談建筑工程中的基坑支護技術(shù)

張 再 根

(山西冶金巖土工程勘察總公司，山西 太原 030002)

談建筑工程中的基坑支護技術(shù)

張 再 根

(山西冶金巖土工程勘察總公司，山西 太原 030002)

對基坑支護技術(shù)進行了簡述，介紹了基坑工程的內(nèi)容及特點，主要對重力式水泥土墻、土釘墻、排樁、地下連續(xù)墻、錨桿五種基坑支護方法進行了闡述，并給出了基坑開挖及監(jiān)測的措施，以保證基坑施工的安全性。

基坑，開挖，支護，監(jiān)測

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模逐漸擴大，地下的建筑結(jié)構(gòu)也有了很大的發(fā)展，許多地下建筑如地下停車場、地下商場等都已經(jīng)成為城市建設(shè)過程中必不可少的一部分。地下的建筑結(jié)構(gòu)有一定的特殊性，受周邊環(huán)境、地質(zhì)條件的影響較大，這就使得在基坑施工中必須根據(jù)工程的具體情況應(yīng)用合理的基坑支護技術(shù)，保證基坑及建筑物的安全使用。

1 基坑支護簡介

基坑支護，就是在基坑開挖過程中，為了保護基坑周邊建筑物、道路，以及地下主體結(jié)構(gòu)施工的安全而采取的支擋措施?；又ёo是一個系統(tǒng)工程，它主要包括土方的開挖、支護結(jié)構(gòu)的選型、機械的選用、工程降水以及止水帷幕等方面內(nèi)容。

由于地下建筑工程的規(guī)模不斷擴大，深大基坑越來越多，在城市建筑物、道路密集的復(fù)雜環(huán)境下，基坑支護的難度和造價不斷增加。建筑基坑工程是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及多學(xué)科的內(nèi)容：巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、地下水環(huán)境、周邊建筑荷載影響等，這就要求我們根據(jù)不同的工程需要，精心設(shè)計和施工，不斷總結(jié)經(jīng)驗，完善理論研究，不斷加強基坑支護新方法、新工藝的探討，使基坑支護技術(shù)不斷發(fā)展，以滿足不同的工程需要。

2 基坑工程內(nèi)容及特點

基坑工程內(nèi)容包括：基坑勘察與環(huán)境調(diào)查、周邊建筑物資料的收集，支護結(jié)構(gòu)的選型、設(shè)計，設(shè)計方案的論證、經(jīng)濟技術(shù)比較，支護結(jié)構(gòu)施工與土方開挖，工程降水，變形監(jiān)測等。現(xiàn)階段，基坑工程的特點如下。

2.1 基坑規(guī)模不斷增大

隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，城市土地的使用成本越來越高，建筑物在向空中發(fā)展的同時，也逐漸加大對地下空間的利用，大型的地下商場、停車場不斷興建。基坑的深度和面積不斷增大，深度10 m以上、面積數(shù)萬平方米的深大基坑在城市建筑中已經(jīng)越來越普遍。

2.2 基坑周邊環(huán)境的復(fù)雜多樣化

深基坑一般在高層、超高層建筑中居多，而高層建筑、地下商場一般在城市人口稠密、商業(yè)發(fā)達的地段，建筑物密集，周邊道路、地下管網(wǎng)分布復(fù)雜。這就要求我們在基坑支護結(jié)構(gòu)的選型、施工中，慎之又慎，不僅要保證基坑本身的穩(wěn)定，還要保證周邊道路、地下管網(wǎng)和建筑物的安全使用。

2.3 基坑支護形式多元化

為了滿足不同基坑工程的需要，同時兼顧造價的要求，現(xiàn)階段常用的基坑支護形式有：

單一支護結(jié)構(gòu)：重力式擋土墻、土釘墻、排樁、地下連續(xù)墻等；聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)：排樁、擋墻、連續(xù)墻與內(nèi)支撐、梁、錨桿、錨索等共同作用的聯(lián)合支護；地下支護結(jié)構(gòu)與地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的逆作法；多元支護結(jié)構(gòu)：同一基坑，由于周邊環(huán)境復(fù)雜，不能采用同一種支護結(jié)構(gòu)，可分段采取不同的支護形式，滿足工程需要。

