基坑支護(hù)技術(shù)及安全問題分析

引 言  
　　 近幾年來，高層建筑的迅速興起，促進(jìn)了深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展。但是，現(xiàn)在的城市建筑間距很小，有的基坑邊緣距已有建筑僅數(shù)十米、甚至幾米，給基礎(chǔ)工程施工帶來很大的難度。 建筑物基坑支護(hù)與施工技術(shù)是一門從實(shí)踐中發(fā)展的技術(shù)。另外，原來的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)原則、運(yùn)算公式、施工工藝等，已不符合深基坑開挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，導(dǎo)致一些基坑工程出現(xiàn)事故，造成巨大的損失。因此，深基坑支護(hù)的安全問題工程技術(shù)人員應(yīng)予以高度重視。
　　1 深基坑支護(hù)存在的問題
　　支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中土體的物理力學(xué)參數(shù)選擇不當(dāng)，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的土壓力大小直接影響其安全度，但由于地質(zhì)情況多變且十分復(fù)雜，要精確地計(jì)算土壓力目前還十分困難，關(guān)于土體物理參數(shù)的選擇是一個非常復(fù)雜的問題，尤其是在深基坑開挖后，含水率、內(nèi)摩擦角和粘聚力三個參數(shù)是可變值，很難準(zhǔn)確計(jì)算出支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力。
　　1.2 基坑土體的取樣具有不完全性 在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，必須對地基土層進(jìn)行取樣分析，以取得土體比較合理的物理力學(xué)指標(biāo)，為較合理了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)首先要進(jìn)行地質(zhì)勘探，對所用地抽點(diǎn)鉆孔，因此，所取得的土樣具有一定的隨機(jī)性和不完全性。但是，地質(zhì)構(gòu)造是極其復(fù)雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實(shí)性。支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也就不一定完全符合實(shí)際的地質(zhì)情況，這就要在施工中根據(jù)遇到的具體情況處理。
　　1.3 基坑開挖存在的空間效應(yīng)考慮不周 深基坑開挖中大量的實(shí)測資料表明：基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩(wěn)，常常以長邊的居中位置發(fā)生，這是以深基坑開挖是一個空間問題。傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是按平面應(yīng)變問題處理的。對一些細(xì)長條基坑來講，這種平面應(yīng)變假設(shè)是比較符合實(shí)際的，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進(jìn)行空間問題處理前而按平面應(yīng)變假設(shè)設(shè)計(jì)時，支護(hù)結(jié)構(gòu)要適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)開挖空間效應(yīng)的要求。
　　1.4 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沽算與實(shí)際受力不符，目前，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算仍基于極限平衡理論，但支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力并不那么簡單。工程實(shí)踐證明，有的支護(hù)結(jié)構(gòu)按極限平衡理論設(shè)計(jì)計(jì)算的安全系數(shù)，從理論上講是絕對安全的，但有時卻發(fā)生破壞；有的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)雖然比較小，甚至達(dá)不到規(guī)范的要求，但在實(shí)際工程中卻滿足要求。保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全工作，除必須有合理的設(shè)計(jì)外，還需施工的密切配合，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求精心施工。任何超挖都使得支護(hù)結(jié)構(gòu)超載工作，必然導(dǎo)致嚴(yán)重后果，因此，施工前應(yīng)嚴(yán)密組織，編制施工組織設(shè)計(jì)。
