深基坑主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工方法的研究

錢　暉　楊錦躍

摘要：目前基坑工程已成為工程界所關(guān)注的技術(shù)熱點(diǎn)和難點(diǎn)，成為近年來(lái)工程界中最為活躍的技術(shù)領(lǐng)域之一，是巖土工程最新發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。本文結(jié)合當(dāng)前深基坑施工技術(shù)的發(fā)展情況，對(duì)某城標(biāo)保護(hù)方案進(jìn)行了案例分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：基坑；圍護(hù)；施工

1 深基坑工程的特點(diǎn)

基坑越挖越深。城市的發(fā)展使得建筑物成本中地皮費(fèi)用的比例增加，同時(shí)為了滿足國(guó)家對(duì)于建筑物地下室及人防的要求，建筑投資者不得不向地下空間發(fā)展。

工程地質(zhì)條件不可選擇。城市建筑物選址的范圍受到整個(gè)城市整體規(guī)劃的制約，不可避免的會(huì)遇到地質(zhì)條件差的情況，這在沿海地區(qū)更為突出。

基坑周圍環(huán)境復(fù)雜。現(xiàn)在城市越發(fā)展，房屋和建筑物的密度越來(lái)越大，往往建筑物的基坑處于周圍高大建筑物環(huán)抱或者緊臨重要的市政設(shè)施，對(duì)于基坑的要求不僅保證自身的安全，更不能殃及池魚。

基坑支護(hù)型式多。擋土結(jié)構(gòu)有：挖孔樁、預(yù)制樁、鉆孔樁、攪拌樁、地下連續(xù)墻等，支撐拉錨結(jié)構(gòu)有：鋼管支撐、混凝土支撐、型鋼支撐、預(yù)應(yīng)力錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索、噴錨網(wǎng)支護(hù)等，及以上各種支護(hù)形式的綜合使用，各種方法不勝枚舉。

基坑工程事故多。造成基坑頻發(fā)事故的主要原因有：設(shè)計(jì)方面的原因，如計(jì)算模式的選擇、計(jì)算方法的選擇、參數(shù)的選取等；勘察方面的原因，如地質(zhì)資料和實(shí)際開(kāi)挖相差太大、鉆孔資料不詳細(xì)等；施工方面的原因，如管理不善、技術(shù)不到位、無(wú)資質(zhì)分包施工、檢查驗(yàn)收方面等。由于地下工程的特殊性，所以事故的避免要靠各方面的共同努力來(lái)進(jìn)行。

2 深基坑主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工

2.1 支護(hù)體系選擇的影響因素

基坑平面的幾何尺寸，開(kāi)挖深度，防水抗?jié)B要求；地下工程的類型、特點(diǎn)，建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)類型：場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件；基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受的土壓力、地面超載等因素；基坑周邊建筑物、道路、地下管線、市政設(shè)施、附近水域狀況及對(duì)基坑施工的特殊要求等；施工技術(shù)、降排水方法、施工作業(yè)設(shè)備、材料等對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的適用的可能性：根據(jù)可行性、安全性、工期、造價(jià)進(jìn)行綜合比較，優(yōu)化選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案類型。

2.2 一般基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的要點(diǎn)

根據(jù)地質(zhì)及水文地質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、周圍環(huán)境、施工條件等確定控制地層位移的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定安全、合理的施工程序及施工參數(shù)。主要包括以下幾條：

對(duì)基坑進(jìn)行分層分段開(kāi)挖，且先架設(shè)支撐后開(kāi)挖；每層開(kāi)挖施工中，同時(shí)開(kāi)挖的部分在位置上及深度上，盡量保持對(duì)稱，避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受偏載；制定支撐圍囹的施工質(zhì)量要求，及已經(jīng)架設(shè)的支撐的保護(hù)措施；合理組織場(chǎng)地內(nèi)的材料堆放，限定基坑邊的超載；對(duì)于要進(jìn)行降水的基坑，制定出降水排水堵漏措施，保證基坑內(nèi)外土壓平衡；合理搭配開(kāi)挖設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備，保證開(kāi)挖的順利進(jìn)行；加強(qiáng)對(duì)基坑開(kāi)挖全過(guò)程的監(jiān)控，進(jìn)行信息化施工。

2.3 基坑降水的影響

為保證由于基坑的開(kāi)挖而不會(huì)對(duì)周圍地層產(chǎn)生太大的影響，必須嚴(yán)格控制基坑降水、排水的設(shè)計(jì)和施工。基坑在開(kāi)挖過(guò)程中，無(wú)論是人工還是機(jī)械施工，都對(duì)坑內(nèi)土層的含水量有一定要求，在地下水位以下施工時(shí)難度很大，必須在開(kāi)挖前進(jìn)行降排水處理。

3 工程實(shí)例：杭州地鐵1號(hào)線臨平段城標(biāo)保護(hù)工程

本工程汽車城站屬于杭州地鐵1號(hào)線臨平段的中間位置，在余杭區(qū)范圍內(nèi)，位于杭州主城區(qū)的東北部，臨平副城的南入口迎賓路與望梅路交叉口位置。其南端為喬司北站，北端為世紀(jì)大道站。車站為地下二層島式車站，采用明挖順做法施工。車站長(zhǎng)179.6m，標(biāo)準(zhǔn)段寬18.3m，車站共設(shè)4個(gè)出入口和2組風(fēng)亭。車站頂板埋深約2.45m，底板埋深約15.34m，端頭井底板埋深約17.84m。

