建筑工程深基坑安全支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研討

張 震

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司,山西 太原 030001)

建筑工程深基坑安全支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研討

張 震

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司,山西 太原 030001)

以某建筑深基坑工程為例，在分析該工程背景概況的基礎(chǔ)上，深入研討該工程深基坑安全防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用方法，以更好地解決建筑深基坑工程施工中常見(jiàn)的變形、塌方和滲水問(wèn)題。

建筑工程，深基坑，安全防護(hù)

1 工程概況

某建筑工程占地面積17 078.86 m2，擬建1棟23層、1棟22層、1棟18層的住宅樓，總建筑面積81 296.893 m2。該工程的深基坑施工，考慮到工程為珠區(qū)坐標(biāo)系坐標(biāo)和黃海高程系標(biāo)高，為確?；邮┕て陂g不會(huì)出現(xiàn)變形、塌方、滲水等問(wèn)題，在此參照《巖土工程勘察技術(shù)規(guī)范》的要求，在施工區(qū)域內(nèi)進(jìn)行鉆探勘察，確定該工程的地質(zhì)條件分為第四紀(jì)全新世人工堆積層、第四紀(jì)全新世沖洪積相地層和前震旦系花崗巖地層，而地下水補(bǔ)給來(lái)源于大氣降水，屬于潛水，通過(guò)地下徑流排泄，貯存于砂礫層當(dāng)中。

2 建筑深基坑工程安全支護(hù)技術(shù)應(yīng)用案例

在了解案例建筑深基坑工程地質(zhì)和水文情況的基礎(chǔ)上，將本工程深基坑安全支護(hù)設(shè)計(jì)成半徑13 m的拱形結(jié)構(gòu)，其中樁基長(zhǎng)度、直徑分別為14 m和1 m，樁基之間的平均距離為2.4 m。具體的安全支護(hù)技術(shù)如下。

2.1 基坑變形控制

關(guān)于基坑變形的控制，要求將樁頂、樁體水平位移控制在一定范圍內(nèi)，工程采用排樁施工，在土體和其他附加荷載的共同作用下，產(chǎn)生豎直方向的主動(dòng)壓力，形成梯形面積內(nèi)的合力大小為313 kN/m，該合力大小不利于土體自穩(wěn)能力的維持，筆者認(rèn)為有必要轉(zhuǎn)化基坑的側(cè)向壓力，構(gòu)成370 kN/m大小的三角形面積合力。轉(zhuǎn)化后，基坑開(kāi)挖深度為7.33 m、坑底荷載集度為14.1 kN/m3、弧長(zhǎng)16.1 m，現(xiàn)場(chǎng)所布置的7根樁，其中單根樁形成0.43 t的法向均布荷載，其他施工參數(shù)包括彈性模量、慣性矩、面積、圓心角、半徑分別為30 GPa,0.05 m4,0.6 m2,71°,13 m，最終確定樁頂水平位移值為2 mm，整個(gè)基坑樁基法相均布荷載為136 kN/m。至于樁體的最大水平位移，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，確定最大水平位移值為5 mm，并且作用于基坑與周邊建筑地基的交界位置，呈垂直荷載和水平荷載狀態(tài)，在此根據(jù)基坑工程監(jiān)測(cè)的報(bào)警值：墻頂最大位移值30 mm、墻身最大位移值50 mm、地面沉降最大值30 mm，同時(shí)結(jié)合基坑地質(zhì)和周?chē)闆r，最終選定15 mm為本工程基坑樁體水平位移的容許值，而實(shí)際最大水平位移值為5 mm，說(shuō)明工程樁體不存在變形情況，可正常施工。