　　2 基坑支護(hù)工程施工技術(shù)
　　2.1 放坡十錨噴網(wǎng)擋土墻支護(hù)施工技術(shù)
　　2.11 施工工藝流程挖土進(jìn)行修坡→封閉初噴→錨桿孔的定位→成孔→錨桿安放→錨孔灌漿→焊接加強(qiáng)筋及安裝鋼筋網(wǎng)→終噴。
　　2.12施工要求①采用Φ22鋼筋和48鋼管的桿體，Φ14拉筋的錨頭焊，Φ6@200雙向的面筋；②42.5R普硅水泥，水灰比為0.5，固結(jié)強(qiáng)度為20Mpa；③錨桿長5m，傾角5～15度，縱橫間距1.5m，錨桿孔徑Φ110mm；④噴射混凝土等級C25，厚l20mm。
　　2.13施工技術(shù)①錨噴工人在挖土修坡時要與挖土司機(jī)協(xié)同作業(yè)，視土質(zhì)決定挖土高度。分二次對本次挖土施工進(jìn)行挖土，人工修坡，為便于噴射混凝土作業(yè)，把坑壁盡量修整平順，挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高時，為盡快排除積水，在基坑的四周設(shè)置排水溝；②坡頂處理：在坡頂上每隔1.5m掛Φ6@200雙向鋼筋網(wǎng)，打長2mΦ22鋼筋的摩擦錨桿，外圍設(shè)置排水溝，并噴射混凝土；范圍在500mm范圍內(nèi)。③盡量采用干作業(yè)進(jìn)行成孔作業(yè)，采用人工洛陽鏟成孔，增加臨時穩(wěn)定性，增加土體和錨固體的摩擦力；④為增加錨固體與拉桿的握裹力，防止拉桿插入土體的時候不攪動土壁和產(chǎn)生過大撓度，確保桿體Φ22鋼筋安放在錨孔的中心，在每根錨體的底部每隔2m就設(shè)一由三根Φ6鋼筋組成的對中器；⑤采用32.5R普硅水泥將灌漿漿液制成純水泥漿，注漿管管口距孔底200mm，這是灌漿是的要求，注漿管在孔口返出水泥漿后方可拔出，并隨即補(bǔ)漿到孔口；⑥為加強(qiáng)筋節(jié)點(diǎn)壓錨頭，可焊接加強(qiáng)筋和安裝鋼筋網(wǎng)，但要在錨桿孔水泥漿有了一定強(qiáng)度之后；⑦噴射混凝土作業(yè)，混凝土由中砂、5-10mm細(xì)石、水泥組成，配合比1.5:2:1，混凝土終噴厚度l00mm。
　　3基坑支護(hù)施工的幾個關(guān)鍵安全技術(shù)
　　 保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全工作，除必須有合理的設(shè)計(jì)外，還需施工的密切配合，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求精心施工。任何超挖都使得支護(hù)結(jié)構(gòu)超載工作，必然導(dǎo)致嚴(yán)重后果，因此，施工前應(yīng)嚴(yán)密組織，編制專項(xiàng)施工方案，并根據(jù)要求達(dá)到一定規(guī)模要經(jīng)專家論證。
　　3.1 基坑土方開挖應(yīng)在降水排水施工完成且運(yùn)轉(zhuǎn)正常達(dá)到預(yù)期要求后方可進(jìn)行?；又車孛鎽?yīng)采取防水、排水措施，避免地表水滲入基坑周圍土體和流入坑內(nèi)?？觾?nèi)應(yīng)設(shè)置排水溝和集水井，及時抽除積水。
　　3.2 基坑開挖應(yīng)連續(xù)施工，盡量減少無支護(hù)暴露時間，開挖必須遵循“自上而下，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。利用錨桿做支護(hù)結(jié)構(gòu)時，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，及時進(jìn)行錨桿施工，而且必須待錨桿張拉鎖定后方可進(jìn)行下一步開挖。
　　3.3 基坑挖土?xí)r，要做好挖土機(jī)械、車輛的通道布置，安排好挖土順序等，不得在挖土過程中碰撞圍護(hù)結(jié)構(gòu)。并做好機(jī)械上下基坑坡道部位的支護(hù)。
　　 3.4采用機(jī)械開挖時，為保證基坑土體的原狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)預(yù)留150～300mm原土層，由人工挖掘修整?；娱_挖完畢后，應(yīng)及時清底驗(yàn)槽并鋪設(shè)墊層，以防止暴曬和雨水浸刷破壞原狀結(jié)構(gòu)。如果基底超挖，應(yīng)用素混凝土回填或夯實(shí)回填，使基底土承載性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　 3.5基坑周邊設(shè)圍護(hù)欄桿和安全標(biāo)志，嚴(yán)禁從坑頂扔拋物體?？觾?nèi)應(yīng)設(shè)安全出口便于人員撤離。所有機(jī)械行駛、停放要平穩(wěn)，坡道應(yīng)牢固可靠，必要時進(jìn)行加固。、
　　 3.6土方機(jī)械嚴(yán)禁在離電纜1m距離以內(nèi)作業(yè)。機(jī)械運(yùn)行中，嚴(yán)禁接觸轉(zhuǎn)動部位和進(jìn)行檢修：在修理工作裝置時，應(yīng)使其降到最底位置，并應(yīng)在懸空部位墊上墊土。
