淺談現(xiàn)代建筑中深基坑支護(hù)的幾種方法

王雪梅

[摘要] 本文闡述了目前深基坑支護(hù)的方法及其成功案例，以推廣深基坑支護(hù)技術(shù)，從而促進(jìn)現(xiàn)代建筑的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞] 深基坑；支護(hù)技術(shù)

1 概述

深基坑工程除自身的穩(wěn)定性問題外，由于地處施工環(huán)境的復(fù)雜性，一般周圍建筑物管線密布，還必須考慮對鄰近建筑物及對周圍地下的煤氣、上下水、電訊、電纜等管線的影響，一旦出現(xiàn)災(zāi)害事故，后果將是慘重的。例如，濟南市市中區(qū)某深基坑出現(xiàn)事故后導(dǎo)致的直接經(jīng)濟損失達(dá)5000多萬元。如何看待和處理這些問題，將是深基坑設(shè)計、施工人員及管理部門亟待解決的問題，也是環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)的一項重要研究內(nèi)容。顆粒向上突泥、涌水和冒砂問題。這些不良作用不僅使基坑底變得松軟難以施工，而且由于地下水將深部及周邊物質(zhì)的帶出，隨時間的推移造成地面沉降、裂縫的發(fā)生。樓發(fā)生整體傾斜，一些部位被拉裂，且在院內(nèi)出現(xiàn)了數(shù)條裂縫，造成不良的環(huán)境工程地質(zhì)效應(yīng)。側(cè)向位移又能間接引起地面沉降，其原因之一是土體側(cè)向變形導(dǎo)致的直接的高程降低；其二是土體側(cè)向變形引發(fā)的垂向彈、塑性變形。這二者的位移量在基坑周邊環(huán)境沉降計算中應(yīng)得到九分重視。由于基坑環(huán)境工程地質(zhì)問題考慮的因素之一是對周邊建筑的危害，因此周邊建筑物類型、新老程度、基礎(chǔ)類型及管線的分布，無疑都影響著對基坑環(huán)境工程地質(zhì)的危害程度。同樣幅度的地面水平位移或沉降量，發(fā)生于老的和淺基的磚木結(jié)構(gòu)建筑，可能會使其發(fā)生拉裂、坍塌，甚至傾倒；而若發(fā)生于新式樁基或其他深基礎(chǔ)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑，則可能危害程度很小或沒有危害。除上述幾個方面的因素外，其他如施工材料堆載及機械振動等都可影響到基坑環(huán)境工程地質(zhì)問題的發(fā)生、發(fā)展和危害程度。隨著基坑的深入，其失穩(wěn)的危害性也越來越大，因此在基坑開挖時，對支護(hù)技術(shù)提出了更高的要求。

2目前深基坑支護(hù)的方法和成功案例

2.1內(nèi)環(huán)梁支項法

濟南某大廈建于1994年，地下2層，地上38層，建筑高度118 m，基坑開挖深度8.7 m～9.6 m，場地地層自上而下依次為：

①人工雜填土，層厚lm～3.2m；

②6.5m～14.5m為第一海相層，呈流塑狀態(tài)，屬微欠固結(jié)土層；

③14.5 m～19.5 m為中等壓縮性粉質(zhì)粘土；

④19.5m～ 28.8m為密實性砂質(zhì)粉土。

場地表層地下水屬潛水型，初見水位1.3m，靜止水位0.8m。并且該工程附近有很多管線，以及中小學(xué)，還有待建的商務(wù)大廈工程，可以說本工程施工場地很狹小，基坑一次性開挖面積大，為了保證周圍建筑物的安全，施工必須采取有效的支護(hù)措施。

針對該工程特點，結(jié)合場地條件，考慮了灌注樁、鋼板樁及地下連續(xù)墻三種支護(hù)方案，認(rèn)為皆不合適，最后施工方和設(shè)計方協(xié)商研制出適合本工程的基坑支護(hù)新方法――內(nèi)環(huán)梁支頂法。首先采用鋼筋混凝土灌注樁單樁密排擋土，水泥拌合帷幕擋水，將基坑四周封閉起來，之后在基坑中央設(shè)置大直徑鋼筋混凝土環(huán)形梁，通過放射性鋼管支頂在圍護(hù)樁的過梁上，從根本上解決了軟土地基深基坑支護(hù)的難題。

