高層建筑深基坑支護(hù)設(shè)計和施工控制措施分析

楊巧玲

【摘 要】本文介紹了高層建筑深基坑的支護(hù)設(shè)計和施工注意要點，分析了高層建筑深基坑的支護(hù)設(shè)計和施工控制的有效措施。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；深基坑；支護(hù)設(shè)計；施工控制；有效措施

Rise building deep excavation Design and Construction Control Measures

Yang Qiao-ling

（Weixian Housing and Construction Bureau Weixian Hebei 056800）

【Abstract】This article describes the design and construction support points to note rise building deep pit， analyzes support effective measures to control the design and construction of high-rise buildings deep foundation pit.

【Key words】High-rise buildings；Deep excavation；Supporting design；Construction control；Effective measures

基坑工程是建筑工程的一個重要組成部分，特別是深基坑工程施工的成敗往往事關(guān)工程全局。深基坑施工的安全可靠，直接關(guān)系著高層建筑的安全性、穩(wěn)定性和長久性。深基坑的支護(hù)工程要從支護(hù)的設(shè)計和施工兩面著手，確保質(zhì)量。良好的基坑支護(hù)施工技術(shù)，是整個工程施工順利的前提與保證，是整個龐大工程的重要開端。因此，加強(qiáng)對建筑深基坑施工技術(shù)的認(rèn)識與研究意義重大。

1. 高層建筑深基坑的支護(hù)設(shè)計和施工注意要點

1.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中土體的物理力學(xué)參數(shù)選擇不當(dāng)。

（1）深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的土壓力大小直接影響其安全度，但由于地質(zhì)情況多變且十分復(fù)雜，要精確地計算土壓力目前還十分困難，至今仍在采用庫倫公式或朗肯公式。關(guān)于土體物理參數(shù)的選擇是一個非常復(fù)雜的問題，尤其是在深基坑開挖后，含水率、內(nèi)摩擦角和粘聚力三個參數(shù)是可變值，很難準(zhǔn)確計算出支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際受力。

（2）在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果對地基土體的物理力學(xué)參數(shù)取值不準(zhǔn)，將對設(shè)計的結(jié)果產(chǎn)生很大影響。土力學(xué)試驗數(shù)據(jù)表明：內(nèi)磨擦角值相差5°，其產(chǎn)生的主動土壓力不同；原土體的內(nèi)凝聚力與開挖后土體的內(nèi)凝聚力，則差別更大。施工工藝和支護(hù)結(jié)構(gòu)形式不同，對土體的物理力學(xué)參數(shù)的選擇也有很大影響。

1.2 基坑土體的取樣具有不完全性。在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，必須對地基土層進(jìn)行取樣分析，以取得土體比較合理的物理力學(xué)指標(biāo)，為支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計提拱可靠的依據(jù)。一般在深基坑開挖區(qū)域內(nèi)，按國家規(guī)范的要求進(jìn)行鉆探取樣。為減少勘探的工作量和降低工程造價，不可能鉆孔過多。因此，所取得的土樣具有一定的隨機(jī)性和不完全性。但是，地質(zhì)構(gòu)造是極其復(fù)雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實性。因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計也就不一定完全符合實際的地質(zhì)情況。

1.3 基坑開挖存在的空間效應(yīng)考慮不周。深基坑開挖中大量的實測資料表明：基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩(wěn)，常常以長邊的居中位置發(fā)生。這足以說時深基坑開挖是一個空間問題。傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計是按平面應(yīng)變問題處理的。對一些細(xì)長條基坑來講，這種平面應(yīng)變假設(shè)是比較符合實際的，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進(jìn)行空間問題處理前而按平面應(yīng)變假設(shè)設(shè)計時，支護(hù)結(jié)構(gòu)要適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)開挖空間效應(yīng)的要求。

