深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討

蓋堯周

中國電建集團(tuán)河北省電力勘測設(shè)計研究院有限公司 河北 石家莊 050031

對于建筑工程的深基坑邊坡支護(hù)施工而言，其對于技術(shù)性以及專業(yè)性的要求比較高，而且這一施工環(huán)節(jié)的危險性也相對較高，若是施工方案不合理，就會影響到整個深基坑邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，進(jìn)而產(chǎn)生安全隱患，引發(fā)安全事故。面對這種情況，相關(guān)建筑企業(yè)就需要做好施工方案的設(shè)計，尤其要對深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計，使其能夠滿足相應(yīng)的施工需求，促使工程的深基坑邊坡支護(hù)施工質(zhì)量能夠達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)一步提升整個工程的質(zhì)量。

1 深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)

1.1 懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)

所謂的懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)就是指，沒有內(nèi)支撐與拉錨，僅是靠著結(jié)構(gòu)本身的入土深入及抗彎能力，實現(xiàn)對基坑坑壁穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)安全的有效維護(hù)，一種板樁墻、排樁墻以及地下連續(xù)墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)。這種深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)因為受到水平位移的限制，所以適用于土質(zhì)比較好、且開挖深度相對較淺的基坑工程的施工。對于深基坑工程而言，其是相關(guān)地區(qū)開發(fā)建設(shè)的重要施工環(huán)節(jié)，而且這一工程施工工作的有效開展，對于區(qū)域環(huán)境以及相關(guān)資源的開發(fā)利用能夠起到有利作用。而相關(guān)建筑企業(yè)若想保障深基坑邊坡支護(hù)施工質(zhì)量，就需要提出可行性較高的設(shè)計方案，在此之前，還要先對該施工區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行有效勘察，為深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供可靠的參考依據(jù)，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的科學(xué)性以及合理性，在對懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，則要對其嵌入深度的設(shè)計加以重視。由于基坑底以上的部分通常都呈現(xiàn)出懸臂狀態(tài)，也不具有任何支點(diǎn)作用，并且樁頂位移、構(gòu)件彎矩值也比較大，因此，這一支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工對于支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的要求非常高。所以，設(shè)計人員在選用懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與應(yīng)用時，需要對基坑施工區(qū)域的具體情況予以全面考慮，最好將其應(yīng)用于深度較小、土質(zhì)條件良好、對于基坑水平位移的要求也不高的基坑工程施工之中[1]。

1.2 內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)

就當(dāng)前的地質(zhì)工程施工建設(shè)與勘測工作而言，因受到時代的影響，使得其逐漸趨于數(shù)字化的形式，現(xiàn)代建筑企業(yè)在對深基坑邊坡支護(hù)進(jìn)行施工處理時，會將高端技術(shù)應(yīng)用其中，借此實現(xiàn)對資源的有效開發(fā)以及高效利用?；诖?，相關(guān)建筑企業(yè)可以在數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)上，開展地質(zhì)資源勘察工作，并結(jié)合實際情況，制定出合理可行的勘察施工方案，以此獲得真實準(zhǔn)確的勘察數(shù)據(jù)信息，為內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供相應(yīng)的參考依據(jù)。對于樁墻-內(nèi)支撐支護(hù)這一結(jié)構(gòu)體系而言，其主要借助樁墻的入土深度、抗彎能力、鋼內(nèi)支撐的抗壓能力等多種性能，提高深基坑坑壁的穩(wěn)定性，確保整個基坑結(jié)構(gòu)的安全性，這種深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)適用于任何土層的基坑工程施工中，對于開挖深度也沒有任何要求。在對內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，主要將其結(jié)構(gòu)形式分為內(nèi)支撐系統(tǒng)與擋土結(jié)構(gòu)這兩部分[2]。

1.3 拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)

