淺談深基坑支護(hù)工程結(jié)構(gòu)

王海波 陳海峰

摘 要：目前，各地基本建設(shè)中的各類建筑朝著高、大、深、重等方面的發(fā)展勢頭仍方興未艾，可以預(yù)料，基坑開挖與支護(hù)技術(shù)的各個(gè)方面均將繼續(xù)得到全面而深入的應(yīng)用和推廣。

關(guān)鍵詞：深基坑工程;基坑支護(hù);錨桿技術(shù)

1 深基坑支護(hù)類型

選擇合理的深基坑支護(hù)模式能夠幫助提高工程基層穩(wěn)定性，常見的支護(hù)結(jié)構(gòu)包括連續(xù)墻支護(hù)、鋼板材料加固、灌注樁以及錨桿鋼釘?shù)?。在選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)類型時(shí)，要考慮施工場地的適應(yīng)情況，對工程總建筑面積、高度、自重進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，根據(jù)結(jié)果判斷合理的支護(hù)方式。

2 深基坑支護(hù)的土壓力

2.1 土強(qiáng)度指標(biāo)的選擇

不同深度土壤之間存在的壓力也不相同，在確定深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式前，要對土強(qiáng)度系數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，即使土壤中含有的物質(zhì)相同，但含水量不同，所處的壓力環(huán)境也會(huì)有明顯的差異。針對這一特征，在試驗(yàn)分析階段可以通過改變土壤中含水量來計(jì)算不同壓力下的土強(qiáng)度指標(biāo)。基層土壤自身擁有一定的抗剪能力，能夠承載一部分建筑物自重帶來的壓力，應(yīng)用這部分應(yīng)力，在此基礎(chǔ)上計(jì)算有效的支護(hù)加固強(qiáng)度，既能夠達(dá)到工程使用需求，又可以避免產(chǎn)生材料浪費(fèi)問題。借助計(jì)算機(jī)軟件來構(gòu)建土強(qiáng)度指標(biāo)模型，將測量得到的數(shù)據(jù)輸入其中，系統(tǒng)能夠根據(jù)信息自動(dòng)生成強(qiáng)度分布坐標(biāo)圖，技術(shù)人員也可以根據(jù)這一結(jié)果對支護(hù)方案進(jìn)行分析。明確土強(qiáng)度情況還能夠幫助工作人員掌握土壤類型，采取積極有效的土壤處理措施，避免粘土層對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)修筑造成影響。

2.2 土壓力計(jì)算理論及方法

土強(qiáng)度分析要對深層環(huán)境中存在的壓強(qiáng)進(jìn)行分析，僅僅依靠數(shù)據(jù)計(jì)算很難得到貼近實(shí)際情況的準(zhǔn)確結(jié)果，因此需要結(jié)合試驗(yàn)來進(jìn)行。選取具有代表性的施工場地，對試驗(yàn)區(qū)域的規(guī)格進(jìn)行測量，并判斷土壤類型，將其中含有的復(fù)雜性物質(zhì)依次記錄在報(bào)表中。對土壤表面施加壓力，達(dá)到額定壓力時(shí)觀察土壤體積的變化，測量體積減小的數(shù)值，分別輸入到計(jì)算系統(tǒng)中。在土壤體積發(fā)生變化之前所記錄的壓力數(shù)值都在應(yīng)力范圍內(nèi)，一旦產(chǎn)生形變，則表示壓力已經(jīng)產(chǎn)生了土強(qiáng)度的抵御能力。對這一數(shù)值進(jìn)行分析計(jì)算也是判斷土壤環(huán)境中自身存在壓力系數(shù)的關(guān)鍵步驟。施工現(xiàn)場不同方位土壤抗壓能力也存在差異，在選擇試驗(yàn)點(diǎn)時(shí)可以采用離散的形式來進(jìn)行，確保得到的計(jì)算結(jié)果與真實(shí)情況相吻合，支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇也能科學(xué)進(jìn)行。

2.3 水土壓力的合算與分算

上述文章中曾經(jīng)提到，土壤中含水量不同會(huì)對抗壓能力產(chǎn)生影響，在計(jì)算過程中含水量的判斷也是關(guān)鍵步驟?？偨Y(jié)施工經(jīng)驗(yàn)可以了解到，當(dāng)水土壓力總和為零時(shí)，可以認(rèn)定基層自身處于穩(wěn)定狀態(tài)，建設(shè)過程中需要結(jié)合壓力選擇合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)，并將結(jié)構(gòu)強(qiáng)度體現(xiàn)在施工方案中。

在水土共同壓力環(huán)境下，基層承載能夠會(huì)有明顯的變化，但并不能體現(xiàn)出真實(shí)的抗壓能力，在工程開展前要對土壤中多余的水分進(jìn)行處理。并在基層結(jié)構(gòu)中修筑有效的排水系統(tǒng)，避免工程使用過程中因基層含水量過多，承載能力降低。土壤自身壓力與含水后的壓力是分開計(jì)算的，需要詳細(xì)的測量結(jié)果。施工方案確定過程中也會(huì)參照這部分結(jié)果來進(jìn)行，方便對支護(hù)結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化，強(qiáng)化原基層承重能力薄弱的地方。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

3.1 靜力平衡法

如果基層中支護(hù)結(jié)構(gòu)是連續(xù)存在的，在對承載能力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以選擇靜力平衡法來進(jìn)行。認(rèn)定支護(hù)結(jié)構(gòu)是連續(xù)存在的，并且表現(xiàn)為剛性形式，在整體結(jié)構(gòu)中，存在一些主要的支撐點(diǎn)，將分析圖紙與現(xiàn)場情況相結(jié)合，計(jì)算出各點(diǎn)準(zhǔn)確的位置，能夠使每個(gè)支撐點(diǎn)都發(fā)揮最大承載能力。采用靜力計(jì)算方式能夠在減少支撐點(diǎn)判斷所用時(shí)間。

