深基坑支護(hù)施工中存在的問題和基坑支護(hù)選型應(yīng)用技術(shù)的探討

梁宇輝

摘要：本文從深基坑工程發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，分析了深基坑支護(hù)施工中存在的問題、原因分析及其影響，總結(jié)了深基坑工程施工的特點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)條件，并就深基坑支護(hù)工程中常見的支護(hù)選型和施工工藝應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：深基坑;基坑支護(hù)施工;支護(hù)選型應(yīng)用技術(shù)

1.前言

隨著城市化的不斷發(fā)展，高層建筑、地鐵以及各大型綜合體不斷呈現(xiàn)，地下空間逐漸被開發(fā)利用，兩層以上的地下室越發(fā)普遍，深基坑開挖和支護(hù)已成為工程中常見的重要分部分項(xiàng)工程。當(dāng)前，深基坑支護(hù)工程具有很典型的地域經(jīng)驗(yàn)性，設(shè)計(jì)理論方法與實(shí)際仍存在一定差異，基坑坍塌、失穩(wěn)等現(xiàn)象并不少見，深基坑支護(hù)施工目前仍存在不少問題亟待解決。同時(shí)，各種深基坑支護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展，支護(hù)選型需要根據(jù)實(shí)際場地條件加以分析和抉擇，并在實(shí)際應(yīng)用中不斷提高施工技術(shù)水平，從而保障基坑的安全穩(wěn)定。

2.深基坑工程施工中發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題

當(dāng)前，深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)主要基于傳統(tǒng)的朗肯土壓力和庫倫土壓力理論，得益于計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)的發(fā)展，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)逐漸成熟，各地區(qū)也掌握了較多巖土層設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，行業(yè)規(guī)范不斷修編，深基坑工程施工也隨著各種施工工藝的不斷發(fā)展和成熟積累了較多地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，在一定程度上較好地保證基坑支護(hù)工程的安全。然而，實(shí)際基坑工程施工中仍存在一些問題，需要不斷改進(jìn)和完善。

2.1基坑工程設(shè)計(jì)與施工存在差異

基坑設(shè)計(jì)中所采用的巖土參數(shù)是以勘察報(bào)告為依據(jù)的，基坑規(guī)范[1]對土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)建議采用三軸抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，該指標(biāo)較符合土層的實(shí)際性狀，但由于直剪試驗(yàn)在工程中積累了大量經(jīng)驗(yàn)而且試驗(yàn)時(shí)間短，勘察單位常提供直剪強(qiáng)度指標(biāo)尤其是非軟土。由于土體強(qiáng)度試驗(yàn)指標(biāo)與實(shí)際土層存在較大差異，支護(hù)結(jié)構(gòu)所受土壓力與實(shí)際情況差異較大，基于理論情況的設(shè)計(jì)與實(shí)際施工不相一致。比如預(yù)應(yīng)力錨桿的設(shè)計(jì)拉力、支護(hù)樁的水平位移等，實(shí)際施工工況時(shí)的情況與設(shè)計(jì)工況不太一致，這在一定程度上造成工程措施的浪費(fèi)或者支護(hù)結(jié)構(gòu)的不安全。同時(shí)，基坑施工常與設(shè)計(jì)不盡協(xié)調(diào)，如錨孔注漿中設(shè)計(jì)要求水灰比0.45的水泥漿，實(shí)際施工中往往達(dá)不到該濃度要求，否則會(huì)造成注漿管道堵塞甚至爆管，導(dǎo)致錨孔注漿難以進(jìn)行。又如水泥攪拌樁中水泥滲入量，基坑設(shè)計(jì)時(shí)對土層性狀掌握不準(zhǔn)確，對水泥滲入量要求過高，實(shí)際施工中往往與設(shè)計(jì)不太吻合，會(huì)造成材料浪費(fèi)而水泥滲入量過低又會(huì)造成水泥攪拌樁強(qiáng)度不足。因而，基坑設(shè)計(jì)單位與基坑施工單位需要多加以溝通，設(shè)計(jì)人員需要了解施工工藝技術(shù)，施工人員需要了解設(shè)計(jì)計(jì)算，才能使深基坑支護(hù)工程更加安全經(jīng)濟(jì)。

2.2土方開挖與支護(hù)不協(xié)調(diào)

深基坑工程土方開挖深度較大，若考慮大面積承臺或筏板基礎(chǔ)開挖，基坑支護(hù)高度加大，支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力和水平位移較大，基坑設(shè)計(jì)所需工程措施造價(jià)較大，建設(shè)單位往往難以接受。實(shí)際工作中設(shè)計(jì)單位對基坑支護(hù)高度一般不考慮承臺基礎(chǔ)開挖深度，而要求施工單位采用分段跳挖的方式施工基礎(chǔ)承臺。基于施工效率、施工成本、施工便捷度等多方面的原因，施工單位往往未能完全按設(shè)計(jì)要求采用跳挖方式施工承臺基礎(chǔ)，甚至出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，導(dǎo)致土方開挖與支護(hù)不相協(xié)調(diào)，當(dāng)土層力學(xué)性質(zhì)較差時(shí)容易引起基坑失穩(wěn)。同時(shí)，基坑設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)考慮了基坑開挖工況，設(shè)定了每級工況時(shí)土方開挖深度，支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算也是基于各級工況的受力情況，但實(shí)際施工中，土方開挖深度與設(shè)計(jì)工況并不吻合，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力不相協(xié)調(diào)。另外，對于軟土基坑開挖，尚應(yīng)按分層、分段、對稱、適時(shí)的原則開挖，對采用內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，宜采用局部開槽方法澆筑混凝土支撐或安裝鋼支撐。實(shí)際施工中，施工單位基于工期緊迫、出土?xí)r間限制等往往未能按要求進(jìn)行開挖，出現(xiàn)分層開挖深度過大、開挖范圍過大、支護(hù)結(jié)構(gòu)未完全達(dá)到養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度要求時(shí)開挖等現(xiàn)象，即土方開挖與支護(hù)不相協(xié)調(diào)。

