性技术。国内虽起步较晚，但历经多年发展和改进已取得优异成效，在诸多工程中得已运用[2]。

3 深基坑工程存在的问题

为保证建筑底层结构的安全性、稳定性，深基坑工程应设计合理的支护体系，保证结构牢固性。尽管该项工程在国内推行良久，但辅助性支撑结构欠缺，导致其在支护作业中仍面临诸多问题。

3.1 整体问题

3.1.1 边坡问题

边坑开挖作业应依据项目规定执行，但在实际中多面临多挖、少挖等现象，导致土层结构和设计标准间的不符，和管理不到位、操作水平等因素有关。例如，机械开挖时未及时处理边坡表面顺直度、平整度；因条件限制，人工修理期间难以做到深度挖掘，一旦遭遇挡土支护多存在超挖、欠挖等状况。

3.1.2 图纸问题

作为深基坑工程的“总指导”，施工人员只有依据图纸要求，才能保证施工质量。但在实际情况中，因部分设计图纸和施工过程存在偏差，若施工人员未深入了解支护方案，必将会影响整体质量。例如，施工图纸详细设计深层搅拌桩，且详细标注原材料参数，但施工中存在水泥含量不足、砂石比例不到位等现象，削弱其支护强度[3]。

3.1.3 配合问题

配合问题体现在结构配合层面，若基坑开挖不合理会对结构配合造成影响，降低深基坑强度。例如，大型深基坑开挖时对地下土层结构配合严格，若仅依据既往经验调整开挖路线、开挖量，必将会引起后续泥浆填充难度，影响水泥凝固后的加固效果。同时，各工序施工人员若缺少交流，会影响工序间配合度，增加作业难度。

3.1.4 程序问题

无论是何种工程项目，均应通过密切规划保证各工艺的合理性，方可满足工程图纸的既定要求。若在深基坑支护中存在次序错乱的问题，往往会影响现场秩序，如施工单位开挖作业期间，基坑深度和面积未符合图纸要求时，布设相应支护构架不利于深层土质开挖；少部分施工人员工艺不熟练，出现对基坑侧壁、四周等区域盲目加固状况[4]。

3.2 具体问题

3.2.1 边坡坍塌

边坡坍塌是深基坑常见事故，好发于基坑施工、支护施工等层面，多是因施工单位未依据图纸设计要求执行导致。以坍塌坡面为例，虽具备土钉支护等支护结构，但却因土钉注浆不及时，仅在打孔完毕后置入钢筋致使部分土钉未全部注浆，影响整体支护质量。

3.2.2 边坡水平位移大

部分基坑边坡水平位移＞4 cm，经严格监测仍持续增大。基于此，施工单位应立即暂停地下主体结构施工，召集施工单位、设计单位及专家重新评估基坑稳定性，制定处理措施[5]。

3.2.3 周围建筑物变形

城市建设期间，部分基坑因和建筑物紧邻，一旦处理不到位会引起建筑物变形。通常情况下，建筑物变形是因地基沉降导致，若遭遇较大变形，既会危害建筑物内居民和施工人员安全，又会阻碍施工项目的施行。

3.2.4 边坡堆载不明

基坑支护完毕时，无需采取地基处理的情况下会立即转入主体结构施工，但却因施工便利和场地限制等原因，致使部分钢筋堆放在基坑上口＜1 m 区域内，增加其堆载量；混凝土浇筑时，土罐车和基坑上口线距离较近；塔吊安装期间，大吨位吊车紧邻边坡坡顶。正是因为存在上述问题，导致基坑边坡承受力较差，出现不同程度变形、坍塌等状况[6]。

4 关于深基坑支护施工管理的控制要点

4.1 准备阶段

4.1.1 设计管理

深基坑支护设计方案的合理性是决定其工程成败的关键，成功且合理的深基坑支护方案既要考虑工程地质、水文地质，又要明确最佳施工技术，酌情降低施工难度。根据数据统计，深基坑支护工程事故中，由设计原因导致的事故占43%，如无证挂单设计、盲目取值设计参数等。为避免此状况，设计人员应熟练掌握各学科知识，不仅应了解工程现场信息，还应具备设计经验，保证设计方案的合理性；施工人员于作业前应详细审核施工方案，明确设计者意图，必要时和设计人员予以交流，保证各工序有序施行[7]。

4.1.2 分包单位管理

施工单位整体素质、技术力量等因素是影响工程质量的关键。因深基坑支护项目的特殊性，应尽量选择有施工资质、信誉良好、技术过硬和施工经验丰富的分包队伍，再由建立工程师、业主全方位审核队伍整体状况，杜绝层层转包、层层剥皮等行为带来的工程质量问题。

