基坑開挖支護結(jié)構(gòu)分析

申彥

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引言

本文對基坑開挖支護結(jié)構(gòu)的分析研究進行了簡要的說明，總結(jié)了地下工程項目建設(shè)的行業(yè)現(xiàn)狀、基坑開挖項目普遍面臨的建設(shè)難點以及常用的基坑開挖支護結(jié)構(gòu)形式，具有科學性、合理性，體現(xiàn)了基坑支護結(jié)構(gòu)的選擇對地下工程項目的重要意義。

1 行業(yè)現(xiàn)狀

近年來，隨著城市化的發(fā)展進程，農(nóng)村人口驟減，城市人口與日俱增，人群聚居情況日益嚴重，人口膨脹、住房緊張和交通擁堵等現(xiàn)象已然成為社會發(fā)展與進步亟須解決的問題。城市的規(guī)劃開發(fā)也開始逐步由地上建設(shè)向地下空間利用轉(zhuǎn)變和過渡，諸如地鐵、車站、地下停車場、地下商貿(mào)中心、地下住宅區(qū)等各種地下建筑物的數(shù)量都在逐年遞增。隨著基坑開挖深度的日益增大，需要維持基坑施工安全的支護結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，審查報建單位對基坑安全性與穩(wěn)定性的檢查標準亦越來越高。為應(yīng)對基坑開挖日益提升的專業(yè)性技術(shù)要求，國家積極發(fā)布并完善了基坑開挖支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的標準與規(guī)范，更不斷推出相關(guān)政策，鼓勵全社會對結(jié)構(gòu)及巖土高端人才的培養(yǎng)。在社會的不斷發(fā)展進步過程中，這些人不僅完成了自己的夢想，還為國家的現(xiàn)代化建設(shè)做出了巨大的貢獻[1]。

2 常見的基坑開挖難點

在現(xiàn)存地下工程項目設(shè)計與施工過程中普遍存在著以下基坑開挖的難點問題，其對項目整體的運作和管理、建設(shè)的效率與收益等均有著深遠的影響：

（1）基坑開挖范圍廣、深度大，技術(shù)要求較高。在現(xiàn)代化城市地下工程的開發(fā)建設(shè)過程中，一般為利用廣闊的橫向及縱向地下空間，項目在規(guī)劃與設(shè)計階段普遍需求采用深度大、范圍廣的基坑工程，其在后續(xù)施工階段往往將面臨施工技術(shù)難度大、安全事故易發(fā)、總體成本造價增加等問題。同時，此類工程對技術(shù)要求較高，需要各方團隊人員具備較廣的知識面和較強的專業(yè)性，且對施工中突發(fā)的各種問題，要有豐富的項目經(jīng)驗作為支持及時進行判斷，以保證項目的順利實施。

（2）地質(zhì)及場地條件復(fù)雜，不確定性較大。我國地大物博，幅員遼闊，不同地理位置的地質(zhì)情況千差萬別?；娱_挖過程中往往會遇到土質(zhì)條件較差、地下管道眾多、地表交通復(fù)雜等情況，復(fù)雜的地質(zhì)及場地條件極大地增加了工程項目的不確定性，增加了基坑開挖支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度。舉例而言，在濱水區(qū)域進行基坑開挖施工時，可能由于土質(zhì)過于松散、地下水位過高、承壓水頭過大等地質(zhì)原因造成諸如邊坡失穩(wěn)或突涌、流沙等工程災(zāi)害，嚴重者甚至會擴散影響施工場地的周圍環(huán)境。另外，極端惡劣的天氣環(huán)境也會對基坑開挖造成一定程度的影響，比如嚴冬出現(xiàn)的凍土問題，會使土壤變得堅硬而難以挖掘，從而造成施工效率降低，進一步影響工程整體進度。