2.3基坑工程時(shí)空效應(yīng)明顯

所謂基坑工程的時(shí)空效應(yīng)，是指基坑開挖和支護(hù)的過程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊土體的變形和位移隨著基坑開挖的時(shí)間尺度和空間尺度而有不同影響。淤泥和淤泥質(zhì)土等軟土地層具有靈敏度高、孔隙比和壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低、觸變性等特點(diǎn)，此類地層的基坑開挖和支護(hù)具有很強(qiáng)的時(shí)空效應(yīng)。花崗巖殘積土地層具有遇水易軟化崩解的特性，天然工況下穩(wěn)定性能滿足要求，當(dāng)遇長時(shí)間的暴雨入滲，雨水浸軟土體則抗剪強(qiáng)度降低，飽和土體增重也加大土壓力，基坑側(cè)壁不穩(wěn)定增加，基坑開挖或無支護(hù)時(shí)間越長，風(fēng)險(xiǎn)則增加。目前，行業(yè)上對基坑工程的時(shí)空效應(yīng)研究尚未深入，基坑規(guī)范和設(shè)計(jì)單位對該方面并未做出相應(yīng)的規(guī)定和對應(yīng)措施要求，需要施工單位根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)加強(qiáng)施工技術(shù)措施和管理水平。對于基坑工程的空間效應(yīng)，基坑的形狀越復(fù)雜和不規(guī)則，長條形基坑，基坑的平面尺寸越小，其空間效應(yīng)則越顯著，土體位移和沉降越明顯。對于基坑工程的時(shí)間效應(yīng)，基坑開挖所用時(shí)間、基坑側(cè)壁土體無支撐暴露的時(shí)間、施工間歇時(shí)間等時(shí)間的長短對支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和位移有重要影響。因而，對于基坑工程的時(shí)空效應(yīng)問題，施工單位需要從土方開挖順序和方式，支撐的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制等方面加強(qiáng)施工管理。

3.深基坑支護(hù)選型和應(yīng)用技術(shù)

3.1排樁支護(hù)技術(shù)

排樁基坑支護(hù)，作為支擋式結(jié)構(gòu)，常用于垂直開挖較深的基坑。根據(jù)土層性質(zhì)等可選擇混凝土灌注樁和鋼板樁等，較大型基坑支護(hù)以混凝土灌注樁更為常見。當(dāng)基坑周邊存在地基變形敏感的建筑物和管線時(shí)，不應(yīng)采用擠土效應(yīng)明顯、易塌孔和縮頸或振動(dòng)較大的樁型和施工工藝，宜采用間隔成樁施工順序，對松散易坍塌地層采取改善泥漿性能等措施。冠梁施工應(yīng)注意將樁頂浮漿或低強(qiáng)度混凝土清除，樁縱向鋼筋錨人冠梁35d，加強(qiáng)整體剛度。

3.2錨桿支護(hù)技術(shù)

錨桿基坑支護(hù)作為錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)，允許支護(hù)結(jié)構(gòu)適量變形和位移，深基坑中多采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨桿。錨桿施工應(yīng)注意避免超過用地紅線或?qū)χ苓吔ㄖ锘A(chǔ)造成損害，錨固段不宜設(shè)置在淤泥等軟土和松散填土層內(nèi)。錨桿一般結(jié)合混凝土腰梁進(jìn)行支護(hù)，須當(dāng)錨固體強(qiáng)度和混凝土梁強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定要求時(shí)方可進(jìn)行張拉鎖定，然后進(jìn)行下一層土方開挖。

3.3土釘墻支護(hù)技術(shù)

土釘墻支護(hù)應(yīng)用于安全等級為二、三級的基坑，支護(hù)結(jié)構(gòu)位移稍大，當(dāng)基坑周邊有重要管線時(shí)不宜采用。深基坑支護(hù)中常結(jié)合水泥土樁、鋼管微型樁等組成復(fù)合土釘墻并可適當(dāng)放坡。土釘間距不宜大于2m，噴射混凝土面層宜為80mm～lOOmm，面層中配置通長加強(qiáng)筋并宜以土釘焊接，根據(jù)土釘層數(shù)分層開挖土方，噴射作業(yè)應(yīng)分段依次進(jìn)行。

4.結(jié)語

深基坑工程隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步和施工工藝的發(fā)展，各地區(qū)已積累了較多的施工經(jīng)驗(yàn)，一定程度上保證了基坑工程的安全，但基坑工程仍存在不少問題，需要設(shè)計(jì)與施工不斷融合妥善解決。深基坑支護(hù)施工中也要熟悉各支護(hù)選型的應(yīng)用技術(shù)，明確各施工工藝的適用條件和注意事項(xiàng)，將基坑工程存在問題的影響盡可能減小。

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