深基坑支護優(yōu)化方案研究

摘要：伴隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，我國的城市化進程也在不斷加快，城市規(guī)模的不斷擴大使得用地越來越緊張，所以城市建設(shè)向逐漸向高層和地下發(fā)展，所以一些需要深基坑的建筑物也越來越多，解決好深基坑的支護問題已經(jīng)成為建筑行業(yè)的一個重要問題，本文從具體的應用實際出發(fā)，進行了深基坑支護的優(yōu)化設(shè)計。

關(guān)鍵字：深基坑；優(yōu)化

Abstract: with the development of our country’s economy and society, the process of urbanization of our country also is accelerating, city and expansion of the size of the land that is more and more nervous, so the urban construction to gradually to top and underground development, so some need deep foundation pit building more and more, solve the problem of the deep foundation pit supporting the construction industry has become one of the important problems, this article from the concrete application practice, the optimization design of deep foundation pit support.

Keyword: deep foundation pit; optimization

1 引言

改革開放以來，我們國家的建筑行業(yè)得到了飛速的發(fā)展，出現(xiàn)了一大批的地下建筑和高層建筑。深基坑的數(shù)量也越來愈多，基坑深度超過10m的工程已經(jīng)非常普遍。深基坑的支護工程涉及的領(lǐng)域比較廣，在基坑支護過程中要用到結(jié)構(gòu)力學和土力學等學科的內(nèi)容。另外也要根據(jù)不同的工程的實際情況采取不同的處理措施。針對這些具體的工程實際問題要進行基坑支護方案的優(yōu)化，通過方案的優(yōu)化可以不斷積累深基坑支護的成果實踐經(jīng)驗。

2 深基坑支護的類型

在各種類型的建筑施工過程中都需要進行基坑的開挖，對于一些較小的施工項目，基坑的開挖深度較小�？梢圆捎弥苯娱_挖和放坡開挖兩種簡單方便的模式。但是對于大型的建筑工程或者是周圍的施工空間較為狹窄的情況就需要進行基坑支護。進行基坑支護的主要作用是起到擋土的作用，另外一個方面進行基坑支護可以對周圍的建筑物和環(huán)境有一個較好的保護作用。

2.1 鋼板樁支護

鋼板樁支護的形式主要是采用熱軋型的鋼材進行鉗口和鎖口，將鋼板樁相互連接在一起，形成一個整體的鋼板墻結(jié)構(gòu)，這樣可以起到很好的擋水和擋土的作用。目前常用的鋼板樁支護結(jié)構(gòu)形式主要有Z形、U形和直腹板等結(jié)構(gòu)形式，因為鋼板的加工工藝比較簡單，材料的來源也比較廣泛。所以采用鋼板樁支護得到了廣泛的應用。

2.2 深層攪拌水泥樁

水泥攪拌主要是起到對軟土地基的一個加固和飽和的作用。水泥起到了固化劑的作用，利用水泥和軟土的一系列物理化學的反應，能夠形成一定強度的水泥加固體，使得軟土地基的承載能力顯著提高，并且也增大了軟土地基額變形模量。根據(jù)相關(guān)試驗研究表明，當水泥摻入比在8%～20%之間，水泥土重度比 可以提高約3%～5%左右，而且水泥土的含水量可以降低10%，其抗?jié)B性能則一般在10-7～10-8cm/ces，可以看出水泥土可以明顯的起到改良土質(zhì)的作用。而且水泥土的無側(cè)限抗壓強度一般可以達到0.3MPa以上，相比于未處理的軟土地及其抗壓強度提高了幾十倍由于水泥土抗拉強度與抗壓強度具有一定的相關(guān)性，抗拉強度一般等于（0.15～0.25）抗壓強度之間，這意味著水泥土抗拉強度也得到相應的提高。

2.3 排樁支護

排樁支護主要是在利用鋼筋混凝土在柱子之間進行挖孔，鉆孔灌注樁是擋土結(jié)構(gòu)的重要組成形式，主要是在樁與樁之間進行柱子的布置。使得相鄰的樁之間能夠很好的聯(lián)系在一起，然后通過鋼筋混凝土膠管來形成一個完整的結(jié)構(gòu)體系。

2.4 錨噴網(wǎng)支護

錨噴網(wǎng)支護在深基坑支護中是利用比較多的一種支護形式。它是通過將噴射錨桿、水泥混凝土和鋼筋網(wǎng)整合在一起來形成一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，是一種較為先進的支護形式。特別適用于跨度比較大的建筑工程。對于巖土質(zhì)高邊坡工程也有著較好的適用性，錨噴網(wǎng)支護的主要優(yōu)勢是體現(xiàn)在能改善給巖土體強度不足的特性，同時能夠使得巖土體自身的強度得到充分的發(fā)揮。

2.5 地下連續(xù)墻支護

地下連續(xù)墻的具有較大的剛度，另外能夠起到很好的防水和抗?jié)B的效果。特別適合于一些深基坑中存在地下水、沙土粘土的復雜地質(zhì)條件的基坑工程。在連續(xù)墻的施工過程中需要將墻體結(jié)構(gòu)埋入到較深的土層之中。這種支護形式的應用范圍也比較廣。

3 深基坑支護存在的問題

3.1 土層開挖和邊坡支護不配套

在大部分的深基坑開挖過程中存在著支護工程的施工過程要滯后于土方施工過程的現(xiàn)象。這就導致了在這一部分工程中難以進行二次回填工作，無法用搭接好的架子進行進一步的支護。一般情況下，深基坑進行的擋土和擋水的技術(shù)含量較低，施工的工藝過程相對簡單。但是在施工管理和施工組織方面相對于土方開挖來說要復雜得多。

