淺談建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用

身份證號：440782197402023333

摘要：文章以某廠房深基坑支護(hù)工程作為案例，基于工程背景概況深入研討該工程的支護(hù)施工問題，進(jìn)而提出科學(xué)合理的深基坑支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：廠房；深基坑；支護(hù)施工

1 某廠房深基坑支護(hù)工程背景概況

某占地面積12200m2的廠房，擬開挖深度6.7m的基坑，其中基坑周長為637m，基坑側(cè)壁設(shè)計(jì)安全等級為二級。工程所在的區(qū)域，周圍沒有任何重要道路和建筑物，地下也沒有埋設(shè)任何影響基坑施工的管線，其東面為空地、南面為某房地產(chǎn)小區(qū)工地、南北面為臨時(shí)道路、西面距離200m位置為地鐵車站出入口。本廠房深基坑開挖時(shí)，基坑發(fā)生滑坡和塌方事故，波及基坑頂部邊坡和南北面臨時(shí)道路的穩(wěn)定性，經(jīng)分析，主要原因概括為邊坡超載、地面滲水、土方開挖三方面。

1.1 邊坡超載

本工程的設(shè)計(jì)方案中，明文規(guī)定基坑頂部5.0m范圍內(nèi)，不得存在20kPa以上的堆載，而本工程基坑開挖區(qū)域的頂部，是運(yùn)送土方的主通道，通道平均寬度4.5m，距離基坑頂部邊坡，大約1.8m左右，在運(yùn)送土方交通工具的荷載作用力下，危及基坑頂部邊坡的穩(wěn)定性，使得邊坡出現(xiàn)嚴(yán)重超載現(xiàn)象。在此假設(shè)超載作用寬度不變，綜合超載區(qū)域與基坑距離、作用寬度、超載值、邊坡穩(wěn)定系數(shù)等，驗(yàn)算不同超載值邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的變化情況，具體如圖1所示。

圖1 不同超載值邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)變化情況

從上圖中，可看出超載作用寬度不變時(shí)，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)與超載值呈反比關(guān)系，當(dāng)超載值為5kPa，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)將下降28%～36%左右；在超載值恒定時(shí)，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)與超載作用寬度同樣呈反比關(guān)系，工程現(xiàn)場試驗(yàn)證明，當(dāng)超載作用寬度保持在2mm以上，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)不受影響，而低于該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就會受到影響。

1.2 地面滲水

基坑?xùn)|側(cè)的頂部，是運(yùn)土車輛集中清洗的地方，很多洗車用水，沒有及時(shí)排除，而通過水溝的縫隙滲入基坑土體內(nèi)，使得該區(qū)域的含水量超標(biāo)，進(jìn)而軟化基坑頂部表層的土體，基坑支護(hù)的土體黏聚力和內(nèi)摩擦角，在其影響下逐漸弱化，這也是造成工程基坑塌方的主要原因之一。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)分析，筆者發(fā)現(xiàn)表層填土受到的影響最為明顯，浸泡后的土體，其黏聚力從15kPa直線下降，處于臨界狀態(tài)，邊坡穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。

1.3 土方開挖

本工程基坑規(guī)定一次性開挖長度、深度分別控制在20m和2m之內(nèi)，但實(shí)際開挖時(shí)一次性開挖了30m的長度，且開挖到底，即沒有采用分層分段的開挖方式，使得土方開挖量超出原來設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。其中不同開挖情況基坑安全指標(biāo)如表1所示。

表1 不同開挖情況基坑安全指標(biāo)

按照上表不同開挖情況基坑安全系數(shù)指標(biāo)，對基坑整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，如圖2所示。

圖2 本工程基坑超挖時(shí)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算示意圖

經(jīng)驗(yàn)算，土方開挖的施工問題，導(dǎo)致整體穩(wěn)定性不達(dá)標(biāo)，基坑抗傾覆、抗滑移穩(wěn)、抗隆起等性能被嚴(yán)重削弱。

2 案例廠房深基坑支護(hù)加固施工技術(shù)方案

除了需要考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變形和施工誤差問題，還需要在滿足地下室邊墻外界的尺寸要求，即不可以影響地下室的正常施工，同時(shí)考慮基坑頂部、地面、出土口等超載問題，其施工技術(shù)應(yīng)用方法如下：

2.1 施工前地質(zhì)勘察

在擬定具體基坑支護(hù)方案之前，根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》，明確基坑的地質(zhì)情況，具體如下：

①填土。分為素填土、雜填土、沖填土三類，其中素填土呈灰/淺/褐黃色，由黏性土、風(fēng)化碎塊、中細(xì)砂組成；雜填土呈灰色和褐色，由磚塊、碎石、黏土、中細(xì)砂組成；沖填土，呈灰/淺黃色，由碎石、中細(xì)砂、黏性土組成。填土分布于基坑西北方位，多為舊廠房拆除后和南面小區(qū)工地傾倒的建筑垃圾。

②淤泥。呈黑色，具有明顯的流塑性特征，含有黏粒、有機(jī)質(zhì)、貝殼等。

③含砂礫土。呈灰色，含水量高，具有明顯的軟塑性特征，含有黏粒狀粉細(xì)砂，韌性較高。

④強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。呈灰色，風(fēng)化程度不明顯，但巖質(zhì)較軟，且裂隙呈發(fā)育趨勢，巖心呈碎塊狀況。

