懸臂式灌注樁在深基坑支護中的應用

劉江 黃婧

摘要：本文首先對基坑工程的特點與不確定的因素和懸臂式灌注樁的結構類型進行分析，并結合實例分析了懸臂式灌注樁在深基坑支護中的應用，并對其施工情況進行簡述，對施工進行監(jiān)測，從而為工程安全提供可靠的信息。

關鍵詞：懸臂式灌注樁；深基坑支護；應用

中圖分類號： P123 文獻標識碼： A

基坑工程的特點和不確定因素

基坑工程的特點

（1）基坑工程向大面積、大深度方向發(fā)展，很多面積多達上萬平方；

（2）基坑工程的順利完成要和很多部門展開合作，例如地質勘察單位、工程設計單位、施工單位、監(jiān)理單位、質量監(jiān)督站等等；

（3）基坑工程的施工壞境經常是場地狹窄、建筑密集，附近可能會有需要保護的市政設施和永久建筑，沒有過多的地方來放坡開挖，這對基坑的設計有嚴格的要求；

（4）基坑工程相對整個主體工程來說造價比較高，而且大多是臨時工程，甲方不愿投入大量的資金。但是出現事故后處理麻煩，造成的經濟損失很大；

（5）在一些復雜壞境下進行基坑開挖，很容易產生樁體變位、土體滑移等問題，對周圍的建筑及地下管道等的安全造成影響；

（6）相鄰的場地施工的各項環(huán)節(jié)都會產生相互影響，誘發(fā)事故的增加；

（7）基坑工程的施工周期長，有時會經過多次雨雪、堆載、振動、甚至施工不當等不利條件，導致存在著事故隱患；

（8）在眾多的基坑工程環(huán)節(jié)和影響因素中，其中的任何一項產生問題都可能使整個工程前功盡棄。

（二）基坑工程的不確定因素：

（1）外力不確定性。雨雪、堆載、振動、施工步驟等因素都會使作用的支護結構上的外力發(fā)生變化。

（2）變形不確定性。圍護結構的剛度、布置、結構截面、間距，土體的性質、地下水變化、管涌、潛蝕甚至施工質量等都會導致變形的產生。

（3）土體不確定性。由于地下條件復雜，地質勘測很難準確的反應地基土的分布情況，在不同的施工階段支護結構的不同部位土體的性質具有不確定性，這會是土體對支護結構的作用力發(fā)生變化。

（4）未預料的情況不確定因素。土壓力的分布、障礙物、地下管線、施工環(huán)境改變等都會對基坑工程的施工產生影響。

二、懸臂式支護結構的類型與比較

懸臂式支護結構指的是沒有拉錨與內支撐的排樁墻、板樁墻與地下連續(xù)墻支護結構。通常采取抗拉強度很高的材料（例如鋼筋混凝土、鋼）抵抗土壓力。確保施工期間基坑側壁穩(wěn)定。依據支護結構采取的材料可分為：鋼筋混凝土板樁、鋼板樁、SMW工法、地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁等。

鋼筋混凝土板樁

因為鋼板樁價格很貴，因此使用價格相對不高的預制鋼筋混凝土板樁來替換。鋼筋混凝土板樁其截面形狀有工方形薄壁、字形薄壁與矩形三種形式（圖1）。矩形板樁采取榫槽結構，通常寬度為0.4~0.7 m，厚度為0.5 m，深度能達到20 m左右，板樁兩側設計陰陽榫槽，板樁沉入土中后才能在接縫處注漿處理，避免地下水滲透。方形與工字形預制鋼筋混凝土板樁壁厚為0.08~0.12 m，截面尺寸為0.5 m×0.5 m。

圖1 鋼筋混凝土板樁

鋼板樁

對鋼帶進行連續(xù)冷彎變形，形成截面為U形、Z形或其它形狀，能經過鎖口互相連接的板材就是鋼板樁（圖2）。鋼板樁在淤泥質土、飽和軟土、淤泥與地下水位偏高的深基坑支護。施工時用打樁機將鋼板樁打（壓）入地基，致使其互相連結成鋼板樁墻對坑壁土體進行支擋。鋼板樁防水性能好，強度高，占用空間小，施工簡便快速，同時可在完成基坑施工后拔出，可在下一工程繼續(xù)使用。然而鋼板樁價格偏貴，沒有內支撐時變形大、剛度小，拔樁時容易發(fā)生土體移動，導致周圍土體產生沉降。當基坑周圍環(huán)境要求低，開挖深度≤5m，安全等級二、三級時，能夠采取懸臂式鋼板樁。

圖2 鋼板樁截面形狀

SMW工法

SMW工法工藝是在深層攪拌樁施工后，在水泥土混合體沒有結硬前插入鋼板或H型鋼作為其補強材料，直到水泥結硬，就構成一道具有一定剛度與強度的、無接縫的、連續(xù)完整的地下墻體，該結構極大地發(fā)揮了受拉材料與水泥土混合體的力學特征。SMW工法常用厚度0.6 m，成墻厚度0.5~1.3 m，成墻深度可到30~40 m。經常采用的的布置型式如圖3所示。