2.2 基坑塌方控制

在基坑塌方防范方面，應(yīng)控制樁體的彎矩，目的是根據(jù)樁體的受力規(guī)律，找出最大負(fù)彎矩值，作為基坑樁基保護(hù)的理論參數(shù)。筆者于工程基坑現(xiàn)場(chǎng)勘察計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在基坑底部以上的3 m位置，為樁體最大彎矩的集中點(diǎn)，其彎矩最大值為750 kN·m，而在基坑底部，基本不存在剪力，為維持最大負(fù)彎矩值的平衡，在此將平衡條件設(shè)定為：T+Ep(x)=Ea(x)-TB，其中，x為最大彎矩點(diǎn)與樁基頂部的間距；Ea(x)為在距離樁頂x深度所形成的主動(dòng)土壓合力；Ep(x)為在距離樁頂x深度所形成的被動(dòng)土壓合力。按照該平衡條件，以公式Mmax=Tx+Ep(x)-Ea(x)-Tb(x-3)計(jì)算出最大的負(fù)彎矩值，計(jì)算結(jié)果為824 kN·m。換句話說(shuō)，深基坑現(xiàn)場(chǎng)彎矩位于截面之上，并且將坑內(nèi)視為負(fù)彎矩，坑外視為正彎矩。藉此合理控制樁基的彎矩，維持正負(fù)彎矩的平衡，可避免基坑坍塌事故的發(fā)生。至于基坑現(xiàn)場(chǎng)塌方問(wèn)題的防治，在基坑開(kāi)挖至7 m深度以下，發(fā)現(xiàn)基坑?xùn)|面位置的坡土開(kāi)始蠕變，同時(shí)邊坡土體在滲漏水的軟化作用下，出現(xiàn)局部塌方現(xiàn)象，在結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工地理?xiàng)l件后，決定采用分段清除坍塌土方和砌筑擋土墻的支護(hù)施工方案。期間安排2臺(tái)挖掘機(jī)將坑內(nèi)的土體取出，將土體堆壘在東面邊坡上，然后進(jìn)行分層碾壓，形成長(zhǎng)50 m、上寬3 m、下寬10 m的土壩，沿著加固的東面邊坡，砌筑高20 cm的擋水墻。以上的基坑塌方控制方法，對(duì)塌方位置地層剖面的試算點(diǎn)，要將支護(hù)樁的參數(shù)指標(biāo)考慮在內(nèi)，尤其是垂直裂隙膨脹力的影響，需根據(jù)土壓力理論計(jì)算方式，明確取條基寬、基礎(chǔ)荷載、基礎(chǔ)埋深、附加應(yīng)力等，在深度1.5 m位置的樁基中間，設(shè)置2根錨桿，其水平抗拔力標(biāo)準(zhǔn)至少為184.4 kN，錨桿傾角15°。

2.3 基坑漏水控制

基坑從西面往東面開(kāi)挖，大約開(kāi)挖至1/3位置時(shí)，在西南側(cè)高旋噴樁止水區(qū)域，出現(xiàn)了漏水情況，在清除回填粘土中，發(fā)現(xiàn)漏水位置已形成裂縫大約5 cm的滲漏空洞。究其原因，一方面是插入基坑的樁錨筋骨，誘發(fā)相鄰樁的變形，當(dāng)樁基之間出現(xiàn)拉裂時(shí)，支護(hù)樁就會(huì)向坑內(nèi)偏移，進(jìn)而形成漏水裂縫；另一方面周?chē)馏w透水性較大，形成水頭壓力。針對(duì)基坑的漏水問(wèn)題，筆者認(rèn)為有必要同時(shí)進(jìn)行基坑的內(nèi)外堵漏，其中基坑內(nèi)側(cè)應(yīng)用具有防潮、抗?jié)B性能“水不漏”環(huán)保材料，在處理基面后，在滲漏位置鑿出孔洞，然后將其上的殘?jiān)?、積水清除，再按照1∶0.2的比例，將堵漏材料和水揉捏成膩?zhàn)訝睿伦B漏位置，再用木錘將粘補(bǔ)位置擠壓密實(shí)，直至不再漏水，最后在堵漏空位周?chē)?0 cm范圍內(nèi)，涂刮一層堵漏材料。至于外側(cè)堵漏施工，所需材料為水玻璃原漿和普通硅酸鹽水泥，以及適量加入3%左右的膨脹土，目的是防止水泥砂漿出現(xiàn)離析現(xiàn)象，期間需要借助鉆孔機(jī)布孔，在漏水位置的周?chē)@孔，鉆至與滲漏通道連接，在確定漏水點(diǎn)之后，利用注漿泵將漿液均勻注入地層當(dāng)中，注漿壓力控制在0.15 MPa～3 MPa之間，使得漿液填充、滲透到土體當(dāng)中，將土體的空洞填充密實(shí)，重新形成一個(gè)防水性能高的結(jié)實(shí)體，如果在注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)流水口存在粘稠的漿液，則需要利用布片將孔口堵住，直至孔口返漿為止。通過(guò)以上基坑內(nèi)外堵漏的施工，確定基坑內(nèi)外沒(méi)有出現(xiàn)漏水和流泥現(xiàn)象，施工效果良好。

