在不同地質(zhì)情況下深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型與研究

龐熾煥

（廣東省地質(zhì)建設(shè)工程集團(tuán)公司　廣東廣州　510000）

1　引言

一般來說，深基坑的開挖深度大于或等于5m。同時(shí)，合理選擇深基坑的支護(hù)形式，對(duì)于緩解目前國(guó)內(nèi)土地使用壓力、擴(kuò)大城市空間有著重要的意義。在不同的地質(zhì)情況下，技術(shù)人員要考慮選擇不同形式的支護(hù)結(jié)構(gòu)。另外，由于受到施工環(huán)境以及建筑周圍設(shè)施、地質(zhì)環(huán)境等方面的影響，導(dǎo)致深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜。如果深基坑支護(hù)形式的選擇出現(xiàn)不合理問題，不僅會(huì)導(dǎo)致施工工期延長(zhǎng)，同時(shí)還會(huì)多工程施工質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。因此，要結(jié)合工程具體狀況合理選擇深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。

城市建設(shè)中的基坑支護(hù)，這類支護(hù)一般涉及到淤泥（質(zhì)土），軟粘土，砂土，填土等地質(zhì)條件，因此，本文主要對(duì)這幾種條件下的基坑支護(hù)作出分析和探討。

2　深基坑支護(hù)形式的發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)

2.1　深基坑支護(hù)形式的發(fā)展現(xiàn)狀

對(duì)于我國(guó)的深基坑支護(hù)形式來說，其發(fā)展歷史較為久遠(yuǎn)。從古代時(shí)期的木樁圍護(hù)形式一直發(fā)展到目前的樁板墻形式以及錨索樁等復(fù)活結(jié)構(gòu)支護(hù)形式，這些形式上的變遷都蘊(yùn)含著工程技術(shù)人員的智慧與心血。尤其是近幾年來，伴隨著國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)的城市建設(shè)用地面積急劇減少，深基坑技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。施工過程中，由于深基坑支護(hù)相關(guān)理論跟不上實(shí)際的工程發(fā)展需要，因而施工中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)深基坑支護(hù)事故，這給人民的的生命與財(cái)產(chǎn)安全造成了很大的危害。因此，現(xiàn)階段有必要對(duì)深基坑支護(hù)形式進(jìn)行研究，進(jìn)而提升建筑工程安全性與穩(wěn)定性，這對(duì)于建筑行業(yè)的健康長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有著重要的意義。

2.2　深基坑支護(hù)形式的特點(diǎn)

對(duì)于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)來說，其大多屬于臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，并且施工期較短、效益高。深基坑支護(hù)工程在其施工過程中，經(jīng)常會(huì)受到施工環(huán)境以及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、水文等因素的影響，并且現(xiàn)場(chǎng)不同位置的土壤條件差異也會(huì)給施工過程帶來相應(yīng)的安全隱患。因此，這就給技術(shù)人員的勘察、設(shè)計(jì)以及后續(xù)的施工工作帶來了一定的困難?，F(xiàn)階段，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)工作大多在理想與假設(shè)的條件下進(jìn)行，因而與實(shí)際的施工條件存在一定的差異。再加上深基坑支護(hù)施工的程序較多，不同工序之間交叉影響大，給深基坑支護(hù)工作帶來了較大的復(fù)雜性。

3　深基坑支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

在進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化工作時(shí)，由于受到施工難度以及時(shí)間方面的影響，導(dǎo)致基坑工程存在著一定的不穩(wěn)定性，并且基坑支護(hù)工程也會(huì)出現(xiàn)不同程度、不同類型的安全方面的問題。因此，在進(jìn)行基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)過程中，一定要對(duì)多方面因素進(jìn)行綜合性的考量。比如說基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)過程中要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，地下水源或者是管線分布狀況進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)，同時(shí)還要明確施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境以及建筑物的距離設(shè)定；另外，還要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式與尺寸進(jìn)行合理的選擇。這一過程中，不僅要求設(shè)計(jì)人員有著較強(qiáng)的專業(yè)素養(yǎng)與綜合能力，同時(shí)還要求設(shè)計(jì)人員具備相應(yīng)的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)人員要時(shí)刻具備良好的安全質(zhì)量控制意識(shí)，并且設(shè)計(jì)過程中要將安全和質(zhì)量因素作為方案設(shè)計(jì)的重中之重。

