基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究

李博 沈陽(yáng)恒巖建設(shè)有限公司

一、基坑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1.基坑工程的區(qū)域性強(qiáng)，同一般的建筑工程相比，深基坑工程的區(qū)域性更強(qiáng)。由于各地區(qū)的地質(zhì)差別較大，例如各地區(qū)的黃土、砂土、軟粘土等條件往往有著較大的區(qū)別，這都會(huì)對(duì)工程設(shè)計(jì)和施工造成較大的影響。根據(jù)工程勘察結(jié)果顯示，一個(gè)地區(qū)的水文地質(zhì)條件都會(huì)存在較大的區(qū)別，這需要在施工的過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況，采取不同的施工策略，真正做到因地制宜。

2.個(gè)性化。很多基坑工程在市中心進(jìn)行建設(shè)，這些地區(qū)的環(huán)境條件往往差別較大，周圍的建筑分布和管網(wǎng)分布差別較大，這些都對(duì)基坑的變形抵御能力存在非常密切的聯(lián)系。

3.基坑工程的綜合性?；庸こ淌且粋€(gè)綜合性的工程，會(huì)涉及土壓力理論、土體變形理論、地下水滲流理論等三個(gè)問(wèn)題，這些問(wèn)題都不能進(jìn)行孤立考慮，它們之間存在著比較強(qiáng)烈的耦合關(guān)系，一旦其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)沒(méi)有處理好，都會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成非常大的影響。

4.時(shí)空效應(yīng)。在基坑工程施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到蠕變性的土體，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，這些土體的強(qiáng)度會(huì)變低，嚴(yán)重影響到土體的穩(wěn)定性。環(huán)境效應(yīng)。在基坑工程對(duì)周圍環(huán)境的影響往往是比較直接的。例如在基坑開(kāi)挖的過(guò)程中，如果對(duì)土體當(dāng)中的應(yīng)力進(jìn)行釋放，就會(huì)影響到土體應(yīng)力的分布。此外，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，還會(huì)進(jìn)行抽水，這會(huì)導(dǎo)致周邊地下水位的下降，對(duì)地下滲流造成影響。在這些因素的作用下，很容易對(duì)周圍土體造成較大的影響，進(jìn)而造成周圍土體下沉現(xiàn)象的出現(xiàn)，如果處理不當(dāng)，很容易造成事故的發(fā)生。工程量大、工期比較緊。隨著基坑工程規(guī)模的不斷增加，土方開(kāi)挖的工作量往往會(huì)比較大，然而留給的工期往往比較緊張，對(duì)工程管理往往有比較高的要求，不僅要保證工程的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，還應(yīng)該保證工程按期完工。

二、基坑工程設(shè)計(jì)的計(jì)算方法和相關(guān)設(shè)計(jì)軟件

極限平衡法是當(dāng)前應(yīng)用最多的工程計(jì)算方法，由于求解的超靜定問(wèn)題，且求解相對(duì)比較簡(jiǎn)單，工程應(yīng)用最多，特別是簡(jiǎn)單的懸臂和單點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)，非常適合采用這種分析方法。等值梁法是通過(guò)假設(shè)鉸來(lái)求解支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力，因此該方法也稱作假想鉸法。具體來(lái)說(shuō)，首先假設(shè)假想鉸的位置，即擋土結(jié)構(gòu)變形曲線的反彎點(diǎn)。通常是先假設(shè)反彎點(diǎn)為土壓力為零的那一點(diǎn)或是擋土結(jié)構(gòu)入土面的那點(diǎn)，也有方法是假定反彎點(diǎn)距離入土面深度為y，該y值可根據(jù)地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)特性確定，一般為0.1～0.2倍開(kāi)挖深度。由于鉸結(jié)點(diǎn)處彎矩為0，因此可以按照連續(xù)梁假設(shè)來(lái)求解擋土結(jié)構(gòu)的彎矩、剪力和支撐軸力。擋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析還可采用解析方法和數(shù)值方法。常用解析方法有山肩邦男法、彈性法和彈塑性法等。這些方法的基本理論是首先將擋土結(jié)構(gòu)劃分成數(shù)個(gè)子區(qū)間，在此基礎(chǔ)上，分析和建立微分方程，然后引入連續(xù)性條件和邊界條件，并求解微分方程，從而可以得到內(nèi)力和支撐軸力。隨著軟件技術(shù)的高速發(fā)展，在基坑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來(lái)越多，在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要采用天漢軟件、理正深基坑軟件和PLAXIS幾款軟件。

