巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工探究

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進(jìn)行巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工前，要加強(qiáng)對場地的地質(zhì)條件和周圍環(huán)境的了解、認(rèn)識，充分做好資料的搜集工作，根據(jù)當(dāng)?shù)氐闹ёo(hù)經(jīng)驗(yàn)，確定經(jīng)濟(jì)合理的深基坑支護(hù)形式和施工方案，全面解決施工中所存在的問題，加強(qiáng)技術(shù)支持和管理力度，從而使巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工得到全面的提升，滿足工程建設(shè)的需求，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

一、深基坑支護(hù)的概述

近幾年，建設(shè)工程中的基坑支護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為系統(tǒng)性的工作模式，比較常見的施工技術(shù)有排樁支護(hù)技術(shù)、攪拌墻支護(hù)技術(shù)和土釘支護(hù)技術(shù)。其中土釘支護(hù)技術(shù)因其施工簡單、周期短、成本低而被廣泛應(yīng)用。一般情況下，基坑支護(hù)系統(tǒng)由于功能的不同，所對應(yīng)的施工方案也存在著較大的差異，在實(shí)際支護(hù)時(shí)需要根據(jù)周邊的自然條件以及地質(zhì)情況選擇重要的維護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)還需要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)在后續(xù)使用時(shí)的一些位移問題。為了使基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工得到充分的保證，需要做好巖土工程的勘察工作，以提高設(shè)計(jì)施工與周圍環(huán)境的相互協(xié)調(diào)。在基坑支護(hù)形式的選擇方面，要根據(jù)地質(zhì)條件、周邊環(huán)境及現(xiàn)場施工條件綜合確定，選擇單一性的支護(hù)結(jié)構(gòu)或者多種支護(hù)結(jié)構(gòu)組合的支護(hù)形式，以此來提高支護(hù)的效果及水平。在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，如果采用懸臂式或土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，除考慮穩(wěn)定性以外還應(yīng)注意水平位移對周邊環(huán)境的影響；如果采用錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)；如采用截水帷幕止水，除考慮對周邊環(huán)境的影響外，應(yīng)采用適宜的工法以達(dá)到預(yù)期效果。施工采用正作法開挖時(shí)，需要遵循先上后下的原則，按照設(shè)計(jì)工況層次性的開挖來保證基坑的安全。施工中需要加強(qiáng)對整個支護(hù)過程的全面監(jiān)督管理，進(jìn)行全方位的變形監(jiān)測，達(dá)到安全使用的效果。基坑支護(hù)施工完成后，應(yīng)立即進(jìn)行基槽底部的清理工作，并及時(shí)鋪設(shè)素混凝土墊層，防止突如其來的暴雨浸泡地基土。地下主體結(jié)構(gòu)施工過程中，做好基槽周邊防排水工作，防止基坑周邊水流入基槽內(nèi)。當(dāng)基槽內(nèi)積水時(shí)，應(yīng)及時(shí)把水排出基槽，避免主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)上浮引起梁、板、柱、墻開裂，造成不必要的損失。

二、深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工中所存在的問題

巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工成功的案例比較多，但從實(shí)施效果來看，一些基坑支護(hù)工程未達(dá)到相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求，存在著一些問題，因此當(dāng)前需要分析以往工程中所暴露的問題和不足，以提高深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工水平，從而推動我國建設(shè)工程中基坑支護(hù)行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。從整體上看，在深基坑工程中，存在的問題主要有以下幾個方面。

1.未充分重視勘察工作對基坑支護(hù)的影響

為保障支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固地發(fā)揮性能，應(yīng)全面了解場地的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，充分認(rèn)識基坑邊坡巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)，因此在勘察階段要采用科學(xué)規(guī)范全面的勘察手段，從而為后續(xù)的設(shè)計(jì)施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。勘察階段，在獲取巖土體性狀的真實(shí)性、可靠性等方面存在諸多問題，比如勘察手段單一，僅為滿足相關(guān)規(guī)范、審圖要求，未采用多種測試手段綜合分析評價(jià)確定設(shè)計(jì)參數(shù)；現(xiàn)場取樣不規(guī)范、不標(biāo)準(zhǔn)，存在隨意性，不能綜合的反映巖土體的性狀；原位測試、土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)作假，技術(shù)人員為滿足數(shù)量要求，隨意編寫，無任何參考價(jià)值。水文地質(zhì)條件是勘察工作的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，尤其是地形地貌比較復(fù)雜的場地，不但巖土體結(jié)構(gòu)特征比較復(fù)雜，水文條件隨季節(jié)性的變化致使空間的分布不均，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行專門的水文地質(zhì)勘察，以滿足工程需求。如在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工前未充分重視巖土工程勘察工作，不能保證勘察成果資料的真實(shí)性、可靠性和全面性，那么會使后續(xù)設(shè)計(jì)和施工無法順利實(shí)施。