4　深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型與研究

4.1　重力式支護(hù)

對(duì)于重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)形式來說，其主要應(yīng)用深層攪拌水泥土樁排擋土，并且該結(jié)構(gòu)可以依靠自身的重力抵抗側(cè)壓力，進(jìn)而維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。擋墻大多采用柵格式的截面，并且寬度一般為0.6～0.8h（h是基坑的深度）。同時(shí)，坑底以下部分的入土深度大約是0.8～1.2h，截面的置換率約為0.6～0.8，樁的相互搭接寬度要大于200mm。施工過程中，水泥的摻入比約為13%左右。施工過程中，如果擋墻的長(zhǎng)度較大，為了減小擋墻出現(xiàn)的位移問題，技術(shù)人員可以采用起拱、加墩等相應(yīng)的措施。通過在頂面做混凝土板，墻內(nèi)插竹筋或者是細(xì)鋼筋，可以提升結(jié)構(gòu)的整體性。如果工程的基坑深不超過7m，并且擬建工程坑邊距道路紅線或者距鄰近建筑物的距離較大，那么可以考慮選用這一結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于重力式支護(hù)形式來說，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在地下水的處理方面，如果地下水位高于坑底，施工中不需做防滲結(jié)構(gòu)，這樣一來施工較為簡(jiǎn)便，并且工程的造價(jià)較低。現(xiàn)階段，這一支護(hù)形式在上海地區(qū)以及廣東地區(qū)有著較為廣泛的應(yīng)用，并且已有相對(duì)成熟的施工經(jīng)驗(yàn)。但是，這一支護(hù)形式要求施工場(chǎng)地有著較寬的區(qū)域，并且施工過程中要特別注重質(zhì)量管理工作，以減少對(duì)于周圍環(huán)境的不利影響。重力式擋土墻在淤泥和淤泥質(zhì)土等軟土地質(zhì)情況下運(yùn)用比較廣泛。

4.2　拱形支撐

對(duì)于拱形支撐而言，其多采用的是鉆孔灌注樁擋土，施工中要參考基坑的平面形狀進(jìn)行混凝土環(huán)形梁支撐。拱形支撐形式大多應(yīng)用在淤泥質(zhì)軟土地基的處理上。同時(shí)，如果施工場(chǎng)地狹窄并且基坑的形狀大體呈圓形、橢圓形，那么施工過程中可以采用這一結(jié)構(gòu)形式。拱形支撐的形式較為簡(jiǎn)單，并且結(jié)構(gòu)受力明確、支護(hù)可靠，并且拱形支撐有利于基坑挖土以及地下結(jié)構(gòu)的施工。

4.3　懸臂式支護(hù)

如果支護(hù)結(jié)構(gòu)位于一層地下室或者是開挖深度不超過7m的基坑，那么施工過程中可以考慮采用懸臂式支護(hù)形式。實(shí)際工程中，這一支護(hù)形式也可以用于兩層地下室或者是開挖深度在10m左右的基坑。對(duì)于擋土結(jié)構(gòu)而言，主要包含預(yù)制樁、人工挖孔樁以及鉆孔灌注樁等結(jié)構(gòu)，同時(shí)還包含地下連續(xù)墻等。現(xiàn)階段，鉆孔灌注樁的應(yīng)用頻率較高。一般來說，施工中樁長(zhǎng)要大于基坑深度的1.5倍，并且在樁頂位置要設(shè)有一道鎖口梁。對(duì)于防滲結(jié)構(gòu)來說，主要包含靜壓注漿以及粉噴樁、深層攪拌樁等等，目前應(yīng)用較多的是深層攪拌樁。該支護(hù)形式的優(yōu)點(diǎn)為施工較為簡(jiǎn)便，并且施工中無支撐便于坑內(nèi)取土工作以及地下結(jié)構(gòu)施工；但是，懸臂式支護(hù)的水平位移較大，并且一些工程中需要進(jìn)行防滲處理。

4.4　 樁（墻）錨拉支護(hù)

