灌注樁在軟土基坑支護(hù)中的應(yīng)用研究

石 磊 熊 昭

（中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510000）

我國(guó)地大物博，很多地區(qū)的土質(zhì)情況都不同，軟土是眾多土質(zhì)中的一種。其一般特點(diǎn)是壓力高、承載力低、易變形、含水率高，對(duì)工程建設(shè)特別是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的安全影響很大。對(duì)于土質(zhì)松軟的軟土來(lái)說(shuō)，基坑工程就顯得非常重要，如果基坑圍護(hù)的方案不夠完美，那么就會(huì)產(chǎn)生很多可怕的后果，這些負(fù)面影響輕則影響到該工程的工期，重則造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至還會(huì)對(duì)施工人員的生命安全造成極大的危害。然而，由于基坑工程的廣泛性，一般用作臨時(shí)工程，但是對(duì)于那些在實(shí)際工程中是軟土的，其后果也是不可估量的，往往都是摸索前進(jìn)。筆者查閱了大量的國(guó)內(nèi)外資料，經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)顯示，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)軟土地區(qū)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計(jì)提出了許多建議。一些專家對(duì)軟土中46個(gè)深基坑的變形和開挖深度進(jìn)行了綜合比較，提出了一種新的安全評(píng)價(jià)方法。一些專家研究了基坑施工技術(shù)與軟土地基變形控制的關(guān)系，提出了一種新的支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)方法。

根據(jù)基坑工程地質(zhì)特征，從支護(hù)、止水效果、施工方便性和安全性等方面選擇了灌注樁三軸水泥土攪拌樁的支護(hù)形式，并對(duì)基坑周圍建筑物的復(fù)雜性進(jìn)行了研究。在穩(wěn)定性驗(yàn)算的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)和比較了數(shù)值模擬對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。

1 基坑地址情況

工程周圍有許多相鄰的建筑物和管道，施工環(huán)境相對(duì)狹窄。地上建筑有 層住宅、1個(gè)8層住宅和 層住宅。這個(gè)工程還包含兩個(gè)地下車庫(kù)。坑形基本不規(guī)則，周長(zhǎng)約，開挖面積約9230m2。基坑開挖深度約為，開挖區(qū)土層以流體塑性粘土為主，為二次基坑。具體情況見表1。

表1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表

2 基坑方案

基坑開挖面積不大，因此需要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境進(jìn)行附加變形控制。為了保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍防護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)必須嚴(yán)格控制基坑和地下室施工過(guò)程中的變形，同時(shí)考慮施工成本、施工周期、操作和方便性。盡量減少對(duì)鄰近建筑物和周圍道路的影響，確保整個(gè)項(xiàng)目的順利實(shí)施。分析了灌注樁的優(yōu)缺點(diǎn)。樁長(zhǎng)和樁徑可根據(jù)設(shè)計(jì)荷載自由選擇。施工噪聲小，對(duì)周圍環(huán)境影響小。工程造價(jià)高，基坑開挖復(fù)雜，止水效果不明顯。另外，還需要增加水幕，施工過(guò)程中排出的泥漿量較大。中國(guó)深基坑的水平支護(hù)一般采用鋼筋混凝土支護(hù)和鋼支撐這兩個(gè)方式。鋼筋混凝土故名思議，材料的變形非常小，抵抗形變能力很強(qiáng)，支持效果不錯(cuò)。這種方式使用范圍非常廣，是當(dāng)下非常熱門的方式。鋼支撐的方式，可以極大的輔助鋼筋混凝土，這種方式非常的好，可以極大的應(yīng)對(duì)基坑工程。當(dāng)然，現(xiàn)階段的支護(hù)操作也很簡(jiǎn)單，能迅速形成支護(hù)效果，大大縮短支護(hù)體的無(wú)支護(hù)暴露時(shí)間，同時(shí)，施加應(yīng)力后，可大大降低支護(hù)體的變形程度，便于基礎(chǔ)的后續(xù)拆除?？?。從而縮短了施工周期的要求。鋼支撐體系的采用主要存在以下缺點(diǎn)：鋼支架抵抗形變能力還是可以的，但是，在載荷比較大的情況下，在極限荷載作用下易發(fā)生較大變形，不利于基坑附近建筑物的保護(hù)。

基坑支護(hù)體系采用灌注樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，這是一種鋼筋混凝土灌注樁以及在樁頂?shù)膲喉斄汉脱盒纬傻闹ёo(hù)結(jié)構(gòu)體系?？梢苑浅Ｓ行У钠鸬街ёo(hù)的作用，對(duì)于周圍建筑物的影響可以很大的減小。具體規(guī)劃如下圖1和2所示。

圖1 第1道支撐示意圖

圖2 第2道支撐示意圖

3 數(shù)值模擬計(jì)算

基于上述分析，對(duì)基坑施工工況進(jìn)行設(shè)計(jì)，分 3 次開挖，第 1 次開挖至-1.050 m，并在-0.650 m 處設(shè)置第 1 道支撐，第 2 次開挖至-5.60 m，并在-5.20 m 處設(shè)置第 2 道支撐，第 3 次開挖至坑底，底板澆筑后在-8.80 m 處第 1次換撐，-4.90 m 處第 2 次換撐，回填至±0處拆撐。具體施工工況順序如圖 3 所示。

圖3 施工工況順序圖（單位：m）

計(jì)算坑底抗隆起。安全系數(shù)：2.45，要求安全系數(shù)：2.2?？拥卓孤∑鹩?jì)算滿足安全性要求。

計(jì)算地基承載力：

式中 Nq、Nc為承載力系數(shù)、Ru為修正后承載力 。

安全系數(shù)：5。要求安全系數(shù)：2.5。滿足安全要求。

計(jì)算抗傾覆安全系數(shù)：

要求0。抗傾覆計(jì)算滿足安全要求。

如表 2所示。在該分析中，基坑的豎向方向受到全自由度的約束，橫向方向受正方向的約束。同時(shí)，根據(jù)礦渣車在基坑施工過(guò)程中滿負(fù)荷或超載運(yùn)行情況。

