深基坑支護施工中存在的問題和基坑支護選型應(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和現(xiàn)實條件，并就深基坑支護工程中常見的支護選型和施工工藝應(yīng)用技術(shù)進行分析和探討。

關(guān)鍵詞：深基坑;基坑支護施工;支護選型應(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，深基坑開挖和支護已成為工程中常見的重要分部分項工程。當(dāng)前，深基坑支護工程具有很典型的地域經(jīng)驗性，設(shè)計理論方法與實際仍存在一定差異，基坑坍塌、失穩(wěn)等現(xiàn)象并不少見，深基坑支護施工目前仍存在不少問題亟待解決。同時，各種深基坑支護技術(shù)不斷發(fā)展，支護選型需要根據(jù)實際場地條件加以分析和抉擇，并在實際應(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，深基坑支護工程設(shè)計主要基于傳統(tǒng)的朗肯土壓力和庫倫土壓力理論，得益于計算機和軟件技術(shù)的發(fā)展，深基坑支護設(shè)計逐漸成熟，各地區(qū)也掌握了較多巖土層設(shè)計經(jīng)驗參數(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，在一定程度上較好地保證基坑支護工程的安全。然而，實際基坑工程施工中仍存在一些問題，需要不斷改進和完善。

2.1基坑工程設(shè)計與施工存在差異

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

2.2土方開挖與支護不協(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，基坑支護高度加大，支護結(jié)構(gòu)土壓力和水平位移較大，基坑設(shè)計所需工程措施造價較大，建設(shè)單位往往難以接受。實際工作中設(shè)計單位對基坑支護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)致土方開挖與支護不相協(xié)調(diào)，當(dāng)土層力學(xué)性質(zhì)較差時容易引起基坑失穩(wěn)。同時，基坑設(shè)計計算時考慮了基坑開挖工況，設(shè)定了每級工況時土方開挖深度，支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算也是基于各級工況的受力情況，但實際施工中，土方開挖深度與設(shè)計工況并不吻合，導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)的實際受力不相協(xié)調(diào)。另外，對于軟土基坑開挖，尚應(yīng)按分層、分段、對稱、適時的原則開挖，對采用內(nèi)支撐的支護結(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行開挖，出現(xiàn)分層開挖深度過大、開挖范圍過大、支護結(jié)構(gòu)未完全達(dá)到養(yǎng)護強度要求時開挖等現(xiàn)象，即土方開挖與支護不相協(xié)調(diào)。

2.3基坑工程時空效應(yīng)明顯

所謂基坑工程的時空效應(yīng)，是指基坑開挖和支護的過程中，支護結(jié)構(gòu)和周邊土體的變形和位移隨著基坑開挖的時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、抗剪強度低、觸變性等特點，此類地層的基坑開挖和支護具有很強的時空效應(yīng)?；◢弾r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)遇長時間的暴雨入滲，雨水浸軟土體則抗剪強度降低，飽和土體增重也加大土壓力，基坑側(cè)壁不穩(wěn)定增加，基坑開挖或無支護時間越長，風(fēng)險則增加。目前，行業(yè)上對基坑工程的時空效應(yīng)研究尚未深入，基坑規(guī)范和設(shè)計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)驗加強施工技術(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。對于基坑工程的時間效應(yīng)，基坑開挖所用時間、基坑側(cè)壁土體無支撐暴露的時間、施工間歇時間等時間的長短對支護結(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，支撐的時間節(jié)點、實時監(jiān)測和控制等方面加強施工管理。

3.深基坑支護選型和應(yīng)用技術(shù)

3.1排樁支護技術(shù)

排樁基坑支護，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，不應(yīng)采用擠土效應(yīng)明顯、易塌孔和縮頸或振動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度混凝土清除，樁縱向鋼筋錨人冠梁35d，加強整體剛度。

3.2錨桿支護技術(shù)

錨桿基坑支護作為錨拉式支護結(jié)構(gòu)，允許支護結(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)合混凝土腰梁進行支護，須當(dāng)錨固體強度和混凝土梁強度達(dá)到規(guī)定要求時方可進行張拉鎖定，然后進行下一層土方開挖。

3.3土釘墻支護技術(shù)

土釘墻支護應(yīng)用于安全等級為二、三級的基坑，支護結(jié)構(gòu)位移稍大，當(dāng)基坑周邊有重要管線時不宜采用。深基坑支護中常結(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)分段依次進行。

4.結(jié)語

深基坑工程隨著技術(shù)水平的不斷進步和施工工藝的發(fā)展，各地區(qū)已積累了較多的施工經(jīng)驗，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)計與施工不斷融合妥善解決。深基坑支護施工中也要熟悉各支護選型的應(yīng)用技術(shù)，明確各施工工藝的適用條件和注意事項，將基坑工程存在問題的影響盡可能減小。

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