組合支護(hù)技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用探討

　　引言
　　高層建筑和地下空間拓展的不斷發(fā)展，促使基坑的體量和深度不斷刷新記錄，原有的基坑支護(hù)方式已經(jīng)難以適應(yīng)不斷出現(xiàn)的深基坑支護(hù)需求。深基坑支護(hù)相比較于普通基坑，其支護(hù)形式、安全等級、風(fēng)險(xiǎn)防控、支護(hù)造價(jià)大幅提升，甚至在某些建筑項(xiàng)目中，深基坑支護(hù)效果和支護(hù)可靠性已經(jīng)是限制建筑工程開發(fā)和工程質(zhì)量的決定性因素，因此，深基坑支護(hù)需要重點(diǎn)關(guān)注。
　　2   深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本標(biāo)準(zhǔn)
　　第一，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)需要具備基本的抗變形能力。抵抗基坑開挖后基坑側(cè)壁的土壓力和水壓力是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)基本作用。對于深基坑而言，隨著開挖深度的增加，支護(hù)結(jié)構(gòu)需要承受的壓力成倍增加，為了保證基坑的安全，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)必須具備基本的抗變形能力或者變形必須在可控范圍內(nèi)，絕對不能發(fā)生支護(hù)結(jié)構(gòu)損壞和基坑邊坡失穩(wěn)的情況。
　　第二，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)必須控制基坑開挖對周邊環(huán)境產(chǎn)生的不利環(huán)境效應(yīng)。建筑密度與一個地區(qū)的人口密度以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平成正比，絕大多數(shù)深基坑出現(xiàn)在城市中心位置，其社會影響不僅在基坑自身，也與周邊環(huán)境息息相關(guān)。深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，要適應(yīng)基坑周圍土體及地下水因基坑開挖引起的引力變化，控制應(yīng)力變化可能帶來的破壞性變形，最大限度保護(hù)建設(shè)項(xiàng)目影響半徑內(nèi)的建（構(gòu)）筑物、市政管線、道路、河流等，避免深基坑施工帶來的周邊環(huán)境糾紛。
　　第三，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)要有一定的安全儲備應(yīng)對地下的不確定性。雖然支護(hù)結(jié)構(gòu)多為臨時性結(jié)構(gòu)，出于建設(shè)成本考慮，設(shè)計(jì)時不會像建筑主體結(jié)構(gòu)一樣預(yù)留足夠的安全儲備，但是地下世界充滿了未知性，依靠相關(guān)勘察工作無法對地下情況作出全面的判斷，尤其是對某些分布范圍小，但又剛好出現(xiàn)在控制性層面的不利地層，往往很難準(zhǔn)確揭露。而且支護(hù)結(jié)構(gòu)施工時，受施工單位人員技術(shù)水平和管理水平影響，支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量也會有差異?？紤]到這些不利因素的影響，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，必須留出一定的安全儲備，畢竟安全無小事。
　　3   建筑工程深基坑施工中常見組合支護(hù)技術(shù)
　　組合支護(hù)技術(shù)是指將兩種或兩種以上支護(hù)方式結(jié)合起來，共同發(fā)揮基坑支護(hù)作用的支護(hù)方式，這種組合往往是由項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)、周邊環(huán)境、地質(zhì)情況、項(xiàng)目工期及投資預(yù)算等因素綜合決定的，在不同的建設(shè)項(xiàng)目中，支護(hù)方案需要考慮的側(cè)重點(diǎn)不同。但是總體而言，深基坑的組合支護(hù)主要由圍護(hù)體系和支撐體系兩部分構(gòu)成。