表2 分析單元類型與本構(gòu)模型表

圖9 有限元模型圖

圖10 最大水平位移

圖11 地表最大沉降

圖12 建筑物基礎(chǔ)沉降

4 現(xiàn)階段軟土基坑中的現(xiàn)狀及針對(duì)措施

施工技術(shù)是影響施工質(zhì)量的主要因素，也是可以通過(guò)人為的干預(yù)加強(qiáng)給軟土基坑工程的支護(hù)施工質(zhì)量。在軟土基坑中，是支護(hù)工程中一個(gè)非常復(fù)雜且重要的的東西，對(duì)于施工要求非常的高，只有將工程技術(shù)充分的掌握才能避免各種問(wèn)題的出現(xiàn)。在施工的過(guò)程中，遇見不同的問(wèn)題，就會(huì)需要相應(yīng)的技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題，這就需要施工人員掌握全面的知識(shí)，在遇見不同的問(wèn)題時(shí)，可以使用不同的技術(shù)解決，不然，就會(huì)造成一些嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致建筑質(zhì)量整體下降，很多施工企業(yè)在建筑工程的時(shí)候，為了加快工程的速度，節(jié)約時(shí)間成本，往往都會(huì)有很多不規(guī)范的操作，這就會(huì)對(duì)給支護(hù)工程造成極嚴(yán)重的后果，進(jìn)而影響工程的質(zhì)量。

軟土基坑支護(hù)施工的時(shí)候，可能存在很多問(wèn)題。這些問(wèn)題極有可能是施工企業(yè)管理不規(guī)范造成的，有些施工企業(yè)在施工的時(shí)候都是根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行給支護(hù)工程，在之前成功的施工中，也沒有使用先進(jìn)的科學(xué)思想和管理方式，故而覺得不需要具備科學(xué)的思想和理論，也能夠?qū)⒔o支護(hù)工程施工的非常好，殊不知，這是一個(gè)極其錯(cuò)誤的思想，這也是埋下隱患的一個(gè)重要原因。在給支護(hù)工程施工過(guò)程中，沒有科學(xué)的知識(shí)和理論作為指導(dǎo)，那么很多施工工作都是錯(cuò)誤的，很多管理方案都是極為不可行的，這就會(huì)促進(jìn)施工企業(yè)的加速衰亡。

如果想從根本上避免軟土基坑工程支護(hù)施工中出現(xiàn)問(wèn)題，避免埋下隱患，避免安全事故的發(fā)生，那少不了監(jiān)管這一部分。任何個(gè)人都有惰性，每一個(gè)人內(nèi)心中都有善良的一面，也要邪惡的一面，在沒有人管理的時(shí)候，每個(gè)人的內(nèi)心中惡魔就會(huì)占據(jù)主導(dǎo)位置。在軟土基坑工程支護(hù)施工前，要有一些專業(yè)人士組成的小組對(duì)其選用的材料進(jìn)行審核，對(duì)其安裝的方案進(jìn)行考量，施工人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的了解和對(duì)該建筑工程的掌握也是考核的一個(gè)地方。當(dāng)審核通過(guò)的時(shí)候，才能進(jìn)行支護(hù)施工。當(dāng)施工人員在現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)候，專業(yè)小組成員要不定期的巡視，有效的監(jiān)督其工作，確保其保質(zhì)保量的完成給支護(hù)施工的安裝工作。

想要促進(jìn)施工企業(yè)重視給軟土基坑工程支護(hù)施工，那么有關(guān)部門必須加強(qiáng)嚴(yán)管，讓建筑企業(yè)在施工前做出充分的準(zhǔn)備，在腦海中就具有強(qiáng)烈的安全意識(shí)，在進(jìn)行施工的時(shí)候，時(shí)時(shí)刻刻將安全牢記心中。軟土基坑工程支護(hù)施工管理的要求非常的高，施工企業(yè)要將每一個(gè)步驟細(xì)化到個(gè)人，將每一份責(zé)任都明確，施工企業(yè)也要制定相應(yīng)的制度，對(duì)于施工人員的行為做出指導(dǎo)。施工企業(yè)在開始施工之前，要對(duì)每一位施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，讓他們清楚自己所做工作的關(guān)鍵之處，容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方，讓他們明確自己工作的目標(biāo)，當(dāng)遇見非常專業(yè)，施工單位解決不了的復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，可以外聘技術(shù)高超的人員進(jìn)行指點(diǎn)，讓給軟土基坑工程支護(hù)施工不再出現(xiàn)問(wèn)題。軟土基坑工程支護(hù)施工的材料選擇是非常重要的，建筑企業(yè)切不可貪圖便宜，選購(gòu)便宜的材料，這些便宜的材料可能質(zhì)量非常差，在投入使用的時(shí)候，容易引發(fā)給軟土基坑工程支護(hù)施工的嚴(yán)重問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，采用灌注樁效果非常好，極大的提高整個(gè)建筑的整體質(zhì)量，也會(huì)促進(jìn)人民的居住體驗(yàn)提升。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代建筑發(fā)展越來(lái)越迅速，人民對(duì)建筑的質(zhì)量也越來(lái)越高，對(duì)于軟土基坑采用灌注樁是建筑工程中非常重要的一環(huán)節(jié)，在施工過(guò)程中要引起施工企業(yè)的重視。只有這樣，才能促進(jìn)建筑行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，為我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)添磚加瓦。