淺談深基坑支護技術(shù)研究

隨著城市的發(fā)展，建筑可用的土地也在日益減少，呈不斷下降的趨勢。而且隨著土地資源餓稀缺，低價也在不斷的上漲之中。這就不得不讓人們對于土地資源進行重新的規(guī)劃和整體的考慮。更加充分的去利用這些土地，在這方面，人們更多考慮的就是地上和地下的空間，從這兩個方面進行有效的發(fā)掘和開展。比如建筑商們需要增加建筑總高度和地下室層數(shù)，這樣一來也使基礎(chǔ)埋深大大增加。在另外一個方面，我們知道由于建筑高度的增加，必然的它會使得水平荷載(如風荷或地震力)引起的傾覆力矩也相應(yīng)的增加，所以，為減少建筑物的整體傾斜，防止傾覆和水平滑移，保障建筑工程的安全，我們就需要對基礎(chǔ)埋深也有較高的要求。當在較軟弱地基上修建高層建筑時更是要求基礎(chǔ)有較大埋深。所以，深基坑工程是近十多年來國內(nèi)巖土工程領(lǐng)域不能回避的問題之一。 S`]k>' l   
　　一、深基坑支護技術(shù)的安全性和必要性
　　 在工程項目的開發(fā)管理中必須加強安全的管理，特別是對建筑行業(yè)來說，安全問題和質(zhì)量問題更加顯得重要。深基坑支護技術(shù)作為一項系統(tǒng)性和科學(xué)性高度結(jié)合的技術(shù)，對于建筑行業(yè)的發(fā)展而言具有重要的意義，在工程的建設(shè)過程中，深基坑支護技術(shù)是對地下機構(gòu)的一個重要維護，對后續(xù)的工程建設(shè)起著重要的保護作用。
　　 在現(xiàn)在建筑工程中，基坑支護是施工的一個重要的保證。首先的一點就是保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑以及周邊環(huán)境的安全的主要防護工程，其主要是對基坑側(cè)壁采取的支擋、加固與保護措施。在近年來，隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，支護技術(shù)也相應(yīng)的需要在安全、經(jīng)濟、工期等方面達到更高的要求，在實際工程中采用的支護結(jié)構(gòu)型式也越來越多。所以，施工方在施工中為了能夠在基坑支護工程中采用最先進的技術(shù)，在經(jīng)濟合理的條件下，一定要全面的進行考慮，進一步確?；又苓吔ㄖ?、基坑開挖深度、基坑邊坡、道路和地下設(shè)施的安全，就必須要在綜合考慮場地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、降排水條件、地下室的要求、施工季節(jié)、支護結(jié)構(gòu)使用期限、周邊環(huán)境和周邊荷載等因素，因地制宜采用合理的支護形式和施工技術(shù)。
　　 通過深基坑支護技術(shù)的分析，并在實際的建設(shè)過程中進行有效的運用，這對于整個建設(shè)工程的發(fā)展來說意義重要，可以說為后續(xù)的整個工程建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)，提供了可靠的保障。也在一定程度上保證了工程建設(shè)的質(zhì)量，進而實現(xiàn)了安全生產(chǎn)和安全管理。由此可見進行深基坑的相關(guān)技術(shù)分析具有重要的意義，對于整個工程建設(shè)來說是十分必要的。
　　
　　二、基坑支護技術(shù)的相關(guān)分析
　　1.基坑支護結(jié)構(gòu)的基本型式
　　1.1樁墻結(jié)構(gòu)的分析
　　 通常在基坑開挖前，沿著基坑邊緣施工成排的樁，或者地下連續(xù)墻，與此同時也使其底端嵌入到基坑底面以下的結(jié)構(gòu)，這就是我們所說的樁墻結(jié)構(gòu)。我們在基坑的分層向下開挖的過程中，就需要在樁墻的表面設(shè)置好支點，在選擇支點型式時，還可以根據(jù)工程的需要而進行確定。在這方面我們一般可以采用內(nèi)支撐，當然也可以采用錨桿。因為受到樁墻結(jié)構(gòu)側(cè)壁上土的壓力的作用，所以，樁墻結(jié)構(gòu)的受力形式其實與梁板結(jié)構(gòu)是相似的，內(nèi)支撐可安裝具體結(jié)構(gòu)型式完成結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算。但是，錨桿一般是需要進行單獨的承載力設(shè)計計算。當然，如果這種結(jié)構(gòu)不用設(shè)置支點，那就是懸臂梁結(jié)構(gòu)，然而懸臂結(jié)構(gòu)一般只是適用于基坑深度較淺，而且周邊環(huán)境對支護結(jié)構(gòu)水平位移要求不高的情況。在現(xiàn)代建筑工程中常采用的樁墻結(jié)構(gòu)型式主要有：地下連續(xù)墻一錨桿結(jié)構(gòu)、排樁一內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)、排樁一錨桿結(jié)構(gòu)、地下連續(xù)墻一內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)等。樁的類型主要有各種工藝的沖孔樁、鉆孔樁、沉管樁或挖孔樁等。當攪拌樁內(nèi)插入型鋼時，也可以納入這種受力結(jié)構(gòu)型式。
