基坑支護結構設計與施工關鍵技術研究

李博 沈陽恒巖建設有限公司

一、基坑設計的特點

1.基坑工程的區域性強，同一般的建筑工程相比，深基坑工程的區域性更強。由于各地區的地質差別較大，例如各地區的黃土、砂土、軟粘土等條件往往有著較大的區別，這都會對工程設計和施工造成較大的影響。根據工程勘察結果顯示，一個地區的水文地質條件都會存在較大的區別，這需要在施工的過程中，根據實際情況，采取不同的施工策略，真正做到因地制宜。

2.個性化。很多基坑工程在市中心進行建設，這些地區的環境條件往往差別較大，周圍的建筑分布和管網分布差別較大，這些都對基坑的變形抵御能力存在非常密切的聯系。

3.基坑工程的綜合性。基坑工程是一個綜合性的工程，會涉及土壓力理論、土體變形理論、地下水滲流理論等三個問題，這些問題都不能進行孤立考慮，它們之間存在著比較強烈的耦合關系，一旦其中任何一個環節沒有處理好，都會對工程質量造成非常大的影響。

4.時空效應。在基坑工程施工過程中，經常會遇到蠕變性的土體，隨著時間的延長，這些土體的強度會變低，嚴重影響到土體的穩定性。環境效應。在基坑工程對周圍環境的影響往往是比較直接的。例如在基坑開挖的過程中，如果對土體當中的應力進行釋放，就會影響到土體應力的分布。此外，在基坑開挖過程中，還會進行抽水，這會導致周邊地下水位的下降，對地下滲流造成影響。在這些因素的作用下，很容易對周圍土體造成較大的影響，進而造成周圍土體下沉現象的出現，如果處理不當，很容易造成事故的發生。工程量大、工期比較緊。隨著基坑工程規模的不斷增加，土方開挖的工作量往往會比較大，然而留給的工期往往比較緊張，對工程管理往往有比較高的要求，不僅要保證工程的質量和經濟效益，還應該保證工程按期完工。

二、基坑工程設計的計算方法和相關設計軟件

極限平衡法是當前應用最多的工程計算方法，由于求解的超靜定問題，且求解相對比較簡單，工程應用最多，特別是簡單的懸臂和單點支護結構，非常適合采用這種分析方法。等值梁法是通過假設鉸來求解支擋結構內力，因此該方法也稱作假想鉸法。具體來說，首先假設假想鉸的位置，即擋土結構變形曲線的反彎點。通常是先假設反彎點為土壓力為零的那一點或是擋土結構入土面的那點，也有方法是假定反彎點距離入土面深度為y，該y值可根據地質條件和結構特性確定，一般為0.1～0.2倍開挖深度。由于鉸結點處彎矩為0，因此可以按照連續梁假設來求解擋土結構的彎矩、剪力和支撐軸力。擋土結構的內力分析還可采用解析方法和數值方法。常用解析方法有山肩邦男法、彈性法和彈塑性法等。這些方法的基本理論是首先將擋土結構劃分成數個子區間，在此基礎上，分析和建立微分方程，然后引入連續性條件和邊界條件，并求解微分方程，從而可以得到內力和支撐軸力。隨著軟件技術的高速發展，在基坑工程設計中的應用越來越多，在工程設計過程中，主要采用天漢軟件、理正深基坑軟件和PLAXIS幾款軟件。

三、深基坑支護施工階段的控制要點

1.邊坡修理應達到設計、規范要求，常存在超挖和欠挖現象。一般深基礎在開挖時均使用機械開挖、人工簡單修坡后即開始擋土支護的砼初噴工序。而在實際開挖時，由于施工管理人員不到位，技術交底不充分，分層分段開挖高度不一，挖機械操作手的操作水平等因素的影響，使機械開挖后的邊坡表面平整度，順直度極不規則，而人工修理時不可能深度挖掘，只能就機挖表面作平整度修整，在沒有嚴格檢查驗收就開始初噴，故出現擋土支付后出現超挖和欠挖現象。

2.土層開挖和邊坡支護應配套，常見支護施工滯后于土方施工很長一段時間，而不得不采取二次回填或搭設架子來完成支護施工。一般來說，土方開挖技術含量相對較低，工序簡單，組織管理容易。而擋土支護的技術含量高，工序較多且復雜，施工組織和管理都較土方開挖復雜。所以在施工過程中，大型工程均是由專業施工隊來分別完成土方和擋土支付工作，而且絕大部分都是兩個平行的合同。這樣在施工過程中協調管理的難度大，土方施工單位搶進度，拖工期，開挖順序較亂，特別是雨期施工，甚至不顧擋土支護施工所需工作面，留給支護施工的操作面幾乎是無法操作，時間上也無法完成支護工作，以致使支護施工滯后于土方施工，因支護施工無操作平臺完成鉆孔、注漿、布網和噴射砼等工作，而不得不用土方回填或搭設架子來設置操作平臺來完成施工。這樣不但難于保證進度，也難于保證工程質量，甚至發生安全事故，留下質量隱患。

3.噴射砼厚度應按設計要求。目前建筑工程基坑支護噴射砼常用的是干拌法噴射砼設備，其主要特點是設備簡單、體積小，輸送距離長，速凝劑可在進入噴射機前加入，操作方便，可連續噴射施工。雖然干噴法設備操作簡單方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和檢查控制等手段不全，混凝土回彈嚴重，再加上原材料質量控制不嚴、配料不準、養護不到位等因素，往往造成噴后砼的厚度不夠、砼強度達不到設計要求。

4.成孔注漿應按相關規范設計要求，土釘或錨桿受力應打到設計要求。深基坑支護所用土釘或錨桿鉆孔直般為100～150mm的鉆桿成孔，孔深少則五、六米，深則十幾米，甚至二十多米，鉆孔所穿過的土層質量也各不相同，鉆孔如果不認真研究土體情況，往往造成出渣不盡，殘渣沉積而影響注漿，有的甚至成孔困難、孔洞坍塌，無法插筋和注漿。再者注漿時配料隨意性大、注漿管不插到位、注漿壓力不夠等而造成注漿長度不足、充盈度不夠，而使土釘或錨桿的抗拔力達不到設計要求，影響工程質量，甚至要做再次處理。

四、結束語

隨著我國經濟的高速發展，各種基坑工程越來越多，對工程設計和施工提出了更高的要求，需要我們在立足工程實際的基礎上，合理對工程設計方法和施工方法進行選擇，不斷創新工程設計和施工工藝技術，同時做好施工管理工作。