4.1.3 施工专项方案

施工专项方案是指导深基坑支护施工作业的具体文件，但部分施工单位存在照搬、未依据工程实际编制、控制要点及针对性不明等状况，均会使之欠缺指导价值。为杜绝此状况，监理工程师应准确核查施工单位专项方案，针对其不合理内容予以修改，待其完善后方可按章申报；若为复杂性专项方案，应联合专家会审制定审核内容，如基坑开挖方式、降水措施、预计工期等[8]。

4.1.4 施工测量方法

首先，组建由工程师和技术人员组成的测量小组，制定预算方案，并确定支护结构类型和定位，使支护施工类型符合设计需求和业主要求。同时，为减少误差，测量时需要使用先进的测量仪器保证结果准确。

其次，布置监测点。施工简易测量是由护壁施工单位进行自行监测，主要监测深基坑顶部位置裂缝和周边建筑物，并进行道路巡查。详细检测需要由具有相应资质的第三方来实时，布置基坑变形监测点时，间距应尽可能小于20 m，每边数量最好超过3 个。

最后，测量控制点埋深时，应了解永久监测控制点一般位于不易破坏、移动、变形位置。一般情况下，根据规范要求布置控制点，使用预制桩、十字桩顶钢筋消除对中误差。控制点埋设需要超过1 m，素土下部夯实，上部采取水泥砂浆完成现场浇筑。建筑物上的控制点需要先钻孔灌浆之后打入螺钉，为了消除对中误差，可以在端部刻画十字。

此外，监测不仅需要满足规范要求，还需要在基坑深度较深时，避免平面过于邻近角点。基坑基准点位置一般在基坑位移影响范围内进行设置，基坑开完前需要保证初始值出现次数超过2 次，基坑未开挖测试次数不能低于1 次，在邻近或是超出报警值部位时可以适当增加监测频次。每次都需要将检测结果及时汇报给设计单位、建设单位及监理单位，如果发现异常需要及时告知对方。当遇到雨季或者水管出现爆裂现象，需要增加监测次数，以保证基坑支护安全。

4.2 施工阶段

4.2.1 深基坑施工

深基坑施工包含挖土、挡土、围护及防水等诸多环节，是建筑工程中复杂性且系统性工程项目，任何环节疏漏均会影响施工进度，引起安全事故。因此，施工单位应依据施工组织设计和相关规范完成各项施工作业，再联合施工要点制定管理措施，做好各环节控制。例如，土方开挖前，应预先对周边建筑物、构筑物予以拍照或录像，还应综合整理勘测报告等信息；若土质特殊，应将组织施工落实到位；膨胀土区域杜绝预计开挖，软土地区杜绝深度过大、高差过大、挖土过快等行为，以免在损伤原有土体平衡状态的同时影响自身抗剪强度，出现土体滑移和坍塌等状况。

4.2.2 止水控制

地下水的水位较高会增加深基坑施工危险度。通常情况下，地下水是由承压水雨水、渗漏管道水等构成，水源复杂，因此，在枯水期、丰水期数位变化的前提下做好止水控制工作是保证工程质量的关键。在止水方案制定中，要依据专业部门地质资料，深入探明地下水成因，在准确评估基坑周边环境和建筑物的前提下，尽量落实“以堵为主、抽水为辅”的止水原则，避免水土流失引起的建筑物沉降和流沙管涌状况，降低地基处理难度。止水帷幕是高水位地区常见的止水措施，包含高压喷射注浆法、粉喷深层搅拌法、浆喷深层搅拌法、压力注浆法等[9]。

4.2.3 信息化管理

基坑整体稳定性、刚度是决定其施工质量的关键，若存在结构变形、沉降、水平位移、结构裂缝、坑底隆起过变形等现象，均表明基坑支护失败。信息化管理作为基坑支护结构管理的核心措施，要求施工人员对现场、周围建筑物予以全方位监测，依据监测结果预测结构和岩土变位程度，除每日监测外，还应以8 ～10 cm 为间隔设立监测点，特殊部位还应施行加密处理，开挖后将监测时间延长到3 d[10]。

4.2.4 喷射混凝土面层

喷射混凝土面层时不能出现振动，面层中的钢筋片厚度需要满足标准，并固定在边壁上。钢筋网片和钢丝网片可以采用焊接方式连接，也可以采用绑扎方式，网格允许有误差，每边搭接长度不可少于钢筋直径的15 倍。项目施工采用了干法施工，施工前采用的混凝土水灰比要符合设计要求，同时全面仔细检测机械设备、管路和电路。在边壁垂直顶入钢筋段，采用这种标记方式使混凝土厚度符合施工标准，后续工序开展前需要仔细检查预留缝接合部位是否有碎屑，并喷水确保湿润。

5 结语

深基坑工程施工是循序渐进的过程，施工单位应依据设计方案调整自身组织程序，尽量落实“边施工边监测”“分层开挖”“先撑后挖随挖随撑”的原则，避免盲目施工或野蛮施工，还应做好深基坑整体施工过程控制，保证工程项目的稳步施行。