組合式邊坡支護(hù)技術(shù)在深大基坑工程中的實(shí)踐分析

陳曉琛

[摘 要]現(xiàn)如今高層建筑已經(jīng)隨處可見(jiàn)，且向著超高層建筑的趨勢(shì)在發(fā)展，但是建筑物的高度越高，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的深度意味著也就會(huì)變得更深。地下空間的開(kāi)發(fā)和利用正成為當(dāng)今建筑研究的新熱點(diǎn)，隨之深基礎(chǔ)的施工技術(shù)也在不斷的更新和發(fā)展。深大基坑邊坡邊坡支護(hù)是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，需要兼顧各方面的因素，通過(guò)多方面綜合考慮，科學(xué)合理論證，多方案多組合進(jìn)行優(yōu)化，才會(huì)找到更經(jīng)濟(jì)更合理更安全的支護(hù)方式。

[關(guān)鍵詞]基坑 邊坡穩(wěn)定性 灌注樁 土釘墻

中圖分類(lèi)號(hào)：TU554 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）07-0262-02

經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，使得城市人口也越來(lái)越多，而如何利用有限的土地去解決民眾的房屋居住問(wèn)題擺在了城市管理者的面前，于是高層建筑如雨后春筍般出現(xiàn)。現(xiàn)如今高層建筑已經(jīng)隨處可見(jiàn)，且向著超高層建筑的趨勢(shì)在發(fā)展，但是建筑物的高度越高，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的深度意味著也就會(huì)變得越深。而深基礎(chǔ)的施工技術(shù)也就隨之在不斷的更新和發(fā)展?；娱_(kāi)挖是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，特別是深基礎(chǔ)的開(kāi)挖涉及到水文、地質(zhì)、建筑結(jié)構(gòu)等因素的影響，是集結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、工程管理、施工技術(shù)等學(xué)科的一門(mén)綜合性學(xué)科。深基坑開(kāi)挖安全性最為重要，只有科學(xué)合理的進(jìn)行邊坡支護(hù)才能確保工程項(xiàng)目安全順利的建設(shè)。

一、邊坡失穩(wěn)的原因及支護(hù)的功能分類(lèi)

基坑開(kāi)挖其邊坡是否穩(wěn)定關(guān)系到整個(gè)工程項(xiàng)目能否安全順利進(jìn)行。造成邊坡不穩(wěn)定的因素可分為外在因素和內(nèi)在因素。內(nèi)因主要指地基土質(zhì)的性質(zhì)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造。地基土的性質(zhì)直接決定了土層的承載力等性質(zhì)，如粉砂質(zhì)土層，遇水后便會(huì)迅速軟化，其性質(zhì)非常不穩(wěn)定。外因則主要是包括水作用、邊坡的開(kāi)挖坡度及相關(guān)的支護(hù)措施。由于水對(duì)地基穩(wěn)定性的影響最大，如果不能抓住時(shí)機(jī)進(jìn)行合理的邊坡支護(hù)，使水下滲到地基土的孔隙中，就會(huì)增加土層的自重，從而迅速導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。邊坡支護(hù)可以根據(jù)其設(shè)置目的分為止水、擋土、支撐三大類(lèi)。

1、止水

止水支護(hù)措施常見(jiàn)于松軟地基土或地下水較多的地基。設(shè)置止水支護(hù)的目的就是為了阻止外側(cè)的水滲入建筑物，對(duì)建筑物形成水破壞，如我國(guó)的南方地區(qū)常年雨水較多，因此地基也比較松軟，基底土含水量較高，如不采取相應(yīng)的防水措施，會(huì)對(duì)建筑物內(nèi)的鋼筋造成銹蝕，經(jīng)年累月就會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成安全隱患。常見(jiàn)的止水支護(hù)方式有地下邊續(xù)墻、水泥攪拌樁等。

2、擋土

擋土支護(hù)的目的，是為了阻止外側(cè)的土發(fā)生位移對(duì)造成擠壓，從而對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成威脅。常見(jiàn)的擋土支護(hù)方法有鉆孔灌注柱、混凝土板樁等。

