基坑支护技术在建筑工程施工中的施工工艺研究

一、引言

1.1 研究背景与意义

在现代建筑工程中，尤其是高层建筑和地下工程，基坑的开挖深度和规模不断增大。基坑支护的目的是确保基坑在施工过程中的稳定性，防止土体坍塌、变形，保护周边建筑物、地下管线等设施的安全。合理的基坑支护施工工艺不仅关系到工程的质量和安全，还直接影响工程的进度和成本。深入研究基坑支护施工工艺，对于提高建筑工程施工水平，保障工程顺利进行具有重要的现实意义。

1.2 国内外研究现状

国外在基坑支护技术方面起步较早，发展较为成熟，在新材料、新设备和新技术的研发应用上取得了显著成果，如先进的自动化监测系统和高性能支护材料。 内近年 础设施建设的大规模开展，基坑支护技术也得到了快速发展，结合国内地质条件 在传统支护工艺的基础上进行创新和改进，形成了一系列适合国情的支护技术和施工方法，但在技术精细化和信息化应用程度上与国外仍有一定差距。

1.3 研究内容与方法

本文主要研究内容包括常见基坑支护类型的施工工艺、技术要点、质量控制和监测方法，并通过实际案例分析进行验证。研究方法采用文献研究法，梳理国内外相关研究成果；结合工程实际案例分析法，深入探讨不同支护工艺的应用效果；理论与实践相结合，提出切实可行的施工工艺优化建议。

二、基坑支护类型及施工工艺

2.1 排桩支护施工工艺

2.1.1 灌注桩施工

施工流程：测量放线→桩机就位→成孔（泥浆护壁或干作业成孔）→清孔→钢筋笼制作与下放→混凝土浇筑。

成孔方法：泥浆护壁成孔适用于各种土层，通过泥浆循环携带钻渣，保持孔壁稳定；干作业成孔适用于地下水位以上的粘性土、粉土等，采用螺旋钻机等设备直接钻进成孔。

钢筋笼制作与下放：按照设计要求制作钢筋笼，确保钢筋的规格、间距和焊接质量。下放时要保证钢筋笼的垂直度，避免碰撞孔壁。

混凝土浇筑：采用导管法水下浇筑混凝土，确保混凝土的浇筑质量和密实度，控制浇筑速度和高度，防止出现断桩等质量问题。

2.1.2 预制桩施工

施工流程：预制桩制作→吊运与堆放→打桩（锤击法、静压法等）。

预制桩制作：在工厂或现场预制，严格控制预制桩的尺寸、强度和外观

吊运与堆放：采用合适的吊运设备，按照规定的吊点进行吊运，堆放时要保证桩身的稳定，避免损坏。打桩方法：锤击法利用桩锤的冲击力将桩打入土中；静压法通过静压力将桩压入土中，适用于对噪声和振动要求较高的场地 。打桩过程中要控制桩的垂直度和入土深度，确保符合设计要求。

2.2 地下连续墙支护施工工艺

2.2.1 导墙施工

施工流程：测量放线→导墙土方开挖→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑。

作用与要求：导墙是地下连续墙施工的重要组成部分，起到定位、储存泥浆和防止槽口坍塌的作用。导墙的深度、宽度和垂直度要符合设计要求，混凝土浇筑要振捣密实，表面平整。

2.2.2 泥浆制备与管理

泥浆作用：泥浆在地下连续墙施工中起到护壁、携渣、冷却和润滑的作用，确保槽壁的稳定和施工的顺利进行。

泥浆制备：根据地质条件和施工要求，选择合适的泥浆材料，如膨润土等，按照一定的配合比进行制备，控制泥浆的性能指标，如比重、粘度、含砂率等。

泥浆管理：在施工过程中，要对泥浆进行实时监测和调整，及时清除泥浆中的钻渣和杂质，保证泥浆的质量和性能。

2.2.3 成槽施工

成槽设备：常用的成槽设备有抓斗式成槽机、铣槽机等，根据工程规模、地质条件和施工要求选择合适的设备。成槽工艺：抓斗式成槽机通过抓斗直接抓取土体成槽，操作简单、效率高；铣槽机则利用铣轮切削土体成槽，适用于坚硬地层。成槽过程中要控制槽壁的垂直度和槽段的长度、宽度，确保符合设计要求。

2.2.4 钢筋笼制作与吊放

钢筋笼制作：根据设计要求和槽段尺寸，在地面上制作钢筋笼，加强钢筋的连接和固定，保证钢筋笼的整体刚度。钢筋笼吊放：采用合适的吊具和起吊方法，将钢筋笼垂直下放至槽内，避免碰撞槽壁，确保钢筋笼的位置准确。

