深基坑支護(hù)優(yōu)化方案研究

摘要：伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的城市化進(jìn)程也在不斷加快，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大使得用地越來(lái)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(lái)越多，解決好深基坑的支護(hù)問(wèn)題已經(jīng)成為建筑行業(yè)的一個(gè)重要問(wèn)題，本文從具體的應(yīng)用實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行了深基坑支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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(kāi)放以來(lái)，我們國(guó)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(lái)愈多，基坑深度超過(guò)10m的工程已經(jīng)非常普遍。深基坑的支護(hù)工程涉及的領(lǐng)域比較廣，在基坑支護(hù)過(guò)程中要用到結(jié)構(gòu)力學(xué)和土力學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容。另外也要根據(jù)不同的工程的實(shí)際情況采取不同的處理措施。針對(duì)這些具體的工程實(shí)際問(wèn)題要進(jìn)行基坑支護(hù)方案的優(yōu)化，通過(guò)方案的優(yōu)化可以不斷積累深基坑支護(hù)的成果實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 深基坑支護(hù)的類(lèi)型

在各種類(lèi)型的建筑施工過(guò)程中都需要進(jìn)行基坑的開(kāi)挖，對(duì)于一些較小的施工項(xiàng)目，基坑的開(kāi)挖深度較小�？梢圆捎弥苯娱_(kāi)挖和放坡開(kāi)挖兩種簡(jiǎn)單方便的模式。但是對(duì)于大型的建筑工程或者是周?chē)�的施工空間較為狹窄的情況就需要進(jìn)行基坑支護(hù)。進(jìn)行基坑支護(hù)的主要作用是起到擋土的作用，另外一個(gè)方面進(jìn)行基坑支護(hù)可以對(duì)周?chē)�的建筑物和環(huán)境有一個(gè)較好的保護(hù)作用。

2.1 鋼板樁支護(hù)

鋼板樁支護(hù)的形式主要是采用熱軋型的鋼材進(jìn)行鉗口和鎖口，將鋼板樁相互連接在一起，形成一個(gè)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(hù)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?yàn)殇摪宓募庸すに嚤容^簡(jiǎn)單，材料的來(lái)源也比較廣泛。所以采用鋼板樁支護(hù)得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2 深層攪拌水泥樁

水泥攪拌主要是起到對(duì)軟土地基的一個(gè)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(xué)的反應(yīng)，能夠形成一定強(qiáng)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(yàn)研究表明，當(dāng)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(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度一般可以達(dá)到0.3MPa以上，相比于未處理的軟土地及其抗壓強(qiáng)度提高了幾十倍由于水泥土抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度具有一定的相關(guān)性，抗拉強(qiáng)度一般等于（0.15～0.25）抗壓強(qiáng)度之間，這意味著水泥土抗拉強(qiáng)度也得到相應(yīng)的提高。

2.3 排樁支護(hù)

排樁支護(hù)主要是在利用鋼筋混凝土在柱子之間進(jìn)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(jìn)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(guò)鋼筋混凝土膠管來(lái)形成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體系。

2.4 錨噴網(wǎng)支護(hù)

錨噴網(wǎng)支護(hù)在深基坑支護(hù)中是利用比較多的一種支護(hù)形式。它是通過(guò)將噴射錨桿、水泥混凝土和鋼筋網(wǎng)整合在一起來(lái)形成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，是一種較為先進(jìn)的支護(hù)形式。特別適用于跨度比較大的建筑工程。對(duì)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(hù)的主要優(yōu)勢(shì)是體現(xiàn)在能改善給巖土體強(qiáng)度不足的特性，同時(shí)能夠使得巖土體自身的強(qiáng)度得到充分的發(fā)揮。

2.5 地下連續(xù)墻支護(hù)

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(fù)雜地質(zhì)條件的基坑工程。在連續(xù)墻的施工過(guò)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(hù)形式的應(yīng)用范圍也比較廣。