3、支撐

所謂支撐支護(hù)即是對(duì)結(jié)構(gòu)起到輔助支撐的作用。此種支撐方式多見(jiàn)于高層或超高層建筑當(dāng)中，因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)需要對(duì)主體加強(qiáng)支撐維護(hù)，于是在不影響建筑物美觀(guān)的前提下，在基礎(chǔ)底部設(shè)置內(nèi)支撐，以增強(qiáng)建筑物的剛度和穩(wěn)定性，常見(jiàn)的支撐方式有鋼筋混凝土內(nèi)支撐或鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)撐等。

二、基坑支護(hù)的特點(diǎn)

現(xiàn)階段基坑工程的相關(guān)理論研究還不成熟，不像建筑結(jié)構(gòu)工程可以通過(guò)相關(guān)的力學(xué)理論對(duì)各項(xiàng)荷載計(jì)算的較為準(zhǔn)確從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。基坑工程受地域影響，其基礎(chǔ)的土層結(jié)構(gòu)和土的力學(xué)性質(zhì)也不盡相同，從而使得基坑支護(hù)也在不斷的發(fā)生變化。主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、地域性強(qiáng)

由于不同地區(qū)的土體性質(zhì)不盡相同，反映在力學(xué)性質(zhì)上則有著千差萬(wàn)別的變化，有時(shí)即使在相同的地區(qū)，在不同地段上巖土的各項(xiàng)性質(zhì)也有所不同，所以對(duì)于基坑邊坡支護(hù)就需要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)合理的進(jìn)行選擇，不能完全依按照相關(guān)的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)硬套。

2、綜合性較強(qiáng)

基坑支護(hù)涉及的學(xué)科并不是單一的，不僅涉及到土力學(xué)、巖石力學(xué)，而且還涉及到結(jié)構(gòu)力學(xué)等學(xué)科，是一項(xiàng)相互交叉的學(xué)科，特別是在深基坑支護(hù)中還需要上述力學(xué)的相關(guān)計(jì)算理論，所以只有綜合多方面的知識(shí)，才能合理的設(shè)計(jì)、選擇邊坡支護(hù)類(lèi)型。

3、理論不成熟

盡管高層建筑和超高層建筑在如火如荼的建設(shè)和發(fā)展當(dāng)中，但是深基坑支護(hù)的相關(guān)理論卻并不成熟，糾其原因有多方面，但主要是由于土體性質(zhì)隨地域和氣候環(huán)境影響，在不斷的發(fā)生變化，而且同一地區(qū)的土體在不同時(shí)間段的力學(xué)性質(zhì)也有所不同。因此相關(guān)的的理論并不完全，這就造成邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)和類(lèi)型選擇就具有相當(dāng)程度的不確性。

4、作用因素存在不確定性

基坑邊坑支護(hù)結(jié)構(gòu)一旦選定施工后其承受的最大荷載就是確定的，但是對(duì)于工程項(xiàng)目的外部環(huán)境而言，隨著時(shí)間的推移，自然條件就會(huì)有所變化，進(jìn)而導(dǎo)致基坑周?chē)馏w的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力就會(huì)發(fā)生變化，而一旦周?chē)馏w的壓力大于支護(hù)結(jié)構(gòu)所能承受的最大荷載就會(huì)造成結(jié)構(gòu)性損壞，從而影響整個(gè)建筑物的安全性。

三、常見(jiàn)的深基坑支護(hù)技術(shù)分析

1、鋼板樁支護(hù)

鋼板樁是由帶鎖口的熱軋型鋼制成的，在實(shí)際施工的過(guò)程中只要將鋼板之間相互連接即可，由于其施工簡(jiǎn)單、適用范圍廣（此方法適用于深度小于7m的基坑）、成本造價(jià)相對(duì)較低，且止水、擋土效果比較好，因此廣泛的被用于深基坑支護(hù)當(dāng)中。但是由于其施時(shí)噪音較大，如果工程項(xiàng)目處于人煙稀少的位置還可采用此種支護(hù)方法，但是對(duì)處于人口密集區(qū)的工程項(xiàng)則為了保護(hù)周?chē)h(huán)境就無(wú)法采用此支護(hù)方法。

2、地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻無(wú)論是止水效果還是擋土效果都是非常出色的，特別是對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件的地基有非常強(qiáng)的適應(yīng)能力，實(shí)踐證明地下連續(xù)墻不僅能夠有效的適應(yīng)深層有軟土的地基，而且還可以適應(yīng)有地下水的地質(zhì)環(huán)境。但是地下連續(xù)墻最大的缺點(diǎn)在于基坑開(kāi)挖成本費(fèi)用較高，且材料消耗量大，因此造成的工程費(fèi)用也是巨大的，許多工程項(xiàng)目只是在局部采用地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)。