　　1.2土釘墻結(jié)構(gòu)的分析
　　 一般來說最常用的土釘墻結(jié)構(gòu)，主要是在分層分段挖土的情況下，分層分段施做土釘和配有鋼筋網(wǎng)的噴射混凝土面層。在這過程中需要保證每一施工階段基坑的穩(wěn)定性，與此同時需要保證挖土與土釘施工是交叉作業(yè)。一般來說，要把土釘?shù)乃脚c豎向間距，要有一定的控制，而且要合理。其基本的受力特點是通過斜向土釘對基坑邊坡土體的加固，來進一步增加邊坡的抗滑力矩和抗滑力，以便能夠完全滿足基坑邊坡穩(wěn)定的要求，這種結(jié)構(gòu)往往會采用鉆孔中內(nèi)置鋼筋，然后在孔中注漿的土釘，坡面通常會用配有鋼筋網(wǎng)的噴射混凝土形成的土釘墻。
　　1.3重力式結(jié)構(gòu)分析
　　 一般來說，重力式的結(jié)構(gòu)對抗滑移和抗傾覆有著較高的要求，這是因為其可以在基坑側(cè)壁形成一個具有相當厚度而且重量的剛性實體結(jié)構(gòu)，這樣以來，就可以通過其重量來抵抗基坑的側(cè)壁土壓力。
　　1.4對于拱墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)分析。
　　 通常我們把基坑挖成弧形平面，比如圓形或者是橢圓形等，這也就是我們所說的拱墻結(jié)構(gòu)。同時沿基坑側(cè)壁的分層逆作鋼筋混凝土拱墻，也可以充分的發(fā)揮拱的作用，進而把垂直于墻體的土壓力進行轉(zhuǎn)換，變成拱墻內(nèi)的切向力。這樣以來，就可以充分的利用墻體混凝土的受壓強度。因為一般來說墻體內(nèi)力主要是壓應(yīng)力，所以我們需要把墻體厚度做薄些，因為在很多的時候，不用錨桿或者是內(nèi)支撐就完全可以滿足承載力和穩(wěn)定的要求。
　　1.5放坡的相關(guān)分析。
　　 我們把基坑挖成人工的邊坡，這是放坡的相關(guān)要求。但是也需要全面的考慮基坑的深度，因為基坑過深的話，我們就可以考慮分級放坡，與此同時還需要保證邊坡自身能夠穩(wěn)定。一般坡體需要選擇某種形式的護面進行保護。如果坡體還存有一定的地下水，那就必須要在坡面設(shè)置相應(yīng)的泄水孔，這樣就能夠減少水壓力對邊坡的負面和不利影響?？傊?，上述的幾種支護結(jié)構(gòu)的基本型式，都有著自己的受力特點和適用條件，所以這也需要設(shè)計和施工人員按照相關(guān)的技術(shù)標準和工程實際需要進行合理選擇。
　　2.應(yīng)掌握的基本技術(shù)資料
　　 為了確保基坑支護工程的質(zhì)量，在確定方案、設(shè)計和施工之前，相關(guān)部門需要組織設(shè)計、施工、監(jiān)理和建設(shè)單位的相關(guān)人員，對施工和設(shè)計需要掌握的技術(shù)資料進行分析研究，通過資料分析保證技術(shù)選擇的正確性。一般來說在深基坑支護施工中需要掌握的基本技術(shù)資料有：工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況；基坑周邊環(huán)境情況；擬建的建筑相關(guān)要求；施工條件；相關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程和當?shù)毓芾聿块T的有關(guān)規(guī)定；類似工程的調(diào)研等。下文主要對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境情況、擬建工程建筑、結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的相關(guān)要求這三個方面進行探討。
　　2.1工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件
