基坑支護(hù)工程中常用方法介紹與分析

褚清順

（邯鄲峰峰礦區(qū)建筑業(yè)管理處，河北 邯鄲 056200）

1 基坑及基坑支護(hù)

1.1 基坑

建筑基坑是指為進(jìn)行建筑物（包括構(gòu)筑物）基礎(chǔ)與地下室的施工所開挖的地面以下空間。為建筑基礎(chǔ)開挖的臨時(shí)性坑井稱為基坑?；訉儆谂R時(shí)性工程，其作用是提供一個(gè)空間，使基礎(chǔ)的砌筑作業(yè)得以按照設(shè)計(jì)所指定的位置進(jìn)行?；娱_挖工程量按基坑容積計(jì)算。一般來說，深基坑是指開挖深度大于等于5m的基坑。底面積在20㎡以內(nèi)的按基坑計(jì)算。

1.2 基坑支護(hù)

為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對(duì)基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護(hù)措施。常見的基坑支護(hù)型式主要有：排樁支護(hù)，樁撐、樁錨、排樁懸臂；地下連續(xù)墻支護(hù)，地連墻+支撐；水泥土擋墻；鋼板樁：型鋼樁橫擋板支護(hù)，鋼板樁支護(hù)；土釘墻；逆作拱墻；放坡。

2 常用的基坑支護(hù)方法

2.1 土釘墻

土釘墻是一種邊坡穩(wěn)定式的支護(hù)，其作用與被動(dòng)的具備擋土作用的上述圍護(hù)墻不同，它是起主動(dòng)嵌固作用，增加邊坡的穩(wěn)定性，使基坑開挖后坡面保持穩(wěn)定。土釘墻主要用于土質(zhì)較好地區(qū)，我國華北和華東北部帶應(yīng)用較多，目前我國南方地區(qū)亦有應(yīng)用，有的已用于坑深l0m以上的基坑，穩(wěn)定可靠、施工簡便且工期短、效果較好、經(jīng)濟(jì)性好、在土質(zhì)較好地區(qū)應(yīng)積極推廣。

2.2 鋼筋混凝土板樁

鋼筋混凝土板樁具有施工簡單、現(xiàn)場作業(yè)周期短等特點(diǎn)，曾在基坑中廣泛應(yīng)用，但由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法,振動(dòng)與噪音大，同時(shí)沉樁過程中擠土也較為嚴(yán)重，在城市工程中受到一定限制。此外，其制作一般在工廠預(yù)制，再運(yùn)至工地，成本較灌注樁等略高。但由于其截面形狀及配筋對(duì)板樁受力較為合理并且可根據(jù)需要設(shè)計(jì)，目前已可制作厚度較大(如厚度達(dá)500mm以上)的板樁，并有液壓靜力沉樁設(shè)備，故在基坑工程中仍是支護(hù)板墻的一種使用形式。

2.3 PHC管樁

將PHC管樁應(yīng)用于基坑支護(hù)工程中是近幾年才由一些學(xué)者提出來的，并已經(jīng)在武漢等很多城市中得到了應(yīng)用。理論研究和工程應(yīng)用都表明，PHC管樁作為承壓樁是可行的，那么它能否作為受彎樁以承受水平向荷載呢？經(jīng)過近幾年P(guān)HC管樁的工程應(yīng)用和理論研究，我們可以得出PHC管樁在適宜條件下作為支護(hù)結(jié)構(gòu)是完全可行的，采用PHC管樁對(duì)提高施工效率和縮短工期非常有利，同時(shí)又有很好的環(huán)境效應(yīng)。本文將就PHC管樁作為基坑支護(hù)樁的受力性能和擠土效應(yīng)等作出探討，并結(jié)合工程實(shí)例介紹PHC管樁在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用情況。

