深基礎支護結構的設計與施工探析

黃柏

【摘 要】由于高層建筑有著較大的基礎埋深，因此深基礎支護結構的應用就不可缺少。深基礎支護結構的設計及施工會受到多方因素的影響，因此提高支護結構形式選擇的有效性就顯得至關重要。除此之外，還需要做好支護結構的各項計算工作，并最終落實具體的深基礎支護結構施工方案。從深基礎施工的安全性角度分析，重視對支護結構施工的跟蹤監測是極為重要的，這是提升施工效率的關鍵所在。科學嚴謹的結構設計與施工方案是保障施工質量的關鍵措施。本文針對深基礎支護結構的設計與施工方法進行了分析。

【關鍵詞】深基礎；支護結構；設計思路；施工方法

隨著改革開放的不斷深入，人民的生活水平不斷提高，促進了中、小城市不斷的發展；因而在中、小城市的城市建設中，具有多層地下室或補償式基礎的高層建筑日益增多。這些新建筑物很多在其周圍有建筑物、道路、地下管道的情況下進行建設的。因此，如何從設計、施工方法上考慮，使新建筑物的基礎施工對原有建筑物、道路、地下管道的使用影響降至最低限度，就成為工程實踐中一個十分重要而急需解決的問題。

一、基坑支護結構種類

在建筑物的深基礎施工中，基坑支護結構種類很多，如排樁、地下連續墻、水泥土墻、土釘墻等。哪種結構類型適宜，就必須根據深基坑的大小、形狀、深度、土質、地下水埋深及其與相鄰建筑物距離、地面荷載等因素選用。必須著重研究相鄰建筑物荷載的相互影響及滿足新老建筑物的生產、使用要求。特別是新建建（構）筑物基礎深開挖時，更要加倍謹慎，深入研究解決深基坑底部及基坑周圍地基土的穩定性，確保相鄰建筑物不致遭受損壞。

一般來說，在深開挖的補償式基礎的設計和施工中，最關鍵的問題是坑側土向基坑方向的塑性流動（包括基坑壁的側向位移），基坑底的彈性隆起和隨后沉降，以及坑外的地面沉降，而這些均與土的抗剪強度，應力DD應變DD時間特性及地下水影響密切相關。深基礎支護結構設計過程中必須運用到極限狀態設計表達式，其中就涵蓋正常使用極限狀態與承載能力極限狀態兩方面內容。從深基礎支護結構的設計思路及施工工藝角度研究，這對于具體施工流程有著極其重要的導向作用。

二、深基礎支護結構的內容及設計思路

當前國家經濟建設發展背景下，為了盡可能提升土地資源的利用率，不少地區紛紛加大了高層及超高層建設的設計與施工力度。然而伴隨建筑物高度的不斷提升，不斷增加的基礎埋深使得深基礎支護結構的應用更加廣泛。所謂的深基礎主要是指一種特殊的建筑支擋結構，具體包括了錨拉基礎、樁或墩基礎、沉箱沉井以及地下連續墻等。從被支護的土體作用來分析，深基礎支護也被劃分為支護型與加固型兩大類，支護型結構包括地下連續墻、排樁以及板樁墻等，而加固型結構則包括了水泥攪拌、注漿和樹根樁等結構。除此之外，有時深基礎支護結構施工還涉及到第三種類型的支護結構，那就是將支護型與加固型相互融合的混合型支護結構，其中比較常用的深基礎支護結構除了深層水泥攪拌樁與組合式擋墻之外，還有地下連續墻以及排樁等內容。

由于高層或超高層建筑上部結構的巨大荷載力需要傳到地基位置，因此深基礎支護結構的設計正是實現了對這一荷載力的重要補償，同時也從地下空間設計與規劃方面滿足了實際的施工建設需求，一般高層或超高層建筑的基礎埋深都較大。關于深基礎支護結構的設計內容，一般涵蓋兩個方面的主要內容：第一，關于支護結構的比較與選型工作，而其中的支護體系主要涉及支撐體系與擋墻等方面的內容；第二，關于支護結構變形及結構強度的計算，其中主要涉及水壓力和土壓力的計算，地面超載與影響范圍的計算，還有施工荷載的計算工作。關于支護工程外力計算問題基本是沿用擋土墻的計算理論來實施具體計算，然而也有一些科研機構指出深基礎支護結構在受力條件方面與擋土墻有著顯著差異，因此其計算過程也應有所革新。從實際土質條件以及支護方式角度分析，深基礎支護結構的工程設計以及施工方案選擇應當從具體的施工環境和設計環節著手，做好設計部門與施工單位之間的協調工作。此外，還應在施工預算造價中做好相關的設計費用計算，完善項目審批環節，避免由于支護結構設計問題而導致施工過程中的問題出現，進而導致施工效率有所下降。