2.4 基坑工程事故頻發(fā)

引發(fā)基坑工程事故的原因復(fù)雜多樣，在勘察設(shè)計方面，參數(shù)的選取、支護結(jié)構(gòu)形式的選擇，計算模型的確定尤為重要，選擇不當(dāng)，就給事故的發(fā)生埋下了隱患；施工方面，管理不到位，不能嚴(yán)格按設(shè)計要求施工，偷工減料等原因是導(dǎo)致基坑施工的直接原因；業(yè)主一味的強調(diào)降低造價，安全系數(shù)偏低、安全儲備不夠，在周邊環(huán)境發(fā)生變化時，引發(fā)工程事故，也是導(dǎo)致基坑事故頻發(fā)的重要原因。減少事故的發(fā)生，需要我們參建各方的共同努力，科學(xué)的設(shè)計、精心的施工、精細(xì)的管理，才是保證工程的安全前提，才能杜絕事故的發(fā)生。

3 現(xiàn)階段的基坑支護方法

常用的支護方法有：重力式擋土墻支護、排樁支護(樁頂加冠梁)、土釘墻(復(fù)合土釘墻)支護、地下連續(xù)墻支護、樁錨支護、錨桿支護等。以下簡單介紹幾種常見的基坑支護方法。

3.1 重力式水泥土墻

重力式水泥土墻是利用水泥作為固化劑，采用深層攪拌機械將水泥漿液和土層漿進行攪拌，使水泥和土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，硬結(jié)成具有水穩(wěn)定性、一定強度和整體性較好的水泥加固土。由深層攪拌樁相互搭接形成的水泥土擋墻，可以是格柵式的，也可以是相互搭接形成的實體墻。該工藝具有擋土、止水的雙重功能。在基坑深度較淺，場地條件允許的情況下，采用重力式擋土墻可做支護兼止水帷幕使用，當(dāng)需要增強墻體的抗拉性能時，可在水泥土樁內(nèi)插入鋼筋、鋼管、槽鋼等。

3.2 土釘墻支護

土釘墻是一種原位土體加筋技術(shù)。土釘支護是以較密排列的插筋作為土體的補強手段，通過插筋錨固體與噴射混凝土面層共同作用，形成補強復(fù)合土體，達到穩(wěn)定邊坡的目的。該方法適用于加固基坑底以上的土體，適用于地下水位以上或降低地下水位以后的粉土、粘性土、砂土、碎石土，不適用于飽和軟土和淤泥質(zhì)土。

土質(zhì)較好且均勻，周邊條件允許，基坑開挖深度在5 m～15 m范圍時，可采用土釘加固體進行支護。目前常用的土釘類型為鉆孔注漿型土釘，土釘一般采用直徑20 mm～35 mm的Ⅱ級以上螺紋鋼筋。

土釘墻施工一般是邊開挖邊施工，按“自上而下，分層開挖，分層施工，及時掛網(wǎng)噴護”的原則組織施工，基坑開挖坡面不得長時間暴露，避免風(fēng)化失穩(wěn)。

3.3 排樁

排樁支護可根據(jù)工程情況分為懸臂式支護結(jié)構(gòu)、拉錨式支護結(jié)構(gòu)和內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同地區(qū)、不同的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境因素等要求選擇排樁的支護類型，排樁一般采用鋼筋混凝土灌注樁、鋼管樁等。為增強穩(wěn)定性，一般在樁頂部設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，冠梁的寬度應(yīng)大于樁徑，冠梁高度一般不宜小于樁徑的0.6倍。當(dāng)樁間土質(zhì)較差且排樁間距較大時，排樁的樁間土應(yīng)采取防護措施，一般采用掛網(wǎng)噴射混凝土面層。當(dāng)基坑深度較大，周邊環(huán)境復(fù)雜時，僅排樁支護變形超過規(guī)范要求時，可和錨索、內(nèi)支撐等結(jié)合使用，可有效減小變形，保證基坑安全。