　　 3.7挖掘機(jī)正鏟作業(yè)時。其最大開挖高度和深度不超過機(jī)械本身性能的規(guī)定。反鏟作業(yè)時，履帶距工作面邊緣距離應(yīng)大于1.5m。
　　4基坑支護(hù)施工技術(shù)在某綜合樓建筑工程中的應(yīng)用
　　4.1概述
　　4.11基坑支護(hù)體系及重要性基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的首要工作是合理選擇基坑支護(hù)體系，應(yīng)根據(jù)不同支護(hù)型式的造價、特點(diǎn)及地質(zhì)條件，周邊環(huán)境的要求等綜合確定。通常當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好，而且周邊環(huán)境要求也不高時，可以采用像土釘墻等的柔性支護(hù)；如果周邊環(huán)境要求高，應(yīng)采用像排樁或地下連續(xù)墻這樣較剛性的支護(hù)型式，以控制水平位移。對于支撐的型式也一樣，當(dāng)周邊環(huán)境要求較高，地質(zhì)條件較差時，采用內(nèi)支撐型式會比較好，因?yàn)椴捎缅^桿會影響周邊環(huán)境的安全且易造成周邊土體的擾動；當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件特別差，周邊環(huán)境要求較高，基坑深度較深時，可采用最強(qiáng)的支護(hù)型式，地下連續(xù)墻加逆作法。保證周邊環(huán)境的安全在基坑支護(hù)中是最重要的。
　　4.12地質(zhì)條件該工程施工場地非常狹小，且緊鄰主要馬路。該綜合樓的結(jié)構(gòu)為框架剪力墻。地下一層，地下室層高4.5m，地上21層，樁基承臺式基礎(chǔ)，抗震設(shè)防烈度為七度，建筑物基坑深度為5m，是自然地面到地下室底板素的混凝土墊層。在勘探深度范圍內(nèi)擬建場地，地層由十三個亞層和礫砂混卵石、淤泥、粘土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、硬殼層粘土、雜填土等九個工程地質(zhì)層組成，關(guān)系到本工程開挖和基坑支護(hù)的土層為：①回填土：由粘性土、磚瓦礫混砂土、碎塊石等組成，雜色，局部分布有生活垃圾，成分復(fù)雜，土性呈濕、稍密，均一性差，全場分布，0.29～5.30m為其層頂高程，0.4～4.1m為層厚。②粘土：可～軟塑，含少量腐植物和鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，為灰黃、灰色，底部向淤泥過渡，局部分布，1.90～4.20m為其層頂高程，0.30～2.10m為層厚。③-1淤泥：流塑，含零星腐植物、貝殼碎片，成青灰色，有不均勻粉細(xì)砂薄層夾雜，全場分布，局部含量較高。
　　4.2土方開挖工程施工技術(shù)措施
　　4.21土方開挖前，施工測量定位及基坑平面圖的繪制所依據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)和設(shè)計(jì)圖紙是市測繪大隊(duì)提供的。
　　4.22利用機(jī)械化施工進(jìn)行土方開挖，用3部1.2-1.4m3反鏟挖掘機(jī)來完成；人工配合完成地梁基底土方修整、承臺及機(jī)械達(dá)不到部位的工作。
　　4.23為基坑邊坡的安全有保障，基坑開挖采取循序漸進(jìn)、先邊坡支護(hù)后基礎(chǔ)土方、先淺后深措施。
　　4.24由10部自卸汽車來完成土方運(yùn)輸，汽車司機(jī)在運(yùn)輸過程中必須服從指揮，按指定地點(diǎn)卸土，必須嚴(yán)格按照所指定的施工通道行駛。
　　4.25開挖深度在土方開挖時應(yīng)嚴(yán)格控制，跟蹤測量并做好記錄，及時匯報(bào)開挖深度的情況，配合挖掘機(jī)挖土作業(yè)，是測量人員的責(zé)任。
　　4.26碰撞水泥攪拌樁在土方開挖時要避免，在樁周圍500mm左右人工配合挖土。
　　5結(jié)束語
　　 建筑基坑的開挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)是一個系統(tǒng)工程，涉及工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、廠程結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工工藝和施工管理等多方面。它是集上力學(xué)、水力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等于一體的綜合性學(xué)科。支護(hù)結(jié)構(gòu)又是由若干具有獨(dú)立功能的體系組成的整體。正因如此，無論是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是施工組織都應(yīng)當(dāng)從整體功能出發(fā)，將各組成部分協(xié)調(diào)好，才能確保它的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。