2.設(shè)計(jì)未充分考慮支護(hù)體系的整體作用和支護(hù)環(huán)境

在進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工時(shí)，并未考慮整個開挖的條件，難免會對后續(xù)建設(shè)造成一定的影響。在工程建設(shè)中，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊土體的變形會隨著時(shí)間的推移而有一定的發(fā)展，同時(shí)也和基坑開挖的形狀、大小及深度有著密切的關(guān)系。在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員未能充分地考慮時(shí)間效應(yīng)和空間效應(yīng)，對支護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力、整個支護(hù)體系變形的協(xié)調(diào)、周邊環(huán)境的影響等不能全面的認(rèn)知，使得支護(hù)體系不能有效地融入整個工程環(huán)境中，無法充分發(fā)揮作用，這些在設(shè)計(jì)中欠考慮的問題，使得實(shí)際的施工效果不盡人意，未能達(dá)到正常的使用功能，影響后續(xù)建設(shè)工程的進(jìn)行。

3.基坑支護(hù)施工管理及質(zhì)量不滿足要求

在基坑開挖支護(hù)過程中，經(jīng)常會由于管理人員或施工人員的不到位，或是技術(shù)交底工作的不足，而存在著嚴(yán)重的問題，并且在施工過程中又受到多種因素的影響，存在不按設(shè)計(jì)工況開挖支護(hù)、超挖、不及時(shí)支護(hù)、上步工序未達(dá)到設(shè)計(jì)要求即進(jìn)行下步施工、偷工減料等問題，影響基坑穩(wěn)定性和安全性。

三、巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工的策略

1.設(shè)計(jì)方面

（1）選擇正確的深基坑支護(hù)方式。排樁、雙排樁在深基坑支護(hù)工程中較為常見，該種支護(hù)形式多采用鋼筋混凝土灌注樁或預(yù)應(yīng)力管樁等，在設(shè)計(jì)時(shí)需要加強(qiáng)對場地條件的全面了解和分析，選擇合理的樁型及樁參數(shù)。當(dāng)水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，存在地表水或淺埋的地下水時(shí)，還需要進(jìn)行防水、止水、排水設(shè)計(jì)，尤其在地質(zhì)條件較差和周邊地表物較多的地區(qū)要配合地下連續(xù)墻的方式來起到良好的支撐作用，從而使得深基坑結(jié)構(gòu)能夠具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性，為后續(xù)施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)（圖1）。（2）土釘墻支護(hù)。土釘墻支護(hù)相對來說是一種較為傳統(tǒng)的施工技術(shù)，較早地應(yīng)用于基坑支護(hù)工程中，總結(jié)了大量的工程經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。實(shí)際上土釘墻作為一種應(yīng)用最廣泛的支護(hù)體系，設(shè)計(jì)理論尚不完善，還沒有完整的使用結(jié)構(gòu)分析方法，其中工作狀況下土釘?shù)睦Α⒚鎸拥氖芰Α⑽灰频挠?jì)算都未解決，通過一些構(gòu)造措施和經(jīng)驗(yàn)方法來滿足基坑的安全和穩(wěn)定性。土釘墻支護(hù)一般應(yīng)用于周邊環(huán)境簡單、對變形要求不高的12m以下的基坑，并且作為臨時(shí)支護(hù)，一般使用周期不超過1年。土釘墻支護(hù)既可以在支護(hù)體系中獨(dú)立使用，也可結(jié)合其他支護(hù)結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用，如預(yù)應(yīng)力錨桿、水泥土墻、微型樁，選擇其中一種或兩種共同作用，提高實(shí)際的支護(hù)效果，滿足工程需求（圖2）。（3）錨桿支護(hù)。該支護(hù)方式可以有效地加固巖土體，控制基坑的變形，減小基坑坍塌的概率。在實(shí)際工程中多是結(jié)合土釘墻、排樁共同作用，形成復(fù)合土釘墻或樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。錨桿支護(hù)需要更加開闊的施工空間，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差、周邊環(huán)境復(fù)雜，如有高靈敏度軟土、地下水豐富且分布不均、周圍有采用樁基礎(chǔ)或復(fù)合地基的建筑物等，應(yīng)考慮其適用性。錨桿通過施加預(yù)應(yīng)力有效地控制變形，施工時(shí)通過二次注漿或多次注漿使水泥漿液在錨固段周邊土體中滲透、擴(kuò)散形成水泥土，提高了土體的抗剪強(qiáng)度和與土體的摩擦力，其中摩擦力分布的設(shè)計(jì)理論假定是均勻分布，因此應(yīng)控制錨桿的間距，避免群錨效應(yīng)，一旦無法避免時(shí)，錨固力應(yīng)進(jìn)行折減。錨桿通過張拉試驗(yàn)及在粘土和軟弱土中的蠕變試驗(yàn)得到的檢測數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)人員，當(dāng)不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