　　3.1   排樁與鋼管內(nèi)支撐結(jié)合的支護(hù)體系
　　排樁支護(hù)是當(dāng)先運(yùn)用最多，也是相對較成熟的圍護(hù)體系。當(dāng)前運(yùn)用較多的樁型是水泥土攪拌樁、鋼管樁、鉆孔灌注樁。其中鉆孔灌注樁經(jīng)過多年的發(fā)展，在我國運(yùn)用比較普遍。鉆孔灌注樁強(qiáng)度高，適用地層廣，施工噪音小，施工沒有振動，不會出現(xiàn)擠土現(xiàn)象。但是由于鉆孔灌注樁施工時多采用跳樁法進(jìn)行，相鄰樁施工間隔要在24h以上，樁體之間連續(xù)性較差，甚至在某些特殊地區(qū)，地層各向異性明顯，鉆孔灌注樁的垂直度難以保證，導(dǎo)致開挖后會發(fā)現(xiàn)樁與樁之間開叉，這更加加大了樁體之間的空隙，導(dǎo)致灌注樁排樁的止水性變差，在高水位地區(qū)，往往要在灌注樁排樁外側(cè)施工水泥土攪拌樁或高壓旋噴樁作為單獨(dú)的止水帷幕輔助鉆孔灌注樁完成對基坑的圍護(hù)。水泥土攪拌樁雖然止水性較好，但是其強(qiáng)度相對較低，雖然可以采用型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁（SMW工法），但受限于當(dāng)前的施工控制技術(shù)和施工設(shè)備限制，難以滿足深、大基坑的圍護(hù)需要。
　　鋼管內(nèi)支撐隨著鋼結(jié)構(gòu)工藝的成熟，已經(jīng)頻繁出現(xiàn)在深基坑的支護(hù)中。鋼管內(nèi)支撐，其自身重量輕，施工速度快，安裝驗(yàn)收完成即可開始下一步的土方開挖，不存在支撐養(yǎng)護(hù)時間。而且鋼管可重復(fù)使用，大大降低了施工成本。同時，在鋼支撐安裝時，可在支撐上安裝支撐應(yīng)力監(jiān)測裝置和千斤頂，這樣不僅能夠隨時監(jiān)測支撐體系的受力情況，評判支護(hù)體系的安全性，而且還能根據(jù)需要對鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力或者在支撐軸力衰減后，及時進(jìn)行補(bǔ)壓，大大提升了支撐體系的可控化，甚至在安裝自動檢測設(shè)備和自動加壓設(shè)備后，可以極大提升基坑監(jiān)測的智能化。3.2   樁錨支護(hù)體系
　　樁錨支護(hù)體系主要包含排樁、錨桿（索）、腰梁、冠梁等構(gòu)件，它們通過相互作用、相互影響來構(gòu)成一個受力整體，其中排樁、錨桿（索）是主要的受力構(gòu)件。排樁主要是鉆孔灌注樁。作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鉆孔灌注樁，一般都采用大樁徑，有時為了提高排樁的抗剪能力同時避免太大樁徑帶來的施工難度，會設(shè)計(jì)成雙排樁，且考慮到樁體所受剪力在不同開挖深度的差異，一般都會通過提高局部配筋量來提升樁體的抗剪強(qiáng)度。錨桿（索）施工主要在樁體之間斜向成孔，一般不允許在樁體之上開孔，將錨桿（索）打入到穩(wěn)定地層，端部與腰梁錨固，通過張拉對錨桿（索）施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力作用在排樁上，阻止排樁的水平位移。樁錨支護(hù)技術(shù)的實(shí)施對地層要求較高，要求施工地域土質(zhì)緊密，在軟土環(huán)境下效果則會不理想。
　　3.3   水泥土攪拌樁、地下連續(xù)墻與混凝土內(nèi)支撐結(jié)合的支護(hù)體系