　　 在這個環(huán)節(jié)中，地質(zhì)勘察單位擔負主要的責任，其在現(xiàn)場勘察、室內(nèi)試驗和編制勘察報告工作中，不僅需要滿足主體結(jié)構(gòu)的勘察，還需要有應(yīng)針性的對具體的基坑支護工程的特殊要求進行勘察。應(yīng)根據(jù)開挖深度及場地的巖土工程條件確定勘察范圍，排除環(huán)境限制無法實施的因素，需要在開挖邊界外，按照開挖深度的l-2倍范圍布置勘探點，如果是軟土層，那就需要擴大勘察范圍。如果遇到開挖邊界外無法布置勘探點，那就需要通過調(diào)查取得相應(yīng)的地質(zhì)資料。按照相關(guān)的基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，正常的勘察孔深度應(yīng)該是基坑深度的兩倍以上，如果遇到軟土地層，就需要穿越軟土層，如果地層分布均勻，那在勘探點間距上，可以控制在一定的范圍之間。假如地層變化起伏較大，那需要根據(jù)實際情況來增加密勘探點，以便能夠確定土層分布規(guī)律。
　　 如果遇到地下水，那就必須要查明各含水層的水位分布、性質(zhì)和各含水層的補給排瀉條件和水力聯(lián)系。分析施工過程中水位變化對支護結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的影響，需要以試驗得到各含水層的滲透系數(shù)和影響半徑為主要的依據(jù)。
　　2.2基坑周邊環(huán)境情況
　　 在建筑施工中，我們通常也會面臨一些突發(fā)的情況，諸如基坑開挖、降水和支護結(jié)構(gòu)位移等，都極有可能會引起地面沉降和水平位移，此時將會道路和地下管線，特別是對周邊建筑物造成極大的影響，而且地下管線、周邊建筑物地下室和基礎(chǔ)等，也會對支護結(jié)構(gòu)施工帶來很大的影響，比如說在錨桿或土釘成孔時，可能會遇到周邊建筑物地下室、基礎(chǔ)或地下管線，此時就不能繼續(xù)成孔。所以，需要在支護方案制定和設(shè)計的過程中，對周邊環(huán)境進行詳細調(diào)查，結(jié)合工程的技術(shù)要求，選擇科學(xué)合理的方案和施工措施，來盡可能的避免支護結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境的相互影響。周邊環(huán)境調(diào)查的內(nèi)容主要是包括以下幾個方面：
　　 1、支護結(jié)構(gòu)影響范圍內(nèi)建筑物的距離、層數(shù)、結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)型式和埋深、建筑物荷載和結(jié)構(gòu)使用狀況。
　　 2、基坑周邊所有的地下設(shè)施，包括供水管線、電力電訊管線、燃氣管線、污水雨水管線和熱力管線等的位置尺寸和使用性狀。
　　 3、場地周邊范圍內(nèi)的地表水匯流和排瀉情況，原有地下水管滲漏情況等。
　　 4、基坑周邊道路的距離和車輛載重情況。
　　2.3擬建工程建筑、結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的相關(guān)要求。在工程的建設(shè)過程中，為了確保建筑工程的支護結(jié)構(gòu)，與此同時也符合設(shè)計的相關(guān)要求，符合地下室正常施工的要求，在進行支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，我們就有必要考慮建筑物地下室的情況和相關(guān)要求。按照事先發(fā)現(xiàn)問題、協(xié)商解決的原則，盡量避免完成支護結(jié)構(gòu)施完后，才發(fā)現(xiàn)與主體結(jié)構(gòu)之間的矛盾，造成事后處理的被動的局面出現(xiàn)。設(shè)計前應(yīng)該考慮的因素主要包括這幾個方面：
　　 1、基坑邊緣尺寸應(yīng)保證建筑物地下室外墻、底板和承臺邊緣的尺寸及外墻模板安裝空間的要求。
　　 2、應(yīng)該考慮外墻防水作法來處理基坑邊緣與地下室外墻距離。
　　 3、在進行支撐、錨桿和腰梁的標高時，需要考慮與地下室各層樓板的關(guān)系、是否利用樓板結(jié)構(gòu)作為支撐、是否拆除錨桿和腰梁、拆除時間與樓層施工的關(guān)系等問題。
　　 4、支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計受力條件是否受靠近基坑邊的基礎(chǔ)或樁基的施工影響。
　　 5、地下室內(nèi)外管線接口位置的標高是否與支護結(jié)構(gòu)有矛盾；地下室車道出人口的支護措施。