1.4 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算與實際受力不符。目前，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算仍基于極限平衡理論，但支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明，有的支護(hù)結(jié)構(gòu)按極限平衡理論設(shè)計計算的安全系數(shù)，從理論上講是絕對安全的，但有時卻發(fā)生破壞；有的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)雖然比較小，甚至達(dá)不到規(guī)范的要求，但在實際工程中卻滿足要求。極限平衡理論是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種靜態(tài)設(shè)計，而實際上開挖后的土體是一種動態(tài)平衡狀態(tài)，也是一個土體逐漸松弛的過程，隨著時間的增長，土體強(qiáng)度逐漸下降，并產(chǎn)生一定的變形。所以，在設(shè)計中必須充分考慮到這一點。

2. 高層建筑深基坑的支護(hù)設(shè)計和施工控制的有效措施

施工階段是項目實施的關(guān)鍵階段，建設(shè)單位工程管理人員應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘探資料和當(dāng)?shù)厮臍夂驐l件，結(jié)合當(dāng)?shù)厣罨庸こ淌┕さ慕?jīng)驗和條件，確定工程的關(guān)鍵項目，要求施工單位及時制定專項施工方案報監(jiān)理機(jī)構(gòu)審核，并強(qiáng)調(diào)要制定突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案。

2.1 深基坑工程的施工。深基坑工程包括挖土、擋土、圍護(hù)、防水等環(huán)節(jié)，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，任何一個環(huán)節(jié)的失誤都有可能導(dǎo)致施工失敗，甚至造成事故。施工單位要嚴(yán)格按照施工規(guī)范、經(jīng)批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范組織施工，對各施工要點要制定施工方案，并加強(qiáng)過程控制。例如，確定土方開挖方案時，應(yīng)對地質(zhì)勘察報告、周圍建筑物及地下設(shè)施情況等信息進(jìn)行分析，對特殊土質(zhì)需精心組織施工，膨脹土地區(qū)不宜在雨季開挖，軟土地區(qū)分層開挖的深度不宜太大。若挖土高差太大或挖土進(jìn)度過快，極易改變土體原來的平衡狀態(tài)，降低土體的抗剪強(qiáng)度，從而導(dǎo)致土體發(fā)生水平方向的滑移，造成坍塌事故，上海的“樓脆脆”事故就是挖土方案不合理，導(dǎo)致建筑主體整體倒塌的重大質(zhì)量事故。

2.2 深基坑周圍土體止水效果的控制。“水”是深基坑支護(hù)的大敵。在地下水位較高的地區(qū)，地下水對深基坑工程施工帶來的危險程度是相當(dāng)高的。地下水的來源一般為上層滯水、潛水、承壓水、雨水及基坑周圍的滲漏管道水，由于水的來源復(fù)雜，在制定止水方案時應(yīng)從深基坑工程的防水、降水和排水3個方面考慮，根據(jù)地質(zhì)勘察部門提供的地質(zhì)資料，深入分析地下水的成因，了解深基坑周圍環(huán)境，不能僅靠長時間不間斷地抽水來降低地下水位，否則會導(dǎo)致基坑周圍土體流失，周圍建筑物不均勻沉陷，甚至發(fā)生坑底流沙、管涌等現(xiàn)象，增大了處理難度，拖延了工期。止水帷幕是高水位地區(qū)深基坑支護(hù)工程中常用的止水措施，其施工方法主要有高壓噴射注漿法、漿噴深層攪拌法、粉噴深層攪拌法和壓力注漿法等。采用漿噴深層攪拌法進(jìn)行止水帷幕止水施工時，如果止水帷幕的攪拌樁成樁質(zhì)量不好，深基坑開挖后會出現(xiàn)滲水較多的現(xiàn)象。若此時再采用灌漿的方法進(jìn)行處理，則延誤工期、增加造價。因此，在該類止水帷幕施工時要注意以下幾點：

（1）保證樁體質(zhì)量。確定合理的水泥漿摻加量，保證樁體攪拌均勻、樁長達(dá)到設(shè)計深度，避免樁頭出現(xiàn)攪而無漿的情況，特別是在土層情況變異較大的地區(qū)，因攪拌樁的樁徑不易控制，容易導(dǎo)致止水失效。