2.2.5 混凝土浇筑

浇筑方法：采用导管法水下浇筑混凝土，导管的间距和埋深要符合规定，保证混凝土的浇筑均匀性和密实度。

浇筑控制：控制混凝土的浇筑速度和高度，及时测量混凝土的顶面标高，防止出现堵管、漏浆等问题。

2.3 土钉墙支护施工工艺

2.3.1 土钉成孔

成孔方法：常用的成孔方法有钻孔法、击入法和洛阳铲成孔法等。钻孔法适用于各种土层，通过钻机钻孔；击入法利用冲击设备将土钉直接击入土中，适用于较松散的土层；洛阳铲成孔法适用于粘性土等浅部土层。

成孔要求：控制成孔的直径、深度和角度，确保土钉的安装位置准确，成孔后要及时清理孔内的渣土和

2.3.2 土钉安装

土钉制作：根据设计要求制作土钉，通常采用钢筋或钢管，在土钉上设置注浆孔和定位器。

土钉插入：将制作好的土钉插入孔内，确保土钉的长度和位置符合设计要求，采用焊接或绑扎等方式将土钉与面层钢筋连接牢固。

2.3.3 注浆

注浆材料：常用的注浆材料有水泥浆和水泥砂浆等，根据工程要求和地质条件选择合适的配合比。注浆方法：采用压力注浆法，将注浆材料注入孔内，填充土钉与孔壁之间的空隙，提高土钉的锚固力。注浆过程中要控制注浆压力和注浆量，确保注浆饱满。

2.3.4 钢筋网喷射混凝土面层施工

钢筋网铺设：在边坡表面铺设钢筋网，钢筋的规格和间距要符合设计要求，钢筋网与土钉要连接牢固。喷射混凝土：采用喷射机将混凝土喷射到钢筋网上，形成混凝土面层，控制喷射混凝土的厚度和强度，确保面层的平整度和密实度。

混凝土施工质量控制：控制混凝土的原材料质量，严格按照配合比进行配料和搅拌，确保混凝土的和易性、

三、基坑支护施工技术要点

地质勘察：详细了解施工现场的地质条件，包括土层分布、土体物理力学性质、地下水位等，为基坑支护设计和施工提供准确的地质数据。施工图纸审核：认真审核基坑支护施工图纸，检查设计方案的合理性、可行性，发现问题及时与设计单位沟通解决。

3.1 施工前的准备工作

施工场地准备：平整施工场地，清除障碍物，搭建临时设施，确保施工道路畅通，水电供应满足施工要求。材料和设备准备：根据施工进度计划，准备好支护施工所需的材料和设备，如钢筋、水泥、砂石、桩机、起重机等，并对设备进行调试和维护，确保设备性能良好。

3.2 施工过程中的技术控制

支护结构的定位与垂直度控制：在排桩、地下连续墙等支护结构施工中，要严格控制其定位和垂直度，采用先进的测量仪器和方法进行测量和监测，确保支护结构的位置准确，垂直度符合设计要求。

坍落度等性能指标符合要求。在混凝土浇筑过程中，要振捣密实，防止出现蜂窝、麻面、孔洞等质量缺陷。土钉和锚杆的锚固力控制：在土钉墙和锚杆支护施工中，要确保土钉和锚杆的锚固力达到设计要求。通过控制成孔质量、注浆压力和注浆量等措施，提高土钉和锚杆与土体的粘结强度，保证锚固效果。支撑系统的安装与拆除控制：对于内支撑系统，要按照设计要求进行安装，确保支撑的位置、间距和连接牢固可靠。在拆除支撑时，要制定合理的拆除顺序和方法，避免对基坑和周边环境造成不利影响 。

3.3 特殊地质条件下的施工技术措施

软土地层：在软土地层中进行基坑支护施工，由于土体强度低、压缩性大，容易出现基坑变形和坍塌等问题。可采用增加支护结构的刚度和强度、加强降水措施、控制开挖速度等方法，确保基坑的稳定。

砂土地层：砂土地层透水性强，在施工中容易出现涌水、涌砂等现象。可采用井点降水、设置止水帷幕

方法，降低地下水位，防止涌水、涌砂，同时加强支护结构的稳定性。岩石地层：在岩石地层中进行基坑支护施工，成孔和开挖难度较大。可采用爆破、机械破碎等方法进行施工，

但要注意控制爆破参数和施工安全，避免对周边环境造成破坏。

四、基坑支护施工质量控制

4.1 质量控制标准

支护结构的强度和稳定性：支护结构的材料强度、截面尺寸和构造要符合设计要求，确保在施工和使用过程中具有足够的强度和稳定性，满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。

