淺談深基坑支護(hù)

秦程

摘要：近些年來(lái)，隨著高層建筑的興起，深基坑支護(hù)技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。在深基坑開挖以及支護(hù)技術(shù)方面，各地隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步除了積累了大量的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)外，還不斷涌現(xiàn)出很多新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和新工藝。

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)

一、深基坑支護(hù)工程的特點(diǎn)及要求

深基坑工程是巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、環(huán)境工程等相互交叉、多種復(fù)雜因素相互影響的系統(tǒng)工程，是理論與實(shí)踐都有待發(fā)展的綜合技術(shù)學(xué)科。區(qū)域性明顯，工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件不同其深基坑工程的區(qū)域差異性更為突出。

深基坑工程不僅施工周期長(zhǎng)，而且從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程，常常會(huì)遭遇降雨、周邊堆載、振動(dòng)等諸多不利影響，安全保障度的隨機(jī)性大，技術(shù)復(fù)雜性遠(yuǎn)甚于永久性的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或上部結(jié)構(gòu)。基坑本身的深度、平面形狀隨著時(shí)間的推移及外界條件的變化，對(duì)其穩(wěn)定性和變形會(huì)有較大的影響。因此，對(duì)深基坑工程的時(shí)空效應(yīng)問(wèn)題應(yīng)保持高度的重視。

二、深基坑支護(hù)的類型

2.1 鋼板樁支護(hù) 鋼板樁被廣泛應(yīng)用于擋土和截水中，主要包括U形、Z形和直腹板型三種截面形式，其由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成，將其互相連接后便形成了鋼板樁墻。由于鋼板樁本身具有很大的柔性，因此，如果設(shè)置的支撐或錨拉系統(tǒng)不當(dāng)就會(huì)造成過(guò)大的變形，因此，當(dāng)深基坑支護(hù)深度超過(guò)7m時(shí)，不宜采用鋼板樁支護(hù)。

2.2 深層攪拌支護(hù) 這種支護(hù)主要利用水泥作為固化劑，采用機(jī)械將固化劑和軟土劑進(jìn)行強(qiáng)制拌合，促使固化劑和軟土之間產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)而逐步硬化，從而形成具有整體性、水穩(wěn)定性以及具有一定強(qiáng)度的水泥土樁墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2.3 排樁支護(hù) 將鋼筋混凝土孔、鉆孔灌注樁作為主要的擋土結(jié)構(gòu)間隔布置在柱列式之間的一種支護(hù)形式，包括樁與樁之間有一定凈距的疏排布置形式和樁與樁相切的密排布置形式。

2.4 復(fù)合土釘綜合支護(hù) 由于復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)綜合了土釘墻和生曾攪拌水泥土樁或高壓旋噴樁技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，因此，具有施工速度快以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。其常使用于單層地下室且淤泥層較薄以及地下水較少的基坑。

三、目前深基坑支護(hù)存在的問(wèn)題

3.1 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)的安全度直接與其結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的土壓力大小相關(guān)，由于地質(zhì)情況不僅多變且十分復(fù)雜，因此，目前要想精確的計(jì)算土壓力是十分困難的，現(xiàn)如今，仍舊采用庫(kù)侖公式或朗肯公式計(jì)算深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的土壓力。但是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題仍舊困擾著我們，那就是如何選擇土體的物理參數(shù)，尤其針對(duì)開挖的深基坑，含水率、內(nèi)摩擦角和黏聚力三個(gè)參數(shù)都是可變的，因此，對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的實(shí)際受力是很難準(zhǔn)確的計(jì)算出來(lái)的。

3.2 基坑開挖存在的空間效應(yīng)考慮不周 對(duì)大量的深基坑開挖進(jìn)行實(shí)測(cè)后，根據(jù)這些實(shí)測(cè)的資料表明基坑周圍向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移表現(xiàn)為中間大，兩邊小，且長(zhǎng)邊居中位置是易發(fā)生邊坡失穩(wěn)的地方，這樣說(shuō)明了深基坑開挖是一個(gè)空間問(wèn)題。根據(jù)平面應(yīng)變問(wèn)題主要是處理傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，隨著比較符合細(xì)長(zhǎng)條的基坑，但是對(duì)于那些近似方形或長(zhǎng)方形的深基坑而言，差別相對(duì)較大。

3.3 邊坡修理達(dá)不到設(shè)計(jì)的規(guī)范要求 一般在開挖深基礎(chǔ)或地下室深基坑的土方時(shí)，均適用機(jī)械開挖，然后經(jīng)過(guò)人工簡(jiǎn)單的修坡后即開始擋土支護(hù)的混凝土初噴工序。但是在實(shí)際工程中，由于管理人員不到位、技術(shù)交底不明確，并且初噴前沒有進(jìn)行嚴(yán)格的檢查驗(yàn)收，因此，擋土支護(hù)后的基坑邊坡經(jīng)常出現(xiàn)超挖和欠挖的現(xiàn)象。