2.巖土體物理力學(xué)參數(shù)的選擇

科學(xué)合理的選擇物理力學(xué)參數(shù)在設(shè)計(jì)中尤為重要，也是保證支護(hù)結(jié)構(gòu)本身安全的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)前應(yīng)仔細(xì)研究分析勘察報(bào)告，確定參數(shù)時(shí)應(yīng)全面了解地層情況、分析土工試驗(yàn)及原位測試數(shù)據(jù)，并結(jié)合勘察單位提供的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)建議值，綜合確定適用于本工程的設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.施工方面

（1）重視基坑變形的監(jiān)測。在深基坑支護(hù)施工期間，加強(qiáng)對基坑變形的監(jiān)測，避免過大變形對后續(xù)施工的影響。對監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行多方面分析，既要分析局部變形的影響，也要考慮基坑整體的變形協(xié)調(diào)。當(dāng)開挖和支護(hù)的過程中變形有較大的發(fā)展趨勢時(shí)，及時(shí)停工，分析勘察和設(shè)計(jì)的因素，應(yīng)分析在開挖和支護(hù)施工過程中的一些問題和偏差，提出有效地改進(jìn)措施，在后續(xù)的施工中及時(shí)采取適宜的工序和工藝，并加強(qiáng)施工管理，從而達(dá)到理想的效果。（2）控制好基坑支護(hù)的施工質(zhì)量。如深基坑支護(hù)工程存在較為嚴(yán)重的施工質(zhì)量問題，不僅影響后續(xù)建設(shè)工作的有序進(jìn)行，甚至危及施工人員的生命安全，因此需要加強(qiáng)對基坑支護(hù)施工的全過程控制。在施工之前需要充分了解場地及其附近的地質(zhì)情況及周圍建（構(gòu)）筑物情況，減小對周邊環(huán)境的影響。施工時(shí)應(yīng)按圖施工，堅(jiān)持分層開挖、分層支護(hù)的原則，盡量縮短基坑開挖后邊坡暴露時(shí)間，同時(shí)應(yīng)遵循信息化施工原則，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，如地層與勘察報(bào)告不符、基坑上部管線漏水等，施工單位應(yīng)及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)人員按實(shí)際情況調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)重新核算，并采取有效措施，保證基坑的安全和正常使用。施工過程中還要設(shè)置相應(yīng)的排水系統(tǒng)，防止生活用水、雨水侵蝕邊坡，冬季施工應(yīng)做好防凍措施。施工過程控制屬于非常重要的環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在施工中如果存在一些問題，雖然后期可以采取補(bǔ)救措施，但是也很難達(dá)到預(yù)期的效果，因此需要加強(qiáng)全面的質(zhì)量監(jiān)管。

四、結(jié)語

在進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工時(shí)，需要充分了解場地的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及周圍環(huán)境因素，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，選擇經(jīng)濟(jì)合理的深基坑支護(hù)形式和施工方案，加強(qiáng)對整體施工過程的全面監(jiān)管，并采用信息化設(shè)計(jì)施工，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)反饋溝通，優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)和施工方案，提高施工質(zhì)量和基坑的安全。

作者:關(guān)鵬 單位:河北建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司