住宅建筑基坑支护施工技术分析
关键词： 基坑支护,住宅楼,土钉墙
前 言
基坑支护工程作为土木及建筑工程中的一个重要组成部分，越来越受到人们的关注和重视;基坑工程的安全与稳定性成为有关政府部门和工程界广泛关注的焦点。要顺利建造城市发展所需的地下设施和空间，首先要解决的是基坑工程项目的开挖以及支护问题，因此，对基坑工程的研究很有必要。
1工程概况
某商品住宅楼，地上建筑11层，采用人工挖孔桩，地下室为1层，设计基坑最大开挖深度为5.0m，周围5.0m内无已建筑物，基坑东西南北侧情况各不相同(具体示意如下图1)，我们从基坑周围环境的分析中可以看出，在基坑周围存在很多建筑物及地下管线等，并且建筑物均为浅基础，这就对我们基坑的变形量控制提出了很高的要求，根据实际情况，拟定以素喷(必要时结合土钉墙加固)的支护方法，保证地下室场地得以顺利施工。
2 支护方案的确定
根据业主提供的资料，本基坑开挖至基准坐标正负零以下5.0米，根据基坑周围的不同情况，拟定分不同侧边，具体对本次基坑支护方案进行阐述;
2.1 基坑西侧支护
基坑西侧放坡空间较大，考虑到对西侧正在施工的建筑物的影响，采用放坡加坡面素喷的方法进行支护。按照基坑外侧基坑标高，以1:0.4的坡率进行放坡后(需土方施工单位配合)，再进行喷射素混凝土浆液进行加固支护，即可确保基坑安全又可节省成本。
2.2 基坑北侧支护
基坑北部根据踏勘离北侧人工挖孔桩约为1.82m，考虑到必须留下施工平台等因素，放坡空间只有离桩外侧52cm，考虑到开挖后，基坑外边缘标高下降至2.1米，实际支护深度平均为3.0米左右，采用土钉墙的方式为主方法进行支护，部分土质较好(原状地层)的地段进行放坡素喷。
2.3基坑南侧支护
基坑北部离南侧地下管线约为4m，由于地下管线位于地下4.0米处，采用放坡加坡面素喷为主的方法进行支护。由土方开挖单位距基坑边侧4.0米处进行垂直开挖2米(以正负零标高为准)，下部3米处按照1：0.4的坡率进行放坡后(需土方施工单位配合)，再进行喷射素混凝土浆液进行加固支护，即可确保基坑安全又可节省成本，具体施工与西侧相同(坡率不同)。
2.4 基坑东侧
基坑北部离地下管道较近， 考虑到局部素填土较深，故与南侧相同，采用放坡加坡面素喷为主的方法进行支护。由土方开挖单位在基坑地板处开挖至设计深度，然后至地下管道处进行放坡后(需土方施工单位配合)，再进行喷射混凝土浆液进行加固支护，即可确保基坑安全又可节省成本，具体施工图与北侧相同(坡率根据地下管道调整)，部分地段根据情况需结合土钉墙的方式进行加固。
由于东西南三侧均以素喷为主，且南部难度最大，故放坡素喷验算只南部验算即可。
3 支护的设计参数
3.1土钉支护体系的原理
土钉支护体系是由土钉、土钉周围灌浆所形成的水泥浆柱和土钉之间的土体所构成的复合支护体系。为了便于计算，土钉支护体系的滑裂面，以基坑脚水平的450+ 的斜面作为不稳定体的滑裂面，如图2：
3.2土钉参数设计
在需特别支护地段，根据土钉抗拔试验成果和理论计算综合分析，同时参照我院相似工程的施工经验，该工程土钉共布置2道，具体设计如下表1：
3.3 喷射混凝土面层参数
喷射混凝土面层见下表2：
4 土方开挖与支护配合施工
4.1土钉墙施工工艺流程
施工工艺流程为：开挖基坑工作面、修整边坡→设置土钉或锚杆(包括成孔、置入钢筋、注浆、补浆)→铺设、固定钢筋网→喷射混凝土面层。
4.2各分项工程施工方法及技术措施
(1)开挖土方。基坑要按设计要求严格分层分段开挖，在完成上一作业面土钉与喷射混凝土面层达到设计强度的70%以前，不得进行下一层土层的开挖(允许在距离四周边坡8～10m的基坑中部自由开挖)。当用机械进行土方作业时，超挖深度不得大于0.5m，边坡宜用小型机具或铲进行切削清坡，以保证符合设计边坡要求。对自稳能力差的土体，如高含水量的黏性土和无粘接力的砂土，可先进行喷射混凝土面层施工。
(2)成孔施工。钻孔前定位：根据设计要求定出孔位，做出标记。应适合土层特点，满足成孔要求，在进铲或进钻和抽出过程中不会引起塌孔。钻孔后应立即进行检查，成孔后应及时安置土钉钢筋并注浆。
(3)土钉钢筋。土钉制作由钢筋班根据设计图纸要求在加工场进行。钢筋调直采用冷拉方法，钢筋的截断采用切割机，钢筋弯曲采用机械方法，依据设计要求进行加工成型。钢筋的纵向连接采用焊接，焊接处应置于钻孔深部。要按设计要求采用的钢筋的级别、钢号、直径分类堆放。钢材要有出厂质量证明书。验收内容：对标牌、外观进行检查并进行机械性能测试。钢筋焊接前必须根据施工条件进行试焊，合格后方可施焊。焊工必须持有上岗证，并须试焊合格。电焊条应具有合格证，钢筋在加工过程中如发现脆性断裂、焊接性能不良，显著的不正常现象应进行化学成分分析试验。5)钢筋在使用前要调直，制作钢筋须搭架并要求架体水平，土钉钢筋的主筋采用焊接，单面焊焊缝长度10d，双面焊5d。钢筋制作好后，经当班质检员与监理验收合格后，方可下入孔内。