3.4 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻自20世紀(jì)50年代初開創(chuàng)以來，施工機械和施工技術(shù)不斷得到了改進和推廣。近年來，地下連續(xù)墻支護技術(shù)在地下工程和基礎(chǔ)工程得到了廣泛的應(yīng)用。在城市軌道交通、高層及超高層建筑、各種工業(yè)建筑地下工程的擋土防滲結(jié)構(gòu)，以及水利河道治理的防滲墻等，地下連續(xù)墻的應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)越來越成熟。

地下連續(xù)墻是一種安全可靠的支護方式。這種支護方式可以在城市建筑物和道路密集的地區(qū)施工，由于地下連續(xù)墻的剛度大，能夠承受較大的側(cè)壓力，所以在基坑開挖時變形較小，對周圍環(huán)境影響不大。當(dāng)基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，荷載分布較大時，可采用地連墻與錨桿配合拉結(jié)或用內(nèi)支撐、地下結(jié)構(gòu)支撐的方法進行支護。在水位較高的場地，采用地下連續(xù)墻支護可同時用于截水帷幕(混凝土抗?jié)B等級不小于P6)，亦可同時作為主體地下結(jié)構(gòu)外墻。

3.5 錨桿支護

錨桿支護，錨桿作為受力的主體，一端錨入穩(wěn)定的土體或巖體中，另一端與其他支護形式(排樁、擋墻等)相連接，通過錨桿錨固體的受拉作用，調(diào)用深層土體的潛能，達到基坑穩(wěn)定的目的。錨桿根據(jù)需要可選用鋼絞線錨桿或鋼筋錨桿，錨拉結(jié)構(gòu)時宜采用鋼絞線錨桿。錨桿的適用性強，在基坑支護中使用極為常見。錨桿不宜設(shè)置在淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土及松散填土層內(nèi)。錨桿腰梁可采用型鋼組合梁或混凝土梁。

4 基坑開挖與監(jiān)測

基坑監(jiān)測是實現(xiàn)深基坑工程信息化施工的重要手段?；颖O(jiān)測的主要內(nèi)容主要為三個方面：支護結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測，土體與周邊環(huán)境的變形監(jiān)測，支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測和地下水動態(tài)監(jiān)測。

在基坑開挖前，根據(jù)工程的特點、規(guī)模、地質(zhì)條件、支護結(jié)構(gòu)形式，制定可行有效的監(jiān)測方案和土方開挖方案，指導(dǎo)基坑工程的施工，以保證基坑及周邊建筑物、道路的安全。

基坑開挖的基本原則：“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”?；用娣e較大時，宜分層分段開挖，在基坑開挖時嚴(yán)禁碰撞支護系統(tǒng)，避免基坑失穩(wěn)。

5 結(jié)語

基坑工程是建設(shè)工程的一個重要組成部分，基坑的設(shè)計與施工是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，兼顧巖土、結(jié)構(gòu)、環(huán)境等多學(xué)科的內(nèi)容。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計、規(guī)范的施工、精細(xì)的管理、嚴(yán)密的監(jiān)測是確保基坑工程成功的關(guān)鍵，也是保證主體工程施工順利進行的一項重要措施。安全可靠、經(jīng)濟合理、科學(xué)有效的基坑支護施工技術(shù)，是整個工程順利施工的前提與保證，因此，加強對建筑基坑施工技術(shù)的認(rèn)識與研究意義重大。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 黃 強.深基坑支護工程設(shè)計技術(shù)[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2010.

[3] 黃萬春.深基坑支護的施工控制[J].科技信息,2010(12)：36.

On foundation pit support technique in architectural projects

Zhang Zaigen

(ShanxiMetallurgicalRock-SoilEngineeringRecinnaissanceGeneralCompany,Taiyuan030002,China)

The paper indicates the foundation support technique, introduces the contents of the foundation pit projects and their features, illustrates five methods, including gravity cement wall, retaining wall, campshed, underground continuous wall, anchor rod, and proves the measures for the excavation and monitoring, so as to ensure the safety of the foundation pit construction.

foundation pit, excavation, support, monitoring

2015-05-23

張再根(1971- )，男，工程師

1009-6825(2015)22-0070-02

TU463

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