　　地下連續(xù)墻適用于絕大多數(shù)地層，在砂層中，也可以通過用水泥土攪拌樁預(yù)加固槽壁的方法來提高地下連續(xù)墻的成槽質(zhì)量。原理上，地下連續(xù)墻不存在基坑深度限制，可以作為所有基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，但考慮到性價(jià)比，一般用于15m以上的深、大基坑支護(hù)。相比鉆孔灌注樁，雖然地下連續(xù)墻的造價(jià)較高，但其可靠性和止水性有很大提升，而且施工工期也可縮短25%以上。地下連續(xù)墻施工時，可在地下連續(xù)墻鋼筋籠上預(yù)留埋件（筋），以便基坑開挖后內(nèi)支撐的施工。對于某些地下結(jié)構(gòu)而言，地下層層高較大，當(dāng)層高基本接近于基坑支撐縱向間距時，內(nèi)支撐優(yōu)先考慮混凝土支撐，此時，可以將混凝土支撐與地下結(jié)構(gòu)梁結(jié)合起來，合二為一，既省去了混凝土支撐拆撐的麻煩和安全風(fēng)險(xiǎn)，又節(jié)約了材料，省去了結(jié)構(gòu)梁的施工時間和養(yǎng)護(hù)時間。 　　3.4   地下連續(xù)墻與旋噴錨索結(jié)合的支護(hù)體系
　　當(dāng)前，土地愈發(fā)緊張，尤其是城市黃金地段，用地成本節(jié)節(jié)攀升，如何最大化利用土地已成為城鎮(zhèn)土地商業(yè)開發(fā)的重要命題。通過多年的實(shí)踐比較，地下連續(xù)墻在城市建設(shè)中可以最大化提高土地利用率。地下連續(xù)墻不僅是一種極為可靠的深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，而且還能作為止水帷幕以及地下建筑外墻使用，“三墻合一”的優(yōu)勢可以節(jié)省很多的地下空間，同時，在基坑開挖時不用再考慮基坑放坡，能夠有效提高施工場地利用率。地下連續(xù)墻施工時，在墻體上預(yù)留孔洞，然后進(jìn)行旋噴錨索施工，通過腰梁將地下連續(xù)墻與錨索結(jié)合在一起，大大提升支護(hù)體系的可靠性，同時避免了其他支撐形式對基坑土方開挖的影響，提升土方開挖效率。這種地下連續(xù)墻與旋噴錨索結(jié)合的支護(hù)體系不存在拆撐的問題，可以加速地下結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度，同時這種支護(hù)體系可以長時間有效，比較適合建設(shè)工期較長的深基坑施工。
　　4   深基坑組合支護(hù)體系的選擇
　　基坑的支護(hù)體系選擇一直以來都是一個難題，國內(nèi)外也沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。《深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊》中，把基坑支護(hù)方法的選擇原則簡單概括為“安全、經(jīng)濟(jì)、方便施工、因地制宜”，《基坑工程手冊》中根據(jù)基坑開挖的深度和項(xiàng)目所屬地區(qū)，列了一個方案選擇表。而在實(shí)際操作過程中，各地又因?yàn)楫?dāng)?shù)厥┕すに嚨某墒烨闆r，地質(zhì)情況，甚至當(dāng)?shù)貙＜医M的偏好等形成了具有地方特色的基坑支護(hù)方案選擇流程。
　　通過大量實(shí)踐，本人總結(jié)了以下幾點(diǎn)，希望在基坑支護(hù)方案選擇問題上能有所幫助。
　?。?）收集勘察報(bào)告和建設(shè)單位相關(guān)要求，提取可能影響基坑支護(hù)方案選擇的主要數(shù)據(jù)和因素。
　?。?）充分參考當(dāng)?shù)赝惞こ添?xiàng)目的成功案例。成功的案例必定是最適應(yīng)當(dāng)?shù)卮蟮牡刭|(zhì)情況和當(dāng)?shù)氐氖┕に疁?zhǔn)。
　?。?）確定初選方案。根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目所處環(huán)境、建設(shè)單位對基坑支護(hù)的要求、基坑幾何尺寸、基坑安全等級、勘察資料和相關(guān)規(guī)范，制定基坑檢測項(xiàng)目，提出基坑變形監(jiān)測控制參考值，初步確定至少三個基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式。
　?。?）基坑支護(hù)方案綜合評定。將基坑支護(hù)初選方案，分別按照綜合造價(jià)、施工工期、工藝成熟度、支護(hù)系統(tǒng)先進(jìn)性、場地需求、支護(hù)結(jié)構(gòu)的再利用比例、支護(hù)施工對環(huán)境的影響、支護(hù)結(jié)構(gòu)對后續(xù)施工的影響，對各項(xiàng)進(jìn)行量化評分，然后將各項(xiàng)評分分別加權(quán)加和，各項(xiàng)權(quán)重分別為0.3、0.25、0.15、0.05、0.05、0.1、0.05、0.05。