3、擋土墻支護(hù)

臨時(shí)擋土墻費(fèi)用造價(jià)低廉，施工操作簡(jiǎn)單，且在施工過(guò)程中質(zhì)量控制相對(duì)比較容易，但是局限性也比較明顯，對(duì)于深度小于5米且土質(zhì)情況較好的地基采用臨時(shí)擋土墻不僅效果較好，而且經(jīng)濟(jì)效益也比較可觀(guān)，而對(duì)于軟弱地基土或是開(kāi)挖深度較大的基坑則無(wú)法勝任。

4、深層混凝土攪拌支護(hù)

深層混凝土攪拌樁支護(hù)是將水泥作為固化劑，通過(guò)水泥與地基土發(fā)生反應(yīng)后，使土體硬化，從而起到支護(hù)作用，此種支護(hù)類(lèi)型，施工難度不大，但是卻涉及隱蔽工程質(zhì)量控制點(diǎn)，因此質(zhì)量控制是關(guān)鍵，同時(shí)此種支護(hù)如果遇到復(fù)雜地形時(shí)，其鉆孔難度就會(huì)比較大，對(duì)地基土及外部環(huán)境有較高的要求。此種支護(hù)方式的缺點(diǎn)在于止水效果較差。

5、噴錨網(wǎng)支護(hù)

噴錨支護(hù)的最大優(yōu)點(diǎn)就是施工工藝簡(jiǎn)單，與其它的支護(hù)類(lèi)型相比較其造價(jià)費(fèi)用低，對(duì)于深度小于13米的基坑，只要無(wú)地下水作用，支護(hù)效果還是很好的。但是該種支護(hù)方式對(duì)復(fù)雜地形的適應(yīng)力差，如遇地下水時(shí)，還需先進(jìn)行降水，后才能支護(hù)，加上此支護(hù)方式施工時(shí)噪音比較大，故在鬧市工程項(xiàng)中應(yīng)用不多。常見(jiàn)與護(hù)坡樁支護(hù)組合進(jìn)行邊坡支護(hù)。

四、深大基坑組合式邊坡支護(hù)形式分析

深大基坑的邊坡支護(hù)形式要根據(jù)實(shí)際的外部環(huán)境條件和土體的性質(zhì)合理的選取支護(hù)形式，有時(shí)可采用單一的支護(hù)方，大部情況則需要組合選型，既保證工程的安全施工，又確保了利益的最大化。根據(jù)相關(guān)的施工實(shí)踐，常見(jiàn)的組合支護(hù)類(lèi)型有以下6種。

1、灌注樁和錨桿樁組成的支護(hù)

以灌注樁和錨桿樁組成的深基坑支護(hù)類(lèi)型，其灌注樁和錨桿樁是承擔(dān)主要荷載的結(jié)構(gòu)，由于該組合結(jié)構(gòu)下樁的長(zhǎng)度較單一選型狀態(tài)下樁的長(zhǎng)度短，不僅降低了施工的難度和工程造價(jià)，而且還有效的降低了樁深彎矩，減少了樁頂部的位移，同時(shí)可靠性還較較高，因此對(duì)于場(chǎng)地類(lèi)別屬于中軟土的場(chǎng)地可以采用此種組合形式進(jìn)行基坑邊坡支護(hù)。

2、灌注樁、錨桿樁和內(nèi)支撐組成的支護(hù)

由灌注樁、錨錨桿樁和內(nèi)支撐組成的支護(hù)組合，是以錨桿作為鉆孔灌注樁的受力支點(diǎn)，并輔以混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐或鋼制內(nèi)支撐，不僅能有效的起到擋土的效果，而且還可以有效的止水，同時(shí)此種組合位移變形較小，能夠大幅度提高基坑的承壓能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此種組合方式對(duì)于較弱地基、地下水較多的地區(qū)能夠有效的起到擋土、止水、保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的效果。

3、灌注樁、攪拌樁和鋼支撐組成的支護(hù)