3.2 等值梁法

深基坑工程中支護(hù)材料所處深度不同，要根據(jù)土壤松軟度判斷結(jié)果來進(jìn)行，如果土壤中含有大量的沙土，則需要換土回填，才能夠保障深基坑工程順利進(jìn)行。錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要判斷準(zhǔn)確的施工點(diǎn)，確保施工材料能夠發(fā)揮最大的承載能力。試驗(yàn)過程中對材料施加壓力，觀察在建筑物承重需求范圍內(nèi)是否產(chǎn)生形變，將計(jì)算結(jié)果結(jié)合整體支護(hù)結(jié)構(gòu)分析，判斷在方案中是否存在不合理的建筑形式。這種計(jì)算方法能夠幫助工程團(tuán)隊(duì)確定錨固點(diǎn)的具體位置，保持施工場地的整體性。錨桿在使用階段也會(huì)產(chǎn)生形變，只要是在合理范圍內(nèi)，便不會(huì)對支護(hù)功能帶來影響。

3.3 彈性地基梁的m法

基坑工程彈性地基梁法取單位寬度的擋墻作為豎直放置的彈性地基梁，支撐簡化為與截面面積、彈性模量和計(jì)算長度等有關(guān)的二力桿彈簧。彈性地基梁法中土對支擋結(jié)構(gòu)的抗力（地基反力）用土彈簧模擬，地基反力的大小與擋墻的變形有關(guān)，即地基反力由水平地基反力系數(shù)同該深度擋墻變形的乘積確定。即f=mzy，其中，f為土對支擋結(jié)構(gòu)的水平地基反力，kN/m2。彈性地基梁的m法優(yōu)點(diǎn)是考慮了支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體的變形協(xié)調(diào)。工程實(shí)踐表明，在軟土中的懸臂樁支護(hù)計(jì)算采用m法，實(shí)測位移是計(jì)算值的好幾倍。這說明樁后土體變形已不再屬于彈性范圍。

4 地下水治理

4.1 明排水治理法

土壤中的含水量如果不控制在合理范圍內(nèi)，會(huì)影響深基坑的穩(wěn)定性，選擇合理的排水方法，能夠避免此類問題發(fā)生。采用埋設(shè)排水管道的方式效果明顯，在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段可以將排水管道的位置做出標(biāo)記，并對基坑周圍挖掘排水溝渠，能夠有效提升排水速度。

4.2 井點(diǎn)降水治理法

排水系統(tǒng)只限于在積水較少的環(huán)境中使用，一旦降雨量過大，很難完成排水任務(wù)。因此在施工環(huán)節(jié)中應(yīng)對地下水進(jìn)行治理，降低滲水量，以此來提升使用階段的穩(wěn)定性。防水施工要分階段進(jìn)行，首先是對地下水滲透問題進(jìn)行治理，確保深基坑加固材料安全，在對降雨積水問題進(jìn)行治理。相鄰施工點(diǎn)之間容易互相影響，在對防水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要考慮結(jié)構(gòu)的完整性，避免不同項(xiàng)目之間的影響。防水系統(tǒng)與排水系統(tǒng)結(jié)合使用，在功能上會(huì)有明顯的提升，深基坑中土壤含水量得到控制后工程能夠更安全穩(wěn)定的投入到使用環(huán)節(jié)中。

4.3 隔滲治理法

沙土滲透性能強(qiáng)，應(yīng)用在深基坑工程中容易產(chǎn)生不均勻沉降。防滲透治理階段，可以對基坑底層進(jìn)行澆筑加固，使土壤材料之間的縫隙減小，在混凝土漿料的作用下，滲透問題能夠得到有效控制。如果建筑物使用階段基層會(huì)頻繁的接觸到排水系統(tǒng)，需要對現(xiàn)場進(jìn)行隔離，即使水管滲透也能避免水直接滲入到基層結(jié)構(gòu)中。

4.4 減小降水不良影響的措施

1）充分估計(jì)降水可能引起的不良影響;2）設(shè)置有效的止水帷幕，盡量不在坑外降水;3）采用地下連續(xù)墻;4）坑底以下設(shè)置水平向止水帷幕;5）設(shè)置回灌系統(tǒng)，形成人為常水頭邊界?；毓嘞到y(tǒng)適用于粉土粉砂土層。

4.5 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和施工

深基坑工程是土體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系相互作用的一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)，僅依靠理論分析和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)是難以把握在復(fù)雜等條件下基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和土體的變形破壞，也難以完成可靠而經(jīng)濟(jì)的基坑設(shè)計(jì)。當(dāng)出現(xiàn)險(xiǎn)情預(yù)兆時(shí)，可做出預(yù)警，及時(shí)采取措施，保證施工和環(huán)境的安全;當(dāng)安全儲(chǔ)備過大時(shí)，可及時(shí)修改設(shè)計(jì)，削減圍護(hù)措施，通過分析，可修改設(shè)計(jì)模型，調(diào)整計(jì)算參數(shù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高設(shè)計(jì)與施工水平。

5 結(jié)束語

我國基坑工程的設(shè)計(jì)理論有了很大發(fā)展，建立了許多新的計(jì)算理論和方法。但在工程具體應(yīng)用中，仍要堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，根據(jù)實(shí)際選用合理的支護(hù)方法。

參考文獻(xiàn)

[1]付香才.淺談深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型決策方法的研究與應(yīng)用[J].低碳世界，2014（05）.

[2]韓智勇.淺談深基坑邊坡噴錨支護(hù)在巖土工程施工中的應(yīng)用[J].鄭鐵科技，2015（08）.