2.4 鋼支撐

支撐體系在軟弱地層的基坑工程中，支撐結(jié)構(gòu)是承受地下墻所傳遞的土壓力，水壓力的結(jié)構(gòu)體系。支撐結(jié)構(gòu)體系包括圍檁、支撐、臨時(shí)立柱及其他附屬構(gòu)件。擋土的應(yīng)力傳遞路徑是圍護(hù)結(jié)構(gòu)圍檁(冠梁)支撐，適用于長條形基坑，其特點(diǎn)為安裝、拆除施工方便，可周轉(zhuǎn)使用，支撐中可預(yù)加應(yīng)力，可調(diào)整軸力而有效控制圍護(hù)墻變形；其施工工藝在基坑施工中是技術(shù)要求較高的一項(xiàng)技術(shù)工藝，如節(jié)點(diǎn)和支撐結(jié)構(gòu)處理不當(dāng)，施工支撐不及時(shí)不準(zhǔn)確，會(huì)造成基坑失穩(wěn)。

2.5 螺旋鉆孔壓漿樁

螺旋鉆孔壓漿樁，是利用長螺旋鉆機(jī)成孔到達(dá)設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，然后提升鉆桿，同時(shí)用高壓泵將水泥漿通過高壓管路及長螺旋鉆桿的內(nèi)管壓入孔內(nèi)，然后再下入鋼筋籠到設(shè)計(jì)深度，投入碎石，最后成樁。它的特點(diǎn)是：施工時(shí)無振動(dòng)、無噪音、不擾民，同時(shí)鉆進(jìn)過程中不采用泥漿護(hù)壁，因而無排污、不污染環(huán)境，可以做到文明施工，即便在人口稠密、環(huán)境質(zhì)量要求較高的區(qū)域也可順利施工，施工機(jī)械化程度高，工藝簡單。

2.6 水泥土攪拌樁

水泥土攪拌樁用于深基坑支護(hù)作用的連續(xù)壁，又稱為SMW 工法。我國最早由寶鋼工程引進(jìn)這一工法作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)之后在全國推廣。這種工法施工干擾少、對(duì)軟地基適應(yīng)性強(qiáng)，并具有構(gòu)造簡單、對(duì)周圍建筑影響小、工期短、造價(jià)低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，且可作止水墻又可作為擋土墻，因此深受歡迎。水泥土攪拌樁是通過相鄰水泥土樁搭接而成，采用水泥作為固化劑，通過專用攪拌機(jī)械，將軟土和水泥強(qiáng)制攪拌形成水泥土，利用水泥與軟土之間所產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)作用，使水泥土強(qiáng)度增長，成為水泥土樁，硬化后形成具有一定強(qiáng)度的水泥壁狀擋墻。

2.7 帷幕結(jié)構(gòu)+預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)

帷幕結(jié)構(gòu)+預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成。(1)帷幕結(jié)構(gòu)：在軟土地層，預(yù)先沿基坑周圍施工一排混凝土板樁，這一點(diǎn)對(duì)基坑安全具有重要意義：①隔水：隔斷基坑內(nèi)外地下水，坑內(nèi)降水不至于影響周邊建筑的安全。②支護(hù)：對(duì)基坑起到超前支護(hù)的作用，封堵流砂、流塑狀的淤泥，使基坑在分層開挖施工時(shí)不失穩(wěn)。③防止管涌：帷幕結(jié)構(gòu)為基坑分層開挖、分層支護(hù)提供較穩(wěn)定的作業(yè)面。(2)預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)：鋼管+單根預(yù)應(yīng)力鋼絞線，這種結(jié)構(gòu)施工簡單快捷，對(duì)于原狀土具有土釘一樣的加固改善功能，同時(shí)有具有預(yù)應(yīng)力錨桿(索)結(jié)構(gòu)主動(dòng)受力、控制變形能力強(qiáng)、安全可靠等特點(diǎn)。