2.4 基坑水平位移控制

本工程基坑開(kāi)挖后，基坑存在水平位移現(xiàn)象，且基坑拱頂周?chē)奈灰屏吭诠澳_位置位移量之上，由此可以推斷現(xiàn)有直線形支護(hù)結(jié)構(gòu)能力不如拱形支護(hù)結(jié)構(gòu)的限制側(cè)移。針對(duì)基坑的整體水平位移問(wèn)題，筆者建議重點(diǎn)分析基坑的空間效應(yīng)情況，尤其在排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)樁間土體保護(hù)方面，控制土拱效應(yīng)的擴(kuò)大，同時(shí)在位移量最大的坑壁，將該位置的土體挖出，以釋放土體對(duì)拱形結(jié)構(gòu)的約束作用，直至開(kāi)挖面水平位移區(qū)域穩(wěn)定后。與此同時(shí)，基坑外地面的沉降問(wèn)題，需在控制基坑水平位移的同時(shí)予以克服，一方面維持開(kāi)挖面天然土體的原始應(yīng)力平衡，將沉降值與開(kāi)挖深度的比值控制在2‰以內(nèi)；另一方面基坑周?chē)两盗勘容^小的土體，在基坑壁一定距離內(nèi)，分析樁側(cè)土體的摩阻力大小，確定周?chē)馏w的應(yīng)力場(chǎng)變化情況，以便在開(kāi)挖卸荷時(shí)，增強(qiáng)土體的承載力，沿著深度方向增加應(yīng)力，嚴(yán)格控制開(kāi)挖深度，以減緩地基失穩(wěn)所引起的坑底隆起。

3 結(jié)語(yǔ)

案例建筑深基坑工程安全防護(hù)施工，變形、塌方和滲水等，為安全防護(hù)施工的控制重點(diǎn)，期間需要全方位了解工程施工區(qū)域的地質(zhì)和水文情況，縝密計(jì)算出樁頂和樁體水平位移狀態(tài)，以便判斷是否進(jìn)行基坑變形的安全防護(hù)，并控制基坑的塌方和滲水問(wèn)題。文章通過(guò)研究，基本明確了案例建筑深基坑工程安全防護(hù)施工的方法，有效控制基坑變形、塌方和滲水等問(wèn)題的出現(xiàn)，其他工程參考借鑒時(shí)，需要結(jié)合具體工程的施工情況，予以因地制宜地靈活利用。

[1] 郝全輝,李新芳.如何加強(qiáng)建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)[J].中國(guó)科技博覽,2013(36):466.

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The application discussion on building engineering deep foundation pit safety support technology

Zhang Zhen

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Corporation,Taiyuan030001,China)

Taking the deep foundation pit engineering of a building as an example, based on the analysis on general background situation of the project, in-depth researched the application method of deep foundation pit safety protection technology of the project, in order to better solve the common deformation, collapse and seepage problems of buildings deep foundation pit construction.

building engineering, deep foundation pit, safety protection

2015-01-22

張 震(1977- )，男，工程師

1009-6825(2015)10-0068-02

TU463

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