　　（5）確定優(yōu)選方案。根據(jù)三個支護(hù)方案的綜合評定結(jié)果，得分最高的可擬定為優(yōu)選方案。
　　（6）確定最終方案。將優(yōu)選方案提交專家組評審，根據(jù)專家評審意見，對方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，確定最終方案。
　　5   深基坑支護(hù)施工過程中出現(xiàn)的問題和解決措施
　　5.1   基坑的降水和止水問題
　　隨著基坑開挖深度的不斷增加，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所面臨的地下水文環(huán)境也會愈發(fā)繁雜，特別是深基坑，基本都要面對基坑降水和止水問題。通過對以往基坑安全事故的調(diào)查分析，因地下水處置不當(dāng)引起的基坑安全問題占比很高。在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后，基坑土方開挖前，必須制定專業(yè)的基坑降水和止水方案，特別是鉆孔灌注樁等止水性較差的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，必須施工止水帷幕?；咏邓畱?yīng)在土方開挖之前展開，隨時監(jiān)測地下水位變化情況，當(dāng)?shù)叵滤惶?，超過控制值時，為了避免對周圍建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生不利影響，必須利用回灌井進(jìn)行地下水回補(bǔ)，使水位保持在允許范圍內(nèi)。同時基坑開挖時，要儲備足夠的堵漏材料，以免止水帷幕漏水，影響基坑土方開挖，甚至沖毀基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
　　5.2   基坑變形檢測和變形控制
　　基坑變形監(jiān)測是守護(hù)基坑安全的屏障，要按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，按時完成。深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形是必然的，但變形必須控制在合理范圍內(nèi)。一旦發(fā)現(xiàn)變形超過預(yù)警值，必須采取措施對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固和補(bǔ)強(qiáng)，必要時，要撤離基坑內(nèi)及基坑周邊的施工人員和設(shè)備，待確定安全后再恢復(fù)施工。
　　5.3   基坑超挖和挖土過快問題
　　深基坑土方開挖要循序漸進(jìn)，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)深度和規(guī)范要求逐步開挖，要給支護(hù)結(jié)構(gòu)留出足夠的時間適應(yīng)因土方開挖引起的應(yīng)力調(diào)整。每一層土方開挖完成后，要及時進(jìn)行支撐系統(tǒng)的施工，對于混凝土支撐和錨索（桿），必須保證強(qiáng)度和預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)要求后才能開始下一層土的開挖。
　　5.4   不按設(shè)計(jì)方案施工
　　按圖施工是基本要求，但是有些施工人員盲目迷行經(jīng)驗(yàn)，心存僥幸心理，不顧工程安全，怎么施工方便就怎么干，私自修改設(shè)計(jì)，給深基坑支護(hù)體系留下了安全隱患，甚至造成安全事故。深基坑支護(hù)體系施工，必須選擇具備相應(yīng)資質(zhì)的單位，要加強(qiáng)施工人員安全教育和提升質(zhì)量意識，提高施工組織管理水平，確保支護(hù)體系的施工質(zhì)量。
　　隨著科技的發(fā)展和工程實(shí)踐的深入，深基坑的支護(hù)形式將進(jìn)一步完善和改進(jìn)，深基坑的組合支護(hù)方案也將更加多元化，如何根據(jù)特定的工程要求，選擇最優(yōu)的組合支護(hù)方案，還需要我們繼續(xù)探索。