3.4 噴射混凝土厚度不夠，強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求 目前，干拌法噴射混凝土設(shè)備是建筑工程基坑支護(hù)噴射混凝土最常用的設(shè)備，雖然此設(shè)備具有設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小、輸送據(jù)立場(chǎng)以及速凝劑可以在進(jìn)入噴射機(jī)前加入以及可以連續(xù)噴射施工的優(yōu)點(diǎn)，但是由于操作手的水平不同，不健全的操作方法和檢查控制手段等導(dǎo)致混凝土?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重回彈的現(xiàn)象，從而造成噴后的混凝土厚度不夠以及達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度。

四、施工設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

1.樁身應(yīng)根據(jù)受力的情況合理的配筋。在很多工程的擋土樁設(shè)計(jì)中，都采用圓斷面內(nèi)均勻配筋、且沿樁身全長(zhǎng)相同配筋的構(gòu)造，這種設(shè)計(jì)很不合理，浪費(fèi)了很多鋼筋。擋土樁實(shí)際上是在土壓力、地面荷載或相鄰基礎(chǔ)荷載作用下的受彎構(gòu)件，無(wú)論是單跨懸挑梁或多跨帶外伸的連續(xù)梁，其主筋設(shè)置的位置及數(shù)量，應(yīng)根據(jù)單跨或多跨連梁計(jì)算結(jié)果的彎矩值配筋。主筋應(yīng)設(shè)在受拉的一側(cè)，其長(zhǎng)度也應(yīng)根據(jù)彎矩的大小適當(dāng)截?cái)啵粦?yīng)沿樁長(zhǎng)通長(zhǎng)設(shè)置。在受壓區(qū)配置適量的構(gòu)造筋即可。鋼筋籠制作安裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖施工，不得任意旋轉(zhuǎn)角度及方向。按此方式配筋用鋼量至少能節(jié)約一倍。

2.樁的上端離室外地面取2m為宜，上部可在樁身外側(cè)砌磚擋土墻或挖成坡狀。樁身縮短后不僅節(jié)約材料，而且由于懸臂段長(zhǎng)度減小，將使樁身彎矩大為減小。樁長(zhǎng)減短部分的土體自重，也可按地面堆載計(jì)算。

3.樁頂設(shè)一道現(xiàn)澆圈梁，圈梁斷面做成扁梁，主筋配在兩側(cè)。使相鄰的樁共同工作，以增強(qiáng)其整體剛度。

4.合理確定錨桿的位置。設(shè)單層錨桿的擋土樁，錨桿應(yīng)設(shè)在錨桿支座處的樁身負(fù)彎矩與跨中的正彎矩及樁下端支座處的負(fù)彎矩基本相同的部位，這3個(gè)部位的彎矩相差較大時(shí)，應(yīng)調(diào)整錨桿位置反復(fù)試算后確定，可使樁身強(qiáng)度得以充分利用，避免局部應(yīng)力集中。同理，2層或多層錨桿的位置，也應(yīng)按此原則確定。在確定計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是上段懸臂段的跨度，應(yīng)增加0.5—0. 8m（即錨桿機(jī)的高度）。因?yàn)楫?dāng)錨桿在未施加預(yù)應(yīng)力鎖定前，其支點(diǎn)并不在錨桿處，而在錨桿機(jī)的底面（即第一次開槽的基底）。二是樁的下端如按嵌固計(jì)算，實(shí)際上樁埋入土中并不能達(dá)到理想嵌固的程度，因此，樁底的支座彎矩與下段的跨中彎矩應(yīng)適當(dāng)調(diào)幅。也可將樁下端支點(diǎn)按嵌固及簡(jiǎn)支分別計(jì)算后，取兩者的平均值。下段樁的計(jì)算高度也應(yīng)適當(dāng)增加，即下端支座應(yīng)下移至少0.5m，以使計(jì)算結(jié)果更趨于實(shí)際。

結(jié)束語(yǔ)：

由于建筑基坑的開挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)涉及到了工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程結(jié)構(gòu)、建筑材料以及施工工藝和施工管理等眾多方面，因此，基坑工程作為一個(gè)系統(tǒng)工程，是集土力學(xué)、材料力學(xué)、水力學(xué)以及結(jié)構(gòu)力學(xué)等于一體的綜合性學(xué)科。由于支護(hù)結(jié)構(gòu)也是由若干具有獨(dú)立功能的體系組成的整體，因此，為了確保基坑工程安全可靠以及經(jīng)濟(jì)合理，不管是結(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)，協(xié)調(diào)好各組成部分的關(guān)系。