三、深基坑支護(hù)施工階段的控制要點(diǎn)

1.邊坡修理應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)、規(guī)范要求，常存在超挖和欠挖現(xiàn)象。一般深基礎(chǔ)在開(kāi)挖時(shí)均使用機(jī)械開(kāi)挖、人工簡(jiǎn)單修坡后即開(kāi)始擋土支護(hù)的砼初噴工序。而在實(shí)際開(kāi)挖時(shí)，由于施工管理人員不到位，技術(shù)交底不充分，分層分段開(kāi)挖高度不一，挖機(jī)械操作手的操作水平等因素的影響，使機(jī)械開(kāi)挖后的邊坡表面平整度，順直度極不規(guī)則，而人工修理時(shí)不可能深度挖掘，只能就機(jī)挖表面作平整度修整，在沒(méi)有嚴(yán)格檢查驗(yàn)收就開(kāi)始初噴，故出現(xiàn)擋土支付后出現(xiàn)超挖和欠挖現(xiàn)象。

2.土層開(kāi)挖和邊坡支護(hù)應(yīng)配套，常見(jiàn)支護(hù)施工滯后于土方施工很長(zhǎng)一段時(shí)間，而不得不采取二次回填或搭設(shè)架子來(lái)完成支護(hù)施工。一般來(lái)說(shuō)，土方開(kāi)挖技術(shù)含量相對(duì)較低，工序簡(jiǎn)單，組織管理容易。而擋土支護(hù)的技術(shù)含量高，工序較多且復(fù)雜，施工組織和管理都較土方開(kāi)挖復(fù)雜。所以在施工過(guò)程中，大型工程均是由專業(yè)施工隊(duì)來(lái)分別完成土方和擋土支付工作，而且絕大部分都是兩個(gè)平行的合同。這樣在施工過(guò)程中協(xié)調(diào)管理的難度大，土方施工單位搶進(jìn)度，拖工期，開(kāi)挖順序較亂，特別是雨期施工，甚至不顧擋土支護(hù)施工所需工作面，留給支護(hù)施工的操作面幾乎是無(wú)法操作，時(shí)間上也無(wú)法完成支護(hù)工作，以致使支護(hù)施工滯后于土方施工，因支護(hù)施工無(wú)操作平臺(tái)完成鉆孔、注漿、布網(wǎng)和噴射砼等工作，而不得不用土方回填或搭設(shè)架子來(lái)設(shè)置操作平臺(tái)來(lái)完成施工。這樣不但難于保證進(jìn)度，也難于保證工程質(zhì)量，甚至發(fā)生安全事故，留下質(zhì)量隱患。

3.噴射砼厚度應(yīng)按設(shè)計(jì)要求。目前建筑工程基坑支護(hù)噴射砼常用的是干拌法噴射砼設(shè)備，其主要特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小，輸送距離長(zhǎng)，速凝劑可在進(jìn)入噴射機(jī)前加入，操作方便，可連續(xù)噴射施工。雖然干噴法設(shè)備操作簡(jiǎn)單方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和檢查控制等手段不全，混凝土回彈嚴(yán)重，再加上原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)、配料不準(zhǔn)、養(yǎng)護(hù)不到位等因素，往往造成噴后砼的厚度不夠、砼強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

4.成孔注漿應(yīng)按相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)要求，土釘或錨桿受力應(yīng)打到設(shè)計(jì)要求。深基坑支護(hù)所用土釘或錨桿鉆孔直般為100～150mm的鉆桿成孔，孔深少則五、六米，深則十幾米，甚至二十多米，鉆孔所穿過(guò)的土層質(zhì)量也各不相同，鉆孔如果不認(rèn)真研究土體情況，往往造成出渣不盡，殘?jiān)练e而影響注漿，有的甚至成孔困難、孔洞坍塌，無(wú)法插筋和注漿。再者注漿時(shí)配料隨意性大、注漿管不插到位、注漿壓力不夠等而造成注漿長(zhǎng)度不足、充盈度不夠，而使土釘或錨桿的抗拔力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，影響工程質(zhì)量，甚至要做再次處理。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各種基坑工程越來(lái)越多，對(duì)工程設(shè)計(jì)和施工提出了更高的要求，需要我們?cè)诹⒆愎こ虒?shí)際的基礎(chǔ)上，合理對(duì)工程設(shè)計(jì)方法和施工方法進(jìn)行選擇，不斷創(chuàng)新工程設(shè)計(jì)和施工工藝技術(shù)，同時(shí)做好施工管理工作。