相關(guān)設(shè)計人員在對深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，需要對施工的具體情況予以充分考慮，同時也要注重深基坑邊坡支護(hù)的實際施工要求。若是遇到含有砂土、粘土等相關(guān)土質(zhì)的地基時，相關(guān)設(shè)計人員就可以采用拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行合理設(shè)計，這一支護(hù)結(jié)構(gòu)主要是由擋土結(jié)構(gòu)、外拉系統(tǒng)這兩部分組成，在對這一支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，設(shè)計人員需要先對施工區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、活動構(gòu)造等多個條件進(jìn)行全面的調(diào)查與了解，根據(jù)施工區(qū)域的巖石特性，設(shè)計出與實際施工情況相符的支護(hù)結(jié)構(gòu)[3]。

1.4 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)

對于這一支護(hù)結(jié)構(gòu)而言，其在具體的應(yīng)用中，需要相關(guān)施工人員邊開挖基坑，邊在土坡面上鋪設(shè)相應(yīng)的鋼筋網(wǎng)，并利用將混凝土噴射上面，以此形成混凝土面板，這樣就能夠起到擋土作用。這種支護(hù)結(jié)構(gòu)比較適用于地下水位、人工降水之后的粘性土、粉土以及雜填土等土質(zhì)基坑。

1.5 鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

這種支護(hù)結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于深基坑的支護(hù)，由于鋼板樁自身具有較大的柔性，因此，若是基坑支護(hù)深度在7米以上，且是軟土地層，就不適合采用鋼板樁支護(hù)，除非相關(guān)設(shè)計人員再設(shè)置多層支護(hù)胡總惡化錨拉桿，但是，還要對施工后鋼板樁拔除的影響予以充分考慮[4]。

2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點(diǎn)

2.1 全面了解地質(zhì)情況

在對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，需要明確深基坑施工周邊的實際情況，明確地下管線的分布情況，針對具體情況，進(jìn)行合理設(shè)計。地質(zhì)情況是設(shè)計人員進(jìn)行深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時關(guān)鍵依據(jù)，在對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，相關(guān)設(shè)計人員要明確地下情況，確保其中沒有流砂、承壓水、地下氣體等多種影響深基坑施工的地質(zhì)問題，保證深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性與可行性。

2.2 合理選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)

2.2.1 開挖深度在6到10m范圍內(nèi)的深基坑

其一，若是施工區(qū)域的基坑開挖深度在6m以上，且場地條件允許時，相關(guān)設(shè)計人員可以進(jìn)行無支撐水泥攪拌樁的選用與設(shè)計，還可以采用局部加固措施。對于水泥深層攪拌樁而言，這一支護(hù)結(jié)構(gòu)會引發(fā)變形問題，若是基坑周邊存在對變形相對比較敏感的管線時，則要對該支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用予以慎重考慮。在開挖土方時，要確保挖土機(jī)的抓斗離樁體超出30cm，以免在開挖過程中對樁體產(chǎn)生破壞，降低其擋土能力。若是將水泥土攪拌樁用作基坑隔水帷幕時，設(shè)計人員則應(yīng)要求其最小寬度在1.2m及以上，且與樁體之間搭接也要在20cm及以上。若是面對開挖深度在7到9m范圍內(nèi)的基坑，采用水泥攪拌樁這一支護(hù)結(jié)構(gòu)，會出現(xiàn)經(jīng)驗不足的情況，最好不要使用[5]；

其二，支撐式擋土墻。在選用直徑在800到1000mm的灌注樁，且在后面加上水泥攪拌樁或者是注漿作為防水帷幕時，設(shè)計人員需要設(shè)置1到2道的支撐系統(tǒng)，而在設(shè)計支撐道數(shù)時，就要結(jié)合實際土質(zhì)情況、周圍條件以及支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的要求進(jìn)行合理設(shè)計，可以用采用鋼筋混凝土作為支撐，與鋼管支撐相比較而言，其位移以及變形幾率相對較小。另外，相關(guān)設(shè)計人員若是選用樁頂支撐灌注樁，就應(yīng)明確樁頂混凝土的質(zhì)量要求及其能夠承受的剪切力范圍，而且要確定樁頂澆筑的鋼筋混凝土圈梁的剛度指標(biāo)，確保整個支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量；