通常情況，對(duì)于軟弱地基的支護(hù)，灌注樁是先施工第一個(gè)待灌注樁的強(qiáng)度達(dá)到一定的要求后，才能對(duì)相領(lǐng)的樁進(jìn)行鉆孔，此種施工方法就“跳鉆”，但是單一的運(yùn)用此種支護(hù)對(duì)于地下水較大或土質(zhì)情況較差的基坑，不僅不能止水，而且還不能保證支護(hù)土體的穩(wěn)定性，因此在灌注樁后面再增加設(shè)置一排混凝土攪拌樁，不僅達(dá)到了止水的目的，而且通過(guò)增強(qiáng)鋼支撐還可以提高整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)的剛度和荷載承受能力。此種組合方式施工簡(jiǎn)單，且可以根據(jù)實(shí)際的地形、地質(zhì)情況對(duì)樁的密度進(jìn)行控制，對(duì)復(fù)雜地形的深大基坑有較強(qiáng)的實(shí)用性，特別是對(duì)于基坑底部地下水較多的情況，能夠有效的保持支護(hù)系統(tǒng)不受水破壞的影響。

4、灌注樁、擋土墻和鋼支撐組成的支護(hù)

如果深大基坑地下水較少，且土質(zhì)情況相對(duì)比較良好的時(shí)候，可以選用鉆孔灌注樁、擋土墻再加上鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐的方法，對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)，不僅能夠有效的對(duì)基坑周?chē)耐馏w進(jìn)行阻擋，而且施工簡(jiǎn)單，對(duì)于確保深大基坑的邊坡穩(wěn)定性有較好的效果。

5、灌注樁、土釘墻和錨桿樁組成的支護(hù)

此種支護(hù)形式最大的優(yōu)點(diǎn)在于減少基坑的位移和沉降，而且該支護(hù)方法可以充分利用周?chē)馏w的地質(zhì)構(gòu)造情況，在基層開(kāi)挖的同時(shí)加設(shè)混凝土鋼筋網(wǎng)，以錨桿樁和灌注樁為受力支點(diǎn)，對(duì)邊坡進(jìn)行噴護(hù)，特別是在基坑出現(xiàn)滑坡位移前就會(huì)對(duì)混凝土錨桿和灌注樁進(jìn)行應(yīng)力施加，因此能有效的控制邊坡的形變。

6、灌注樁、錨桿樁和擋土墻組成的支護(hù)

對(duì)于地質(zhì)情況良好的土基而言，如果大面積的進(jìn)行支護(hù)會(huì)造成人工、材料等較大的浪費(fèi)，但是如果完全不進(jìn)行支護(hù)則基坑開(kāi)挖后對(duì)周?chē)馏w會(huì)造成一定的破壞，使得不土體不穩(wěn)定性的因素增加，所以面對(duì)這種情況，灌注樁、錨桿樁和擋土墻組成的支護(hù)是最經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)。結(jié)合基坑底部的實(shí)際情況，通過(guò)灌注樁和錨桿樁對(duì)擋土墻形成錨固作用，從而對(duì)周?chē)耐馏w形成有效的阻擋。此種組合支護(hù)施工工藝簡(jiǎn)單，成本投入小，但是不能止水，因此只適用于地質(zhì)情況比較好的基坑邊坡支護(hù)。

邊坡支護(hù)是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，需要兼顧各方面的因素，比如外在環(huán)境因素，和內(nèi)在的巖土性質(zhì)，并且認(rèn)真分析，從多方面考慮才能確保邊坡支護(hù)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此要想確保邊坡支護(hù)安全合理 一是必須對(duì)基礎(chǔ)情況進(jìn)行周密?chē)?yán)謹(jǐn)?shù)姆治?，二是選型要有針對(duì)性，確保能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、氣候等環(huán)境，三是通過(guò)多種方案優(yōu)化對(duì)比選取最為合理支護(hù)組合方式，四是要密切的觀(guān)察開(kāi)挖時(shí)邊坡的動(dòng)態(tài)情形，做到及時(shí)支護(hù)確保周?chē)馏w的穩(wěn)定?？傊吰轮ёo(hù)就是需要通過(guò)綜合考慮，多方案多組合進(jìn)行優(yōu)化，才會(huì)找到更經(jīng)濟(jì)更合理更安全的支護(hù)方式。

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