目前，在進(jìn)行高層建筑的深基坑施工工作時(shí)，該支護(hù)形式是最常用到的一種坑壁支護(hù)形式。應(yīng)用這一形式的基坑深度大多在13m左右，最深的基坑深度可以達(dá)到20m。該支護(hù)形式的擋土結(jié)構(gòu)主要包含鉆孔灌注樁以及人工挖孔樁，同時(shí)還會(huì)用到鋼板樁（含型鋼樁）或者是地下連續(xù)墻。施工過程中，如果基坑較深（超過10m），并且基坑周圍的建筑物與地下管線不會(huì)對(duì)錨桿的設(shè)置以及施工現(xiàn)場(chǎng)造成影響，那么可以優(yōu)先選用這一支護(hù)形式。樁（墻）錨拉支護(hù)產(chǎn)生的位移較小，并且內(nèi)部無需支撐，這對(duì)于提升基坑挖土以及地下結(jié)構(gòu)施工工作的質(zhì)量有著重要作用，但是這一支護(hù)形式的工期相對(duì)較長(zhǎng)，因而選用時(shí)要進(jìn)行具體情況的分析。

4.5　內(nèi)支撐支護(hù)

對(duì)于內(nèi)支撐支護(hù)來說，它也是目前建筑深基坑坑壁較為常用的一種支護(hù)形式。這一支護(hù)形式可以分為水平支撐與斜支撐兩種，并且支撐桿大多是鋼管與鋼筋混凝土兩種。對(duì)于內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)來說，其擋土結(jié)構(gòu)主要包含鉆孔灌注樁以及人工挖孔樁，同時(shí)還會(huì)用到地下連續(xù)墻以及拉森板樁。該支護(hù)形式對(duì)于基坑較深以及地質(zhì)條件較差的基坑有著良好的處理效果，并且施工中結(jié)構(gòu)的位移較小。但是，該支護(hù)形式的基坑挖土以及地下結(jié)構(gòu)施工較為不便。

4.6　噴錨支護(hù)

從20世紀(jì)90年代以來，深基坑支護(hù)工作中就開始用到噴錨支護(hù)形式。這一支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工期較短、造價(jià)低，同時(shí)對(duì)于不同環(huán)境有著較強(qiáng)的適應(yīng)性。另外，如果工程地下水位較低，也可以使用這一支護(hù)結(jié)構(gòu)。

5　案例分析

某劇場(chǎng)工程位于廣東省廣州市，工程地上4層、地下6層，建筑采用框架式結(jié)構(gòu)，該項(xiàng)目高25～35m。建筑室內(nèi)的基礎(chǔ)埋深達(dá)到了-19.180m，室外基礎(chǔ)埋深為-8.180m。工程中基坑支護(hù)的面積約為3000m2，圖1為基坑支護(hù)平面圖。

圖1　基坑支護(hù)平面圖

由于該基坑的安全等級(jí)是一級(jí)，因而在進(jìn)行支護(hù)形式的選擇上最好選擇排樁或者是地下連續(xù)墻。由于基坑的開挖深度最大達(dá)到了19.18m，并且工程中土釘墻要求開挖深度沒達(dá)到12m，同時(shí)要考慮到對(duì)于周圍建筑物的保護(hù)。因而經(jīng)過選型分析與研究之后，最終選擇了樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。這一支護(hù)形式的造價(jià)相對(duì)較低，并且工期較短，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成過大的影響。同時(shí)，經(jīng)過技術(shù)人員進(jìn)行的層次分析以及模糊綜合評(píng)判，這一結(jié)構(gòu)形式有著良好的效果，這也確保了該形式的科學(xué)性與實(shí)用性。

6　結(jié)束語

進(jìn)入21世紀(jì)以來，伴隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，高層建筑以及地下工程的數(shù)量急劇增多，進(jìn)而使得巖土工程中基坑施工工程逐漸增多。同時(shí)，隨著基坑深度的不斷增大，這在一定程度上也提升了基坑支護(hù)的危險(xiǎn)程度與危險(xiǎn)系數(shù)。因而，在基坑工程施工之前，要對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面、合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而提升深基坑支護(hù)工程的安全性與穩(wěn)定性，確保建筑工程項(xiàng)目的順利施工。

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