（3）建設(shè)周期長，對周邊影響較大。一般的地下工程項目相較于地上項目建設(shè)周期偏長，施工場地的限制因素較多，與周邊的接口情況更為復(fù)雜。一些大型市政公建類的地下工程項目，更是會對城市的整體管理運營產(chǎn)生長時間、持續(xù)性的影響。例如地鐵的擴建需在城市中心鬧市區(qū)開展基坑開挖作業(yè)，且基坑的施工及維護往往將持續(xù)一段較長的時間，其對城市空間的占用、市民的出行、車流交通的疏導(dǎo)、噪音的控制等都將造成一定程度的不良影響，從而降低周邊人們生活及出行的幸福感和便利感[2]。

3 常見的基坑開挖支護結(jié)構(gòu)

為應(yīng)對上述基坑開挖過程中存在的重點難點問題，結(jié)合工程項目背景和基坑特征，正確選擇合適的基坑開挖支護結(jié)構(gòu)形式就顯得尤為重要。下文對幾種常見的基坑開挖支護結(jié)構(gòu)形式進行了簡單的分析與介紹。不同的支護結(jié)構(gòu)在不同的場地條件和基坑環(huán)境情況下存在著各自的優(yōu)勢與缺陷，地下工程基坑開挖應(yīng)結(jié)合自身的項目特點，對支護結(jié)構(gòu)的選擇進行綜合考慮。

（1）深層攪拌水泥土圍護墻。用深層攪拌機就地將土和水泥漿進行混合攪拌，形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀固體擋墻，作為基坑開挖的支護結(jié)構(gòu)，這種方法搭建的圍護墻就是深層攪拌水泥土圍護墻。深層攪拌機挖土速度快、形成的固體擋墻既能擋土也能止水、價格較低廉、噪音小、污染少，比較適用于大型鬧市區(qū)的建設(shè)工程使用。譬如城市中心區(qū)、重要商業(yè)中心附近的地下項目開發(fā)、大型地下軌道交通的修建、舊城區(qū)人員密集型樓房改造等項目，可綜合考慮采用深層攪拌水泥土圍護墻的支護形式。

（2）高壓旋噴樁。利用高壓經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥加固體，相互搭接形成排樁的設(shè)備叫作高壓旋噴樁。高壓旋噴樁依舊采用水泥漿進行擋土和止水，但相比于深層攪拌水泥土圍護墻施工，具有施工設(shè)備占地面積小，施工器械基本無噪音的優(yōu)點。然而采用高壓旋噴對土體進行加固，在施工過程中將產(chǎn)生大量泥漿排出，對泥漿的收集與處理難度較大，在項目規(guī)模較大的情況下容易造成周邊土體環(huán)境污染。因此，它比較適用于施工空間較小的工程，如市政下穿馬路地下通道的建設(shè)。

（3）鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁通過機械鉆孔后放置鋼筋籠的施工工藝，灌注混凝土形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樁體作為擋土支護結(jié)構(gòu)，具有承載能力高和沉降小的兩大特點。它的優(yōu)點是適用于基坑開挖深度較大的工程，且施工過程無噪音，對周圍環(huán)境影響微小可控，缺點則是施工工藝及流程較復(fù)雜，成品質(zhì)量受影響程度大，樁間縫隙易造成水土流失，擋土止水效果不易控制。比較適用于開挖深度較大、工期要求相對寬松的基坑工程，如地鐵、車站、地下商場的開發(fā)與建設(shè)[3]。

4 結(jié)束語

本文主要介紹了地下工程基坑開挖的行業(yè)現(xiàn)狀及需要重視解決的難點問題，也重點討論了基坑開挖支護結(jié)構(gòu)的選擇及適用情況。應(yīng)對不同地下工程項目的場地條件和基坑設(shè)計特點，選擇合理高效的基坑支護結(jié)構(gòu)形式，是改善工程質(zhì)量與效率，提升項目整體品質(zhì)的重要前提與基礎(chǔ)。