2.2地下連續(xù)墻法

某工程基坑總面積達(dá)17 664.4m2。該工程包括兩幢高級商業(yè)辦公樓和一座集購物與娛樂為一體的裙樓，地下為兩層車庫。塔樓及裙樓的建筑高度分別為110m和24m，層數(shù)分別為 33層和 6層?；娱_挖深度為 11.0m。變電站距基坑開挖邊線為8m左右。本工程基坑開挖施工重點之一是確保變電站的安全。工程地質(zhì)條件本工程地處飽和軟土地基，土體抗剪強度低，壓縮性與觸變性較高。土層自上而下依次為：①雜填土，厚度2.1m；②粉質(zhì)粘土，厚度2.3m，ω=33.2%，r=1.86g/cm3，c=13 kPa，φ=14.5ο；③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，厚度3.5m，ω=43.3%，r=1.76g/cm3，c=6kpa，φ=16.1ο；④淤泥質(zhì)粘土，厚度8.5m，ω= 48.3%，r=1.70g/cm3，c=8kpa，φ=8ο；⑤灰色粘土，厚度6m，ω=38.6%，r=1.79g/cm3，c=10kpa，φ=9.2ο。地下水位為- 0.5m～-1.0m。

基坑支護(hù)方案――基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，墻厚800mm，深21. 0mm，地下墻分段縱向接頭形式為鎖口管，頂部現(xiàn)澆鋼筋混凝土帽梁，連成整體以增加墻體的剛度。基坑內(nèi)沿深度方向架設(shè)兩道混凝土支撐，混凝土強度為C30。第一道支撐設(shè)在地表下2. 5 m，支撐斷面為800 mm× 800 mm，圍檀斷面為：1 400mm x 800mm。第二道支撐設(shè)在地表下 7. 8 m，支撐斷面為：1000 mm ×800 mm，圍檀斷面為 1 600 mm x 800 mm?？v橫支撐網(wǎng)格的交點設(shè)置立柱。此外，為確保變電站安全，在坑外地下墻與變電站之間設(shè)置了兩排壓密注漿，以加固坑外土體，減少作用于墻體的土壓力，并可防止地下墻接頭處可能發(fā)生的滲漏。同時在坑內(nèi)采用深層攪拌樁，以增加坑內(nèi)土體的被動土抗力，限制墻底的踢腳變形。

2.3土釘墻的支擴方法

某時代廣場，占地面積約6 800m2，由二座塔樓及其相連高層所組成，地面上 22層，地下2層，平面尺寸約 78m x 72 m（西部除去兩部分的三角形成為六邊形）。建筑物標(biāo)高±0.000處海拔高程為163m，坑底海拔高程59m，場地地面海拔高程為129 m～170m。由于地形由東向西、由北向南傾斜，地面高差約 35mm，基坑一挖最大深度為 11m，而西側(cè)部分開挖深度為7m，基坑總邊長約275m。開挖的東側(cè)與市主干道相距約10 m，北側(cè)道路開挖，南側(cè)為正在施工的中興大廈，西側(cè)與三層民居相距4m，而西北側(cè)與居民（四層）距離僅為2m，根據(jù)場地地質(zhì)勘察報告，場地內(nèi)巖土層按成因可分為：人工填土層、第四紀(jì)坡殘積層、第四紀(jì)殘積層和震旦紀(jì)混合巖、混合花崗巖。從支護(hù)設(shè)計角度考慮，場地的巖土層情況可簡化為：第①層為填土（Qml），第②層為砂質(zhì)粉土（Qdl+el）和粉質(zhì)粘土（Qdl），由于這兩種土砂的力學(xué)計算指標(biāo)相當(dāng)近似，故將這兩種土抽象成一種土。第①層填土的力學(xué)計算指標(biāo)為：重度r=20kN/m3，內(nèi)聚力c=15 kpa，內(nèi)摩擦角中φ=16ο，變形模量正 EO=10 MPa，層厚15 m。第②層上的力學(xué)計算指標(biāo)為：重度r=20 kN/m3，內(nèi)聚力c=30kpa，內(nèi)摩擦角φ=24ο，變形模量正EO=30MPa，層厚 35 m。地下水在地面下 15 m，場地總體富水性貧乏，地下水的主要來源為大氣降水，地下水對混凝土無浸蝕性。據(jù)場地工程地質(zhì)條件、土層力學(xué)計算指標(biāo)以及周圍建筑物情況，經(jīng)多方案支護(hù)形式及技術(shù)經(jīng)濟比較，考慮到上釘墻具有施工速度快，與挖土可同步進(jìn)行，工程造價低及安全可靠的特點，所以決定采用以土釘支護(hù)技術(shù)為主的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

我國的深基坑支護(hù)技術(shù)發(fā)展主流成績驕人，經(jīng)過土建工程師們經(jīng)驗的長期積累，以及通過吸收國外開發(fā)的先進(jìn)技術(shù)及原理和方法，從而開發(fā)研制出適合我國地質(zhì)條件的先進(jìn)技術(shù)。達(dá)到了國際先進(jìn)水平，在我國的基礎(chǔ)建設(shè)過程中得到了充分的發(fā)揮和利用，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益，但同時也應(yīng)該看到國外基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，由于我國起步晚，許多設(shè)施跟不上，在機械設(shè)備及處理能力方面和國外先進(jìn)水平仍有很大的差距，展望前景，深基坑支護(hù)技術(shù)必將迎來更加輝煌燦爛的明天。