對(duì)基坑工程施工有影響的建筑物主要為臨平城標(biāo)，該城標(biāo)位于迎賓路與望梅路交叉口中央，高28.8m，是臨平副城的標(biāo)志雕塑。城標(biāo)采用群樁基礎(chǔ)，共設(shè)置34根沉管樁，樁徑為φ377mm，有效樁長(zhǎng)15m，樁頂標(biāo)高為-2.9m（相對(duì)原地面），樁體為鋼筋混凝土樁體，樁體籠頂鋼筋錨入承臺(tái)，承臺(tái)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

4 對(duì)影響城標(biāo)安全的因素分析

4．1 基坑開(kāi)挖

設(shè)計(jì)圖中城標(biāo)附近的鋼支撐進(jìn)行了加密處理，間距為2m，可以使圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受鋼支撐的反作用力更趨于均布荷載，使鋼圍檁的變形撓度減少，從而減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。

該類寬度不大（18.5m）的長(zhǎng)條形深基坑一般采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)在地面直接進(jìn)行基坑土方開(kāi)挖，施工效率較高，可以滿足"基坑每塊土方的開(kāi)挖在16小時(shí)內(nèi)完成、并在8小時(shí)內(nèi)完成支撐的安裝"的要求，可有效控制基坑變形（累計(jì)變形可控制在30mm以內(nèi)）。但2m間距的鋼支撐，除去鋼管直徑609mm和支撐安裝誤差100mm（考慮最不利兩根支撐安裝誤差方向相向，每根安裝誤差5cm），鋼管間的凈距僅有1.3m左右，挖掘機(jī)挖斗寬度為1m左右，這樣挖機(jī)的操作時(shí)與鋼支撐的間隙僅有0.15m左右，在開(kāi)挖過(guò)程中不可避免的要碰撞鋼支撐，影響基坑安全，且功效非常低，開(kāi)挖時(shí)間將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出16小時(shí)，基坑變形將會(huì)很大，對(duì)城標(biāo)保護(hù)非常不利。

4．2 城標(biāo)基礎(chǔ)

城標(biāo)基礎(chǔ)采用34根沉管群樁基礎(chǔ)，且群樁均為鋼筋混凝土樁。樁基礎(chǔ)較其他形式基礎(chǔ)穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)。群樁基礎(chǔ)在城標(biāo)發(fā)生一定變形的情況下，沉降較小一側(cè)的樁基可以起到抗拔的效果。

4．3 咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工采用沖抓成孔，震動(dòng)較大，對(duì)城標(biāo)保護(hù)不利。相對(duì)地下連續(xù)墻施工或普通鉆孔灌注樁施工，咬合樁采用全套管施工避免了因坍孔造成的地下土層損失，可以減少城標(biāo)的變形。

設(shè)計(jì)措施

（1）在城標(biāo)附近20米長(zhǎng)的基坑范圍，水平鋼管支撐間距均控制在2m；

（2）基坑外城標(biāo)附近不進(jìn)行降水，以免由于降水引起城標(biāo)的不均勻沉降；

（3）在城標(biāo)附近設(shè)置兩組鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)鋼支撐軸力，同時(shí)設(shè)兩組土壓力盒以觀測(cè)土壓力的情況。由于施工速度較慢，工效低，基坑暴露時(shí)間長(zhǎng)，建議將鋼支撐改為3m間距的并撐，有利于加快施工進(jìn)度，保證城標(biāo)安全。

5 施工措施

5．1 減少震動(dòng)對(duì)城標(biāo)的影響

城標(biāo)附近減小樁機(jī)沖抓取土的沖擊高度，減少因震動(dòng)對(duì)城標(biāo)造成的影響，同時(shí)盡可能采用旋挖鉆機(jī)成孔，城標(biāo)旁咬合樁施工時(shí)，加強(qiáng)進(jìn)行城標(biāo)的沉降觀測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析咬合樁施工對(duì)城標(biāo)造成的影響。

5．2 根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，選擇不同的成孔方式，防止成孔過(guò)程發(fā)生涌砂

該段咬合樁施工前，認(rèn)真核對(duì)地質(zhì)報(bào)告，根據(jù)地層情況確定施工方法。如樁底進(jìn)入粘土層，穿越粉砂富水層時(shí)加大套管超前深度，避免成孔過(guò)程中的涌砂現(xiàn)象發(fā)生；如樁底在粉砂層中，成孔時(shí)向孔內(nèi)注水，平衡孔底壓力，防止產(chǎn)生孔底涌砂、造成地層水土流失，確保城標(biāo)的安全。

5．３ 城標(biāo)附近的咬合樁不設(shè)置施工縫

在城標(biāo)30m范圍內(nèi)不設(shè)置砂樁，樁機(jī)連續(xù)通過(guò)該段，消除因設(shè)置砂樁對(duì)城標(biāo)造成的威脅。

5．4 基坑降水過(guò)程中對(duì)城標(biāo)的保護(hù)

基坑內(nèi)外均設(shè)置降水井，坑外降水井為備用降水井。當(dāng)坑內(nèi)降水時(shí)，坑外水位也下降，停止降水，分析原因，做好防水堵漏再行降水。若啟用坑外城標(biāo)附近降水井時(shí)，則應(yīng)將城標(biāo)兩側(cè)的降水井同時(shí)啟用，減少不均勻沉降對(duì)城標(biāo)造成的威脅。

參考文獻(xiàn)

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