其三，在面對開挖深度在9到10m范圍內(nèi)的基坑時，且施工區(qū)域位于繁華的商業(yè)區(qū)，設(shè)計人員就要選用地下連續(xù)墻這一支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，要將其壁厚設(shè)置在600到800mm的范圍內(nèi)，并另加支撐系統(tǒng)[6]。

2.2.2 開挖深度在10m以上的深基坑

通常情況下，若是設(shè)計人員選用地下連續(xù)墻這一支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，并將其應(yīng)用到開挖深度在10m以上的深基坑工程中，就要將其墻壁厚度設(shè)置在800到1000mm，而且還要結(jié)合實際深度設(shè)置適量的支撐。比如，某些工程的基坑深度在18到20m的范圍中，就設(shè)置了4道鋼筋混凝土作為支撐；也有些之間采用直徑在800到1200mm范圍內(nèi)的鉆孔灌注樁，利用其代替地下連續(xù)墻。

2.2.3 液化土層中的深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

若是深基坑中含有液化土層，設(shè)計人員在設(shè)計相應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)時，就需要對該土層的特性予以充分考慮。在設(shè)計時，最好要選擇截面抗彎強(qiáng)度比較好、墻的整體性能也比較高、且抗?jié)B性能良好的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型，否則，液化土層很容易在動水壓力的作用下，從支護(hù)結(jié)構(gòu)的薄弱點(diǎn)滲水，進(jìn)而影響到深基坑邊坡支護(hù)施工質(zhì)量。另外，在選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)時，不僅要確保其能夠滿足深基坑邊坡支護(hù)的強(qiáng)度要求，還要保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且要優(yōu)先考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性與抗?jié)B性。其中地下連續(xù)墻、深層攪拌樁這兩種支護(hù)結(jié)構(gòu)則能夠達(dá)到上述要求[7]。

相關(guān)設(shè)計人員在進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，需要結(jié)合以往的工作經(jīng)驗，盡可能的將相關(guān)圍護(hù)墻體插入到不透水層的2m及以下位置，如果入土深度不足，就會在基坑開挖施工中，造成圍護(hù)墻內(nèi)外的水頭差，一旦動水壓力的滲流速度高于臨界流速，或者是水力梯度高于臨界梯度，就會造成管涌及流砂問題，影響施工質(zhì)量與安全。因此，設(shè)計人員若是在設(shè)計中沒有較大的把握，在工期與造價基本能夠滿足建設(shè)條件的情況下，就要將支護(hù)墻體盡量插入到不透水層的2m及以下位置。與此同時，設(shè)計人員也可以結(jié)合實際情況，選擇合適的輔助措施，防止管涌現(xiàn)象出現(xiàn)，比如，采用輕型、噴射井點(diǎn)等具有可行性的降低地下水位的方式，以此降低基坑周圍的水頭，促使圍護(hù)墻內(nèi)外形成的水頭差得以減少。不過，在使用這一方式時，還需要對地下水位的降低情況加以注意，避免造成周圍環(huán)境的沉降問題。

地下連續(xù)墻成槽的質(zhì)量，會對支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性以及抗?jié)B性能產(chǎn)生不良影響，若是成槽槽壁出現(xiàn)大量塌方的情況，就會提高水下混凝土澆筑施工的難度，進(jìn)而影響到整體的施工質(zhì)量，因此，相關(guān)設(shè)計人員必須要保證成槽槽壁的穩(wěn)定性。在對支護(hù)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)部位進(jìn)行設(shè)計時，尤其是設(shè)計支護(hù)結(jié)構(gòu)的凹凸轉(zhuǎn)角、墻柱體搭接等一些特殊部位時，需要對具體的施工情況予以充分考慮，明確理論與實際之間的誤差，以此對其進(jìn)行合理設(shè)計[8]。

3 總結(jié)

通過上述分析，對深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效設(shè)計，則能夠保障深基坑邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，避免各種隱患問題，增強(qiáng)工程地基的強(qiáng)度及承載力，確保建筑工程的質(zhì)量。因此，相關(guān)建筑企業(yè)要提高對深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視程度，并根據(jù)實際施工情況，設(shè)計出與具體施工相符合的深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)，為整個基礎(chǔ)工程的質(zhì)量提供保障。