3.2 邊坡修理部到位

欠挖和深挖都是在深基坑開挖過程中容易出現(xiàn)的現(xiàn)象。在實際的基坑支護過程中部分施工人員的責任意識可能不到位，這樣很可能會導致分層開挖的高度不一致的現(xiàn)象發(fā)生。在開挖的過程中還要受到施工機械的操作人員的操作水平的影響，這些問題都不注意的話，都有可能導致邊坡表面不平整的現(xiàn)象發(fā)生，導致基坑的邊坡跟設(shè)計要求相比相差較大。

3.3 成孔注漿過程不到位

在進行鉆孔的過程總鉆桿可能會通過幾種不同類型的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，這很容易造成一些殘渣的陳留，殘渣的存在會直接影響到注漿的質(zhì)量。如果注漿過程中注漿壓力不足的話也會導致注漿長度不足的現(xiàn)象發(fā)生，也會造成充盈度不夠的現(xiàn)象發(fā)生，將會嚴重影響到錨桿和土釘?shù)目拱文芰Α?/p>

3.4 噴射混凝土的厚度不足

在深基坑支護工程施工過程中，常見的噴射混凝土設(shè)備為干拌法，干拌法得到的混凝土體積小、設(shè)備簡單，但是傳送的時間較長，能夠保證進行連續(xù)的噴射，設(shè)備操作也相對簡單。但是由于在施工過程中檢查方法和控制手段存在一定的差異，導致混凝土的回彈現(xiàn)象嚴重。另外一方面，如果配料不準和養(yǎng)護不到位的話也會導致混凝土的厚度不足。

4 結(jié)合具體工程的基坑支護優(yōu)化方案

4.1工程概況

基坑深度10-14米，邊坡為粘性土、黃斑巖（少部分）、強風化、中風化�；�坑東側(cè)靠近馬路并且開挖速度快�；�坑內(nèi)原有一條沖溝需要處理。開挖過程在枯水期，施工工期較緊。

4.2 支護方案的優(yōu)化選取

1）鋼板樁支護方案

鋼板樁圍護施工速度快，為減少鋼板樁的變形，可在鋼板樁頂部和中部加設(shè)幾道圍檀。鋼板樁必須打入不透水的土層，才能止水和嵌固。由于改施工現(xiàn)場地質(zhì)上軟下硬，鋼板樁無法打入嵌固，難以保證止水的效果，容易產(chǎn)生踢腳破壞。另外由于鋼板樁的變形大，如果在施工中遇塊石等異物的話也會影響施工，所以在該基坑支護過程中不考慮鋼板樁圍護結(jié)構(gòu)。

2）地下連續(xù)墻方案

地下連續(xù)墻是采用泥漿護壁，機械分段成槽，澆灌混凝土后形成的鋼筋混凝土墻體，常用于擋土、截水、防滲和承力等。地下連續(xù)墻的特點是整體性能好，擋水功能強，特別是在南方地區(qū)的基坑支護工程中因地下水豐富，地下連續(xù)墻得到了廣泛的采用。該方案剛度較大，防滲性能較好，墻接頭止水效果好，施工的誤差小，但是該支護類型成本較高，對施工技術(shù)要求較嚴，另外在中風化巖層中成槽較困難。改項目施工過程中在枯水期。因此，不必采用止水功能強但造價較貴的地下連續(xù)墻。

3）鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁式擋土樁作為基坑開挖的圍護結(jié)構(gòu)，其剛度較大，適用于軟弱地層，但是鉆孔在中風化巖層中的成孔速度較慢，施工的周期也較長，很難做好接頭的防水，要采取一定的工程措施。該方案造價相對人工挖孔樁高。

4）人工挖孔灌注樁方案

該類型的造價相對低，剛度較大，平面布置靈活，已經(jīng)具有較為成熟的施工經(jīng)驗，特別對有較多地下管線較多的場地。在排樁樁間用混凝土攪拌樁止水或在排樁外側(cè)作定噴墻進行高壓定噴圍封防滲施工。成本要比連續(xù)墻低，施工的費用也低。不必采用大型的機械，無打入樁的噪音，不會因為振動和擠壓給周圍土體帶來危害。但是該支護類型在防滲性能差，要注意該地區(qū)在降水期地下水位的情況。

5）支護結(jié)構(gòu)擋墻的確定

依照該項目的工程地質(zhì)，水文條件，周邊情況及基坑的挖深，主要采用技術(shù)經(jīng)濟對比方法，先試選了人工挖孔咬合樁支護結(jié)構(gòu)，采用了截面尺寸為120Ox800mm的矩形柱。但在施工工程中發(fā)現(xiàn)，1.人工挖孔咬合樁矩形柱的施工難度偏大，開挖時間長，影響了施工的進度。2.人工挖孔咬合樁在處理滲水上難度。3.投資的成本較大

所以綜合考慮了地質(zhì)條件，工期要求，施工難易等其他方面的一些因素。采用直徑為450的鋼管支撐，能夠快速進行架設(shè)，有利于縮短工期，還能夠重復利用，并且可以施加預應力，能夠減小圍護結(jié)構(gòu)的水平位移。

參考文獻

[1] 余志成，施文華.地鐵深基坑支護設(shè)計與施工[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社2003

[2] 李鋅.深基坑支護技術(shù)及發(fā)展趨勢，巖土工程，2010

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。