基坑的变形控制：控制基坑的水平位移、竖向沉降和倾斜等变形指标，确保基坑周边建筑物、地下管线等设施的安全。变形控制标准应根据工程实际情况和相关规范确定。

施工材料的质量标准：对支护施工中使用的钢筋、水泥、砂石、外加剂等材料，要严格按照国家标准和行业标准进行检验和验收，确保材料的质量符合要求。

4.2 质量检验方法

原材料检验：对钢筋、水泥等原材料进行抽样检验，检验项目包括化学成分、力学性能、物理性能等，检验结果要符合相关标准和设计要求。

施工过程检验：在施工过程中，对支护结构的定位、垂直度、钢筋绑扎、混凝土浇筑等关键工序进行检验，采用测量、旁站、抽样检测等方法，确保施工质量符合规范和设计要求。

成品检验：对支护结构完成后的强度、变形等指标进行检验，采用无损检测、荷载试验等方法，验证支护结构的质量和性能是否满足设计要求。

4.3 质量问题及处理措施

常见质量问题：基坑支护施工中常见的质量问题有支护结构变形过大、混凝土裂缝、土钉和锚杆锚固力不足、支撑系统失稳等。

处理措施：对于支护结构变形过大，可采取增加支撑、卸载等措施进行处理；对于混凝土裂缝，要根据裂缝的大小和性质，采用表面修补、灌浆等方法进行处理；对于土钉和锚杆锚固力不足，可进行补浆或重新施工；对于支撑系统失稳，要及时采取加固措施，确保基坑安全。

五、基坑支护施工监测

5.1 监测目的与意义

基坑支护施工监测的目的是实时掌握基坑及周边环境的变形情况，及时发现安全隐患，为施工决策提供依据，确保基坑施工安全和周边环境的稳定。通过监测数据的分析和反馈，还可以验证支护设计的合理性，为类似工程提供参考。

5.2 监测内容与方法

监测内容：包括基坑边坡的水平位移和竖向沉降、支护结构的内力和变形、地下水位变化、周边建筑物和地下管线的变形等。

监测方法：水平位移监测可采用全站仪、经纬仪等测量仪器；竖向沉降监测可采用水准仪；支护结构内力监测可采用应变计、测力计等传感器；地下水位监测可采用水位计；周边建筑物和地下管线变形监测可采用相应的测量仪器和传感器 。

5.3 监测频率与预警值

监测频率：根据基坑的开挖深度、施工进度和地质条件等因素确定监测频率。在基坑开挖初期，监测频率可适当降低；随着开挖深度的增加和施工的进行，监测频率要逐渐提高；在基坑开挖至设计深度后，监测频率可适当减少，但仍要进行定期监测。

预警值：根据工程实际情况和相关规范，确定各项监测指标的预警值。当监测数据达到预警值时，要及时发出预警信号，采取相应的处理措施，防止事故的发生。

5.4 监测数据处理与反馈

数据处理：对监测数据进行及时整理、分析和处理，绘制变形曲线和内力变化曲线，直观反映基坑及周边环境的变形和受力情况。

反馈机制：建立监测数据反馈机制，将监测结果及时反馈给设计单位、施工单位和监理单位等相关部门。根据监测数据的变化情况，及时调整施工方案和支护措施，确保基坑施工安全。

六、工程案例分析

6.1 工程概况

某高层建筑工程，基坑开挖深度为 12m，场地周边环境复杂，临近有多栋建筑物和地下管线。地质条件为上部为杂填土，下部为粉质粘土和砂质粉土，地下水位较高。

6.2 支护方案选择

根据工程地质条件和周边环境，选择地下连续墙结合内支撑的支护方案。地下连续墙厚度为 800mm，深度为 20m，采用 C35 混凝土；内支撑采用钢筋混凝土支撑，设置三道，第一道支撑位于地面下 2m，第二道支撑位于地面下 6m，第三道支撑位于地面下 10m。

6.3 施工过程与监测结果

施工过程：按照地下连续墙和内支撑的施工工艺进行施工，在施工过程中严格控制各项技术指标和质量标准，确保施工质量。

监测结果：通过对基坑边坡水平位移、竖向沉降、支护结构内力和地下水位等进行监测，监测数据表明，基坑在施工过程中变形稳定，各项监测指标均未超过预警值，周边建筑物和地下管线未受到明显影响。

6.4 经验总结与启示

该工程的成功实施表明，合理的基坑支护方案和科学的施工工艺是确保基坑施工安全的关键。在施工过程中，要加强质量控制和监测，及时发现和处理问题，确保工程顺利进行。同时，要根据工程实际情况，不断总结经验，优化支护方案和施工工艺，提高基坑支护工程的技术水平。

七、结论与展望

7.1 研究结论

不同的基坑支护类型具有各自的特点和适用范围，在工程实践中要根据地质条件、周边环境、工程规模等因素综合选择合适的支护方案和施工工艺。

基坑支护施工过程中，要严格控制技术要点，加强质量控制和监测，确保支护结构的强度、稳定性和基坑的变形控制在允许范围内。

通过工程案例分析，验证了合理的支护方案和施工工艺能够有效保障基坑施工安全，为类似工程提供了有益的参考。

随着建筑技术的不断发展，未来应进一步研究和开发新型的基坑支护材料和技术，提高支护结构的性能和可靠性。加强信息化技术在基坑支护施工中的应用，实现施工过程的实时监测、数据分析和智能控制，提高施工管理水平和工程质量。

针对复杂地质条件和特殊环境下的基坑支护问题，开展深入研究，提出更加有效的解决方案，推动基坑支护技术的不断进步。

参考文献

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