(4)注浆。水泥砂浆采用砂浆搅拌机，根据砂浆配合比试验参数进行砂浆搅拌，砂子必须过筛。根据设计要求数量，及时制作砂浆试样，认真养护，达到龄期后，在监理工程师监督下送指定实验站进行检验。注浆采用压力注浆机，注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净，注浆时，注浆管应插至距孔底250～500mm处，孔口部位设置止浆塞。通过下入孔底的注浆管，一次完成注浆，注浆前必须用清水润滑管路，待砂浆溢出孔口后，一边注浆一边拔管直至注浆管全部拔出，及时冲洗注浆管路，结束注浆。二次补浆在一次注浆结束2小时后进行，二次补浆必须将土钉孔完全注满方可结束。
(5)绑扎钢筋网。按设计要求绑扎、固定钢筋网。钢筋网片采用绑扎而成，铺设钢筋网时每边的搭接长度不应小于200mm。土钉与面层连接可用与土钉钢筋同直径的短钢筋头焊接牢固。喷射混凝土前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边坡坡壁上，并用小石块垫起以保证规定的保护层厚度。
(6)喷射混凝土施工。喷射混凝土应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不宜小于40mm。喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离为0.6～1.0m。喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，一般为3～7小时。钢筋网片的保护层厚度不宜小于20mm，并且与土钉应连接牢固。喷射混凝土的配合比应通过试验确定，粗骨料最大粒径不应大于12mm。喷射混凝土作业前，对机械设备、风、水和电路进行全面检查及试运转，清理喷面，埋好控制喷射混凝土厚度的标志。
4.3检测与监控
为了达到保证施工质量，避免支护工程存在安全隐患的目的，必须对基坑支护工程按《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120—99)标准进行了试验和检测。并在施工后要长期监控边坡及周围环境的位移和变形。锚杆和土钉均按《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120—99)标准进行了试验和检测。支护结构施工所用材料均按相关验收标准进行了检验，合格后才进行使用。
4.4 施工中具体问题的处理
(1)基坑支护方法的选择主要应根据基坑开挖深度、岩土性质、基坑周围环境情况和施工条件等因素综合考虑分析决定。在对该项目基坑支护方案选择时，首先研究了基坑工程对支护方法的的技术要求;再对各种支护结构的特点和适用范围进行研究探讨;最后分析各种影响因素对本基坑支护工程的影响，综合分析后选择确定基坑支护方案。当发现场地地层埋有地下管道等，可参考地质勘察资料及业主提供的信息，及时向业主及监理反映情况，对施工过程中可能遇到地下设施避开，且方案对应改变，打入土钉加固其临近土层，防止出现开裂。
(2)由于工作区域不同，各区域的土层情况不同，须参考实际情况，适当的对土钉长度和放坡角度进行修正，满足工程情况，避免浪费及事故发生。
(3)技术人员和管理人员要重视水对基坑边坡稳定的负面影响。施工中应加强对水的管理，防止基坑边坡浸水，做到防微杜渐，不能存在侥幸心理。环境检测和基坑变形监控必须严格认真的按方案实施。可以避免发生伤亡事故，减少经济损失。
5结语
本工程于主体工程已经结束，各区所选用的深基坑支护工程，均很好的完成了其支护任务。周边原有建筑及地下设施及管线等均未受到不良影响。从经济效益和社会综合效益分析，本工程基坑支护方案的选择设计和施工都取得了较好的效果。能够为以后类似及相关工程提供坚实有利的证明资料。
参考文献：
[1]邢崴崴，阎长虹.南京市地铁工程环境地质评价[J].工程地质学报，2004，12(3):298-302.
[2]钱家欢.土力学[M].南京:河海大学出版社，1998.
[3]CECSZZ∶90，土层锚杆设计与施工规范[S].
[4]GJB02-98，广州地区建筑基坑支护技术规定[S].
[5]程杰林. 深基坑土钉墙支护的作用机理及稳定性分析[J].资源环境与工程，2006，20(11 增刊)：672-683