圖3 SMW工法

（四）地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是在地下工程施工時建設的處于地表之下的鋼筋混凝土墻，用于支撐周圍的軟土層、擋水等目的。這項技術典型用于建筑物的基坑的四壁、地下隧道或車站的防水、大橋的懸索或斜拉鋼纜的錨坑施工、水庫大壩的防水心墻等等。

鉆孔灌注樁

當在較硬的土層中開挖基坑，鋼板樁與鋼筋混凝土板樁兩種板樁不容易被插入土層中，這時需采取大直徑鉆孔灌注樁對土體的水平推力進行抵抗，通常灌注樁直徑為0.6~1.2 m。鉆孔灌注樁作為圍護結構的經常使用的平面布置形式如圖4所示。當沒有地下水時，可以布置稀疏些，運用土拱效應支護周圍土體，能采取一字形布置；當地下水位偏高時，可采取交錯相切或搭接布置，然而因為樁施工時不容易保證垂直度，防水效果差，這時通常在鉆孔樁外側再增加設置阻水帷幕，內側就需要采取稀疏布樁形式，阻水帷幕可采取旋噴樁、注漿處理或深層攪拌樁方式。

圖4 鉆孔灌注樁

工程實例概況

工程概況

某辦公樓，一層地下停車庫、地上五層的混合結構辦公樓。由于辦公樓距東邊的汽車維修中心的距離較近，而且地基土土質松散，不能采取放坡進行基坑開挖，因此采用了單排懸臂混凝土灌注樁支護，長57.6m，寬19.8 米，開挖深度為 5 米，分 3 層開挖。概況如圖1所示。

圖1 某辦公樓基坑平面圖

工程地質資料

土質構成和參數選取如下：第一層為原建筑殘留物及生活垃圾等回填土，土質較差，深度為2.0m 左右；第二層為粉質粘土， 深度為3.8m 左右；第三層為粘質粉土， 深度為7m左右，厚度較大；地基下無管道、墓穴等影響。為了計算時方便，把各層土的各項系數按深度取加權平均數，取、、。

懸臂樁支護的設計

由于基坑與汽車維修中心間的距離大于基坑的開挖深度，且汽車維修中心的基礎埋深才2.5m ，所以本工程將支護樁設計為單排混凝土懸臂支護樁。辦公樓支護樁樁徑選定為 600 mm，樁間距確定為1600mm，樁長為9.3m 。灌注樁計算簡圖見圖2。

圖2 灌注樁計算示意圖

懸臂式灌注樁在深基層坑中的施工情況

本文所介紹的建筑占地面積小，地下深基坑的位置偏低，比較有助于人工地下施工。人工施工的好處較多，有助于施工器械資金投入少、噪音污染小、產出的垃圾與在地下的運作等。然而工作人員在深基坑工作時，安全系數低。因此對于此類情況，一定要做好檢驗措施與防護措施。

人工地下施工情況

準備好施工工具，包含：水平挖土運輸器材、垂直升降器械、混凝土方面的設備、應急升降梯等等。

首先將安全梯、支架等物品進行搭建。開始進行人工挖土工作，將混凝土運送到升降點，隨著挖土工作的深入，孔會不斷的加大，這時要采取鼓風設備進行不斷的送風工作，將支護設備準備好，不斷支撐深基坑的面積，避免孔會不斷加大進而坍塌。

不斷的進行測量，不斷的將支護樁的深度、厚度與垂直度的數值報上去，要爭取精細準確；對于支護樁鋼筋位置的放置要進行準確的測量，滿足設計所需要的條件。

依據不同的位置，進行混凝土懸臂灌注，滿足要求；支護樁要分段分位置進行鉆孔工作，防止施工導致的負面影響，對于鉆孔要加強安全管理，洞口要嚴格進行勘察，防止閑雜人等的進入。

深基坑支護設備應進行嚴格監(jiān)測

支護工程的成功與否直接關系到建筑工程所獲得的經濟效益，更對周圍建筑物的安全有一定的影響，要做到精確仔細的進行深基坑支護設備的安全監(jiān)測，要爭取工程安全。

設置安全監(jiān)測點要沿著深基坑的位置相隔一段距離進行，施工時每隔一段時間進行一次監(jiān)測。

深基坑周圍進行升降處理監(jiān)測。在基坑周圍每隔一段距離就設置升降處理觀測點，經常使用一定的儀器進行觀測，力求監(jiān)測的數據可靠安全。

在建筑物的上層與地下的空間內設置監(jiān)測點，進行定期觀察研究。

對建筑物附近存在的問題進行監(jiān)測。對高層建筑物的地下管道、施工路面、停車場等小的環(huán)節(jié)進行監(jiān)測，防止建筑物周圍出現污染、水面滲透等不良現象。

對于影響安全的情況做好防護措施。針對出現緊急的情況時，不要慌張，要冷靜的進行處理研究。

結束語

本文結合實例對懸臂式灌注樁在深基坑中的應用進行分析，只有充分發(fā)揮懸臂式灌注樁的作用，才能保證工程施工效果，同時，為了保證工程順利進行，保證其質量的同時還要通過監(jiān)測保證其安全施工。

參考文獻

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[2]蘇德利.懸臂式基坑支護結構選型與整體穩(wěn)定性分析[J].河南城建學院學報,2010(05).