⑤地下水。經(jīng)鉆探，地下水屬于第四系孔隙水和基巖裂隙水，貯存于填土和沖積沙土的孔隙內(nèi)，主要通過降水補(bǔ)給，水位平均埋深0.65m，不具備鋼筋、混凝土和其他建筑材料的腐蝕性隱患。

結(jié)合以上的地質(zhì)勘察資料，以及基于經(jīng)濟(jì)性、安全性等視角，規(guī)劃基坑支護(hù)的具體形式，形成以下基坑支護(hù)施工方案。

2.2 塌方段加固

工程塌方區(qū)域的加固驗(yàn)算，重點(diǎn)考慮工程的超挖問題，本工程實(shí)際開挖深度為7.3m，利用彈性法，繪制出基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力位移的包絡(luò)圖，具體如圖3所示。

圖3 本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力位移包絡(luò)圖

根據(jù)上圖，分別驗(yàn)算基坑支護(hù)的抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑移穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性，確定抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)為4.915，超出標(biāo)準(zhǔn)值1.2；抗滑移安全系數(shù)為4.698，超出標(biāo)準(zhǔn)值1.3；整體穩(wěn)定性系數(shù)為1.338，超出標(biāo)準(zhǔn)值1.3。根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，提出以下的塌方段加固施工方案，其塌方段加固剖面情況如圖4所示。

圖4 本工程塌方段加固剖面圖

加固時(shí)，考慮到基坑頂部周圍空地較多，具有放坡的地理優(yōu)勢，為將多余的土體挖出，現(xiàn)場按照1：3的比例放坡開挖，并在攪拌樁的周圍，加設(shè)一排長度12m的鋼板樁，其中加設(shè)鋼板樁插打入土體的長度為9m。另外在坡面插入長度1.5m的鋼化管，每根鋼化管之間距離為3m，然后掛鋼筋網(wǎng)和噴射強(qiáng)度C20的混凝土，噴射厚度控制在100mm。最后在規(guī)劃洗車店區(qū)域加設(shè)規(guī)格的φ50@3000的滲水管和設(shè)置排水溝。

2.3 未塌方段加固

工程未塌方區(qū)域的加固驗(yàn)算，根據(jù)工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力位移包絡(luò)圖（圖3），然后利用彈性法分別驗(yàn)算基坑支護(hù)的抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑移穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性，確定抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)為4.439，超出標(biāo)準(zhǔn)值1.2；抗滑移安全系數(shù)為4.077，超出標(biāo)準(zhǔn)值1.3；整體穩(wěn)定性系數(shù)為1.310，超出標(biāo)準(zhǔn)值1.3。根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，提出以下的未塌方段加固施工方案，其未塌方段加固剖面情況如圖5所示：

施工前，檢查未塌方段位置基坑頂部的荷載狀況，挖掉攪拌樁以外多余土體，開挖深度為4m，將多余的荷載卸除后，按照1：2的比例放坡，然后在坡面掛網(wǎng)噴射混凝土和加設(shè)滲水管，以及在坡頂和坡底設(shè)置排水溝，其施工方法，與塌方段的施工方法一樣。

2.4 其他注意事項(xiàng)

除了以上的施工方法，還需要注意以下幾方面的施工事項(xiàng)：

①基坑采用分層分段開挖的方式，每次開挖長度至多為20m，開挖深度至多為2m，嚴(yán)禁超挖。每開挖一層土方，必須觀察3天，確定沒有出現(xiàn)坍塌和滑坡等問題后，才能夠繼續(xù)開挖，另外在開挖土方時(shí)，必須保護(hù)好支護(hù)結(jié)構(gòu)。

②將車輛行駛路線，轉(zhuǎn)移到基坑頂部10m范圍外，同時(shí)嚴(yán)格按照要求規(guī)范每輛車的運(yùn)載重量，另外檢查基坑頂部的排水情況，在排水能力較差的區(qū)域，設(shè)置足夠數(shù)量的排水系統(tǒng)，保證能夠及時(shí)將地面積水排除干凈，而不至于滲入邊坡土體。

③基坑開挖和支護(hù)施工期間，安排專人密切監(jiān)測基坑的狀態(tài)，并做好相關(guān)的應(yīng)急措施，一旦發(fā)現(xiàn)開挖面或者支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，譬如支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，需要及時(shí)上報(bào)情況，并迅速啟動應(yīng)急措施。

3 結(jié)束語

綜上所述，廠房深基坑施工，受到復(fù)雜施工因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)滑坡和坍塌等事故，譬如邊坡超載、地面滲水、土方開挖，正面要求采取有效的基坑支護(hù)措施，加固塌方段和未塌方段的基坑，以提高基坑的穩(wěn)定性和安全性。文章通過研究，基本明確了案例廠房深基坑工程支護(hù)施工的方法，但考慮到不同廠房深基坑工程支護(hù)施工要求和條件的差異性，為保證以上方法的適用性，在其他工程中應(yīng)用這些施工方法時(shí)，務(wù)必結(jié)合其他工程施工現(xiàn)場的詳細(xì)情況，予以靈活地參考借鑒和補(bǔ)充完善。

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