（2）保證樁的搭接長度和密實度，杜絕空洞、蜂窩及樁頭開叉的現(xiàn)象。

（3）不得隨意在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上開口，否則會影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，也破壞了止水帷幕，導(dǎo)致地下水的滲入。

2.3 深基坑支護(hù)的信息化管理。

（1）深基坑施工的質(zhì)量問題實質(zhì)上是基坑的整體剛度和穩(wěn)定性，即基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是否會發(fā)生變形、是否會產(chǎn)生沉降及水平方向的位移或傾斜、支護(hù)結(jié)構(gòu)是否有裂縫以及基坑底是否產(chǎn)生隆起和變形，若發(fā)生這些問題將導(dǎo)致基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的失敗?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)信息化管理的主要手段，具體是要求施工單位安排專業(yè)監(jiān)測人員或公司對基坑現(xiàn)場及周圍建筑物進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)基坑開挖期間監(jiān)測到的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)或巖土變位等情況，對比勘察、設(shè)計的預(yù)期性狀，動態(tài)分析監(jiān)測資料，全面掌握位移變化的大小、方向、變化頻率，對照報警標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)測下一階段工作的動態(tài)，及時對施工中可能出現(xiàn)的險情進(jìn)行預(yù)報，超過位移設(shè)定的預(yù)警值時，應(yīng)及時采取有效的應(yīng)對措施，確保工程安全。

（2）深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程監(jiān)測的主要內(nèi)容有：支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移；支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降和裂縫；臨近建筑物、道路的沉降、傾斜和裂縫；基坑底隆起的觀測等。以上監(jiān)測除每天進(jìn)行目測之外，一般每8～10m設(shè)一個監(jiān)測點，關(guān)鍵部位適當(dāng)加密，開挖后每3～5d監(jiān)測1次，位移大時應(yīng)適當(dāng)加密。

（3）觀測結(jié)果要真實反映所測目標(biāo)的動態(tài)趨勢，并繪出變化曲線圖，以傳遞險情前兆信息，找出險情發(fā)生的必要條件，如地質(zhì)特性、支護(hù)結(jié)構(gòu)、臨近建筑物、地下設(shè)施等，結(jié)合相關(guān)的誘發(fā)條件，如氣象條件、開挖施工、地下水變化等，根據(jù)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性計算結(jié)果進(jìn)行科學(xué)決策，以排除險情。開挖較深的基坑時，還應(yīng)測試支撐的內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值達(dá)到設(shè)計值的90%（或支撐變形達(dá)10mm）時，要及時采取防范措施。另外，因現(xiàn)場施工情況復(fù)雜，監(jiān)測點極易被破壞，要注意對監(jiān)測點的保護(hù)。

2.4 突發(fā)事件的處理。建筑施工是一個投資大、周期長、參與人員多的過程，施工過程中會發(fā)生許多不可預(yù)見的事件。對于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工，更要做好應(yīng)對突發(fā)事件的技術(shù)準(zhǔn)備。常見的突發(fā)事件有：基坑內(nèi)管涌、流沙；基坑支護(hù)局部出現(xiàn)成因不明的裂縫、沉降；氣象異常，出現(xiàn)持續(xù)多日的狂風(fēng)暴雨；相鄰工地施工的影響，如降水、打樁、開挖土方；地下障礙物妨礙基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)或止水帷幕的施工等等。事件發(fā)生后，及時啟動應(yīng)急預(yù)案，并會同勘察、設(shè)計、監(jiān)理、施工等相關(guān)單位研究解決辦法。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣榮.深基坑支護(hù)技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2010，（21）.

[2] 唐波.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用分析[J].中小企業(yè)管理與科技，2011，（01）.

[3] 丁曉燕.建筑基坑支護(hù)的安全施工問題探討[J].中小企業(yè)管理與科技，2010，（11）.

[4] 羅雙林.淺談深基坑支護(hù)施工的控制要點及相應(yīng)措施[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010，（31）.

[5] 韋林翔.某深基坑支護(hù)設(shè)計與施工[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010，（06）.

[文章編號]1619-2737（2015）05-22-363