2.8 膨脹土

2.8.1 膨脹土的定義

膨脹土指的是具有較大的吸水后顯著膨脹、失水后顯著收縮特性的高液限粘土。膨脹土的礦物成分主要是蒙脫石,為一種高塑性粘土，一般承載力較高，具有吸水膨脹、失水收縮和反復(fù)脹縮變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，性質(zhì)極不穩(wěn)定。常使建筑物產(chǎn)生不均勻的豎向或水平的脹縮變形，造成位移、開裂、傾斜甚至破壞，且往往成群出現(xiàn)，尤以低層平房嚴(yán)重，危害性很大，裂縫特征有外墻垂直裂縫，端部斜向裂縫和窗臺(tái)下水平裂縫，內(nèi)、外山墻對(duì)稱或不對(duì)稱的倒八字形裂縫等；地坪則出現(xiàn)縱向長條和網(wǎng)格狀的裂縫。一般于建筑物完工后半年到五年出現(xiàn)。

2.8.2 膨脹土基坑支護(hù)

在膨脹土地區(qū)進(jìn)行基坑施工時(shí)，要盡量保持土體的原始應(yīng)力狀態(tài)和物理性質(zhì)，密切注意地表水和地下水的分布及活動(dòng)狀況，盡可能縮短臨空面土體暴露時(shí)間，以免水土相互作用，給工程帶來極大危害。土釘墻是由土釘(包括網(wǎng)面)與土體共同作用而形成的復(fù)合土體，較完備地保持了墻后土體原有的結(jié)構(gòu)整體性，從而有效遏制了膨脹土的側(cè)膨脹壓力，該技術(shù)運(yùn)用于膨脹土地區(qū)基坑支護(hù)是行之有效的。

3 基坑支護(hù)方法的選擇

7m以內(nèi)的深基坑，若周圍環(huán)境無特殊要求時(shí)，此類深基坑為三級(jí)基坑，否則可劃為二級(jí)或一級(jí)基坑。三級(jí)基坑的要求是圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂位移監(jiān)控值不大于80mm，圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體最大位移監(jiān)控值不大于100mm，地面最大沉降監(jiān)控值不大于100mm，怎樣才能確保三級(jí)基坑的穩(wěn)定呢？在實(shí)際施工過程中，根據(jù)基坑的深淺、周圍環(huán)境、地質(zhì)條件以及作業(yè)條件的差異，所采用的支護(hù)方式也不同。

施工方案選擇時(shí)，可以選擇其中一種，也可多種支護(hù)結(jié)合使用，特別注意的是選擇透水性支護(hù)還是止水支護(hù)。對(duì)于因降水而可能導(dǎo)致固結(jié)沉降的軟弱地基、細(xì)砂層或粘土層組成的軟弱的地基以及含水層豐富的砂礫地層，宜優(yōu)先選用止水式支護(hù)。

4 結(jié)論

為檢驗(yàn)處理后基坑的穩(wěn)定性，要對(duì)墻頂?shù)乃轿灰啤⑼馏w的側(cè)向變形、地下水位的升降和墻體的變形、沉降、開裂、傾斜等進(jìn)行跟蹤監(jiān)測?；訃o(hù)的防護(hù)措施必須以圍護(hù)監(jiān)測的信息為依據(jù)，針對(duì)不同的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、不同的地質(zhì)條件、不同的基坑安全等級(jí)、不同的警戒值要求，及時(shí)采取因地制宜的綜合措施。只要預(yù)防措施及時(shí)到位，以排除基坑圍護(hù)的險(xiǎn)情。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，既要擋土又要擋水而且要控制變形，一個(gè)工程中選擇哪一種形式的擋土結(jié)構(gòu)形式需要根據(jù)不同的水文地質(zhì)條件和建筑環(huán)境條件，在安全這個(gè)大前提下，進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較才能選擇出一個(gè)優(yōu)秀的方案。

[1]趙志縉，應(yīng)惠清.簡明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊.中國建筑工業(yè)出版社，2000.

[2]邱亦工，姚傳勤.現(xiàn)階段常用深基坑支護(hù)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.山西建筑，2007.

[3]王慶，潘志剛.基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型及選型原則綜述.山東建材，2005（5）.