3 深基坑支護(hù)存在的問(wèn)題

3.1 土層開(kāi)挖和邊坡支護(hù)不配套

在大部分的深基坑開(kāi)挖過(guò)程中存在著支護(hù)工程的施工過(guò)程要滯后于土方施工過(guò)程的現(xiàn)象。這就導(dǎo)致了在這一部分工程中難以進(jìn)行二次回填工作，無(wú)法用搭接好的架子進(jìn)行進(jìn)一步的支護(hù)。一般情況下，深基坑進(jìn)行的擋土和擋水的技術(shù)含量較低，施工的工藝過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。但是在施工管理和施工組織方面相對(duì)于土方開(kāi)挖來(lái)說(shuō)要復(fù)雜得多。

3.2 邊坡修理部到位

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

3.3 成孔注漿過(guò)程不到位

在進(jìn)行鉆孔的過(guò)程總鉆桿可能會(huì)通過(guò)幾種不同類(lèi)型的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，這很容易造成一些殘?jiān)�的陳留，殘�(jiān)�的存在�?huì)直接影響到注漿的質(zhì)量。如果注漿過(guò)程中注漿壓力不足的話也會(huì)導(dǎo)致注漿長(zhǎng)度不足的現(xiàn)象發(fā)生，也會(huì)造成充盈度不夠的現(xiàn)象發(fā)生，將會(huì)嚴(yán)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(hù)工程施工過(guò)程中，常見(jiàn)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(jiǎn)單，但是傳送的時(shí)間較長(zhǎng)，能夠保證進(jìn)行連續(xù)的噴射，設(shè)備操作也相對(duì)簡(jiǎn)單。但是由于在施工過(guò)程中檢查方法和控制手段存在一定的差異，導(dǎo)致混凝土的回彈現(xiàn)象嚴(yán)重。另外一方面，如果配料不準(zhǔn)和養(yǎng)護(hù)不到位的話也會(huì)導(dǎo)致混凝土的厚度不足。

4 結(jié)合具體工程的基坑支護(hù)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(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化�；�坑?xùn)|側(cè)靠近馬路并且開(kāi)挖速度快�；�坑內(nèi)原有一條沖溝需要處理。開(kāi)挖過(guò)程在枯水期，施工工期較緊。

4.2 支護(hù)方案的優(yōu)化選取

1）鋼板樁支護(hù)方案

鋼板樁圍護(hù)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(chǎng)地質(zhì)上軟下硬，鋼板樁無(wú)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(huì)影響施工，所以在該基坑支護(hù)過(guò)程中不考慮鋼板樁圍護(hù)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(hù)壁，機(jī)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(diǎn)是整體性能好，擋水功能強(qiáng)，特別是在南方地區(qū)的基坑支護(hù)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(hù)類(lèi)型成本較高，對(duì)施工技術(shù)要求較嚴(yán)，另外在中風(fēng)化巖層中成槽較困難。改項(xiàng)目施工過(guò)程中在枯水期。因此，不必采用止水功能強(qiáng)但造價(jià)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(kāi)挖的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其剛度較大，適用于軟弱地層，但是鉆孔在中風(fēng)化巖層中的成孔速度較慢，施工的周期也較長(zhǎng)，很難做好接頭的防水，要采取一定的工程措施。該方案造價(jià)相對(duì)人工挖孔樁高。

4）人工挖孔灌注樁方案

該類(lèi)型的造價(jià)相對(duì)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(yàn)，特別對(duì)有較多地下管線較多的場(chǎng)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(jìn)行高壓定噴圍封防滲施工。成本要比連續(xù)墻低，施工的費(fèi)用也低。不必采用大型的機(jī)械，無(wú)打入樁的噪音，不會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)和擠壓給周?chē)�土體帶來(lái)危害。但是該支護(hù)類(lèi)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(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的確定

依照該項(xiàng)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(jì)對(duì)比方法，先試選了人工挖孔咬合樁支護(hù)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(kāi)挖時(shí)間長(zhǎng)，影響了施工的進(jìn)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(jìn)行架設(shè)，有利于縮短工期，還能夠重復(fù)利用，并且可以施加預(yù)應(yīng)力，能夠減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移。

參考文獻(xiàn)

[1] 余志成，施文華.地鐵深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社2003

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

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