三、深基礎支護結構設計注意事項

1、清楚了解擬建建筑物場地的工程地質資料；

2、查明周圍建筑物的基礎設計荷載資料及建筑物的現狀；

3、調查并收集場地地下水的變遷資料；

4、收集擬建建筑物周圍場地的地面荷載資料。了解上述資料后，才能初步估算施工時間可能發生的位移變化，事先考慮并準備有效的技術措施，使相鄰建筑物的影響降至最低限度。由于地基處理工程的復雜性，影響因素較多，機械化施工是一個很好的技術措施。隨著工程的進展，監測資料的分析及地基土質的變化，設計施工方案也需要不斷地進行修改與補充。

四、深基礎支護結構的具體施工方法

作為建筑基礎工程施工的核心內容，深基礎支護結構施工的質量與整體工程的安全穩定有著密切聯系。當前技術發展背景下，關于深基礎支護結構的施工工藝日趨復雜，主要有鋼筋混凝土板樁、地下連續墻以及螺旋鉆孔灌注樁等。以其中的地下連續墻施工為例，深基礎支護結構施工過程中需要使用到專用挖槽機等專業化設備，于地下空間挖掘出一條連續溝槽，并往其中注入必要的材料以達到防水、擋土以及承重的作用。其中主要的澆筑材料有塑性混凝土、自硬泥漿、固化灰漿以及鋼筋混凝土等，這就導致混凝土墻、泥漿墻、固化灰漿墻以及塑制墻等結構的形成。除了具備擋土承重與防水防滲的作用之外，地下連續墻還作為重要的建筑基礎常見于工程建設初期的水庫截流與壩體防滲工作當中，因此它也被廣泛用于地下停車場的建設。具體到這一支護結構的施工工藝，主要包括了導墻、成槽施工、泥漿護壁以及灌注混凝土施工等內容。

1、導墻施工。所謂的導墻通常是指特定的鋼筋混凝土結構，作為一種必要的措施，導向的使用保證了地下連續墻的幾何尺寸，與此同時也可以實現對部分泥漿的容蓄。在承受施工過程中的荷載作用方面導向也有極其顯著的功能，這對于保證成槽施工過程中的土壁穩定有著極其重要的作用。

2、泥漿護壁施工。通過對槽壁施工一定的壓力還盡可能保證深槽的形狀不發生改變，再利用混凝土灌注的方式實現對泥漿的置換。需要注意的是，槽壁上泥漿的附著會形成一層泥皮，這層泥皮是不透水的，這就使得泥漿的靜水壓力能夠在槽壁范圍施工壓力，這對于壁面防滲以及槽壁脫落都有積極的穩定作用。

3、成槽施工環節。成槽施工環節主要是通過沖擊鉆以及旋轉切削多頭鉆等專業設備來完成必要的挖槽操作。

4、水下灌注混凝土施工。遵照水下混凝土施工的基本方法，灌注混凝土施工需要通過必要的導管法來完成相關的灌注操作，通常采用的是連續灌注的方式，對實際灌注量以及上升高度進行測量。

5、墻段接頭處理環節。從施工工藝角度分析，地下連續墻主要是由多個獨立墻段構成，因此這一環節也需要采用連續施工的方式展開。實施混凝土澆筑前，我們需要實施鎖口鋼管的預插工作，并于達到初凝狀態之后將其取出，這就使得相鄰墻段之間形成了一個聯合的整體。

五、問題延伸

相鄰建筑物地基處理時，確定側向土壓力是一個重要問題。以前，不少科研人員曾對這一問題進行了大量的研究。側向土壓力問題，大致可分為兩種方法，即考慮土體剪切破壞所必須的變形條件的塑性平衡方法和考慮土體局部剪切破壞的彈性塑性理論方法，由于土質條件，地下水及施工方法等許多因素的影響，要準確地確定土壓力值是有困難的。對于深基坑的坑壁土壓力計算（包括各項物理力學參數選取）和挖孔灌注樁作為受彎構件的計算方法，需待有關專家進一步深入研究，對現行設計、計算方法予以改進、完善。

綜上所述，從當前深基礎支護結構的設計以及具體施工環節不難分析，無論是深基礎支護結構的設計思路還是施工方法都存在著各種弊端，施工技術的完善與改進顯得尤為迫切，只有從施工方法選擇及施工方案優化方面才能更好地提升深基礎支護結構施工的質量與效率。

（作者身份證號碼：452526196710010056）