某建筑工程深基坑施工过程中 浅析建筑工程深基坑支护技术

　　摘要基坑为房屋建筑、市政工程或地下建筑物在施工时需开挖的地坑。为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填包括勘察、设计、施工和监测等称为基坑工程它是地下工程施工中内容丰富而富于变化的领域是一项风险工程是一门综合性很强的新型学科它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。
　　关键词深基坑;支护
　　中图分类号TU4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0097-01
　　
　　1深基坑支护工程的发展概况
　　由于城市化的快速发展城市人口超饱和地上土地资源已极其有限建筑空间拥挤和城市绿地减少导致我国的高层建筑如雨后春笋拔地而起。为了节省土地、充分利用地下空间高层建筑基础本身要求有一定的埋置深度高层建筑的停车场、设备间、储藏库等也都设在地下从而使基坑深度增加。
　　从发展趋势看我国正在建设的高层建筑越来越高向地下发展越来越深同时密集的建筑群、超深度的基坑、周围复杂的地下设施都给基坑施工带来一定的难度这对基坑工程提出了严峻的挑战。
　　2深基坑工程的特点
　　随着城市建设中高层、超高层建筑的大量涌现深基坑工程越来越多特别是上世纪90 年代以来基坑工程问题已经成为我国建筑工程界的热点问题之一。基坑工程数量、规模、分布急剧增加主要特点如下:
　　1) 基坑工程是与众多因素相关的综合技术如场地勘察基坑设计、施工、监测现场管理相邻场地施工的相互影响等。
　　2) 建筑趋向高层化基坑工程正向大深度、大面积方向发展有的长度和宽度多达百余米给支撑系统带来较大的难度。
　　3) 随着旧城改造的推进基坑工程经常在已建或在建的、密集的或紧靠重要市政设施的建筑群中施工场地狭窄邻近常有必须保护的永久性建筑和市政公用设施不能放坡开挖对基坑稳定和位移控制的要求很严。相邻场地的基坑施工其打桩、降水、挖土等各施工环节都会产生相互影响与制约增加协调工作的难度。
　　4) 工程地质条件越来越差城市建设不像水电站、核电站等重要设施那样可以在广阔地域中选择优越的建设场地只能根据城市规划需要随遇而安。因此地质条件往往较差。在某些沿海经济开发区较尤为突出。在较土、高水位及其他复杂条件下开挖基坑很容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体变位、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损等病害对周围边建筑物、地下构筑物及管线的安全造成很大威胁。
　　5) 基坑工程施工周期长从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程常需经历多次降雨、周边堆载、振动等对基坑稳定性不利。
　　6) 基坑支护型式具有多样性同时也各有其适用范围和优缺点相同的地质条件可以采用几种不同的支护结构型式可以从各方面相互比较从中选取最合适的作为基坑支护。
　　7) 基坑工程事故多无论地质条件的优劣、无论基坑的深浅都经常发生事故给国家造成巨大的经济损失影响居民安定生活。
　　3基坑支护类型
　　基坑支护包括两个主要的功能:一是挡土二是止水。传统的施工方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统,其优点是材料可以回收但却存在着诸多致命的弱点,比如支撑往往是在开挖之后,施加的拔出板桩时又会引起无法避免的土体进一步变形。目前工程所采用的支护结构型式多样通常可分为桩(墙)式支护体系和重力式支护体系两大类;根据不同的工程类型和具体情况这两类又可派生出各种支护结构型式且其分类方法也有多种。因为支护结构分挡土(挡水)及支撑拉结两部分而挡土部分因地质水文情况不同,又分透水部分及止水部分其各部分采用的结构类型分类如图1。
　　4基坑支护结构的方案优选
　　4.1选择基坑支护结构类型的基本依据
　　分析众多深基坑支护工程事故发生的原因其中最主要的还是基坑工程结构选型不合理考虑的因素不够全面。基坑支护围护及撑锚方法较多为达到同一目的可以有多种方法而每一种方法都有其独特的优点有的速度快有的经济省有的噪音小有的用电用水量小等等。选择支护结构类型的基本依据如下:
　　1)基坑的尺寸基坑场地的形状、深度和宽度等。
　　2)基坑支护结构所受的荷载:侧向荷载、竖向荷载、地震荷载、风载、地面超载等。
　　3)工程地质及水文地质条件:勘探资料内容及测试方法;地下水情况及分布、地表水位、承压水层、承压气体等。
　　4)环境条件:基坑周围的地区性质;基坑周围建筑物状况;基坑周围公用设施分布及地下构筑物、管线状况;基坑周围交通状况及道路状况;基坑周围水域(河流)状况;基坑所处地区特殊状况及对基坑施工的特殊要求等。
　　5)建筑物的基础结构及上部结构对支护结构的要求。
　　6)基坑开挖及排水等方法。
　　7)对基坑支护结构施工(噪音、振动、地面污染)的要求。
　　8)基坑场地周围已有基坑支护结构形式或类似基坑支护结构的形式在施工中的成功、失败原因、教训。
　　9)现已应用的各种支护技术的特点与适用范围。
　　10)相应基坑支护设计规程规范指南等。
　　4.2支护结构类型方案的选择
　　必须遵循支护结构设计原则更重要的是根据具体情况和具体解决的原则使方案的选择具有创造性与灵活性。所以方案的选择应从支护工程的总体考虑例如:
　　1)对于一般高层建筑往往采用1～2层地下室灌注桩可作为支护结构的一个满意的方案。如果可能可改用地下连续墙利用连续墙的受力性能好、对不利环境适应性强的优点可加深地下室以发挥潜在的经济价值创造更好的综合效益。
　　2)对于具有多层地下室的高层建筑当采用地下室连续墙时可考虑逆作法施工方法。上海、广州、天津、重庆等地应用逆作法施工方法已收到显著的效益。
　　3)当采用地下连续墙时尽可能考虑与地下室外墙合一或和承重墙结合成为三合一的方案。但要注意在设计和施工时要妥善处理梁楼面结构与墙体的连接构造要妥善解决防水和差异沉降问题。
　　4)当采用地下连续墙时要根据工地的具体情况尤其是深宽的基坑要与其他支护结构形式或施工方法或特殊的要求结合应用。
　　5)当超过10m深的基坑有时可以采用直径大的灌注桩代替地下连续墙。例如上海国际航运大楼刚开始考虑采用地下连续墙结构后来经周密分析研究决定选用灌注桩比地下连续墙的造价节省约1000万元而且可缩短工期近两个月。
　　5结论
　　在深基坑工程中基坑支护结构设计选形必须遵循安全、适用、经济的原则。多种各具特色的深基坑支护类型它们各有优缺点适用于不同地质条件和工程环境而地质条件是基坑选型的重要因素可将支护结构的类型按地质条件的不同进行分类。为了便于基坑工程支护结构类型应用时的选择对基坑支护以上各方面进行了分析现总结基坑支护结构选型的方法如下:
　　1)对于硬塑土层:当基坑开挖深度小于10m、周围施工场地狭小、邻近基坑边无重要建筑物时可以采用拱圈支护结构。
　　2)对于可塑土层:当基坑开挖深度小于8m、基坑周围不具备放坡或施工重力式挡土墙的宽度、开挖深度不大时可采用悬臂式排桩支护结构。当基坑开挖深度小于10m、基坑周围场地允许、邻近基坑边无重要建筑物或地下管线时可采用放坡开挖。
　　当基坑开挖深度小于12m时可采用土钉支护结构若土体内富含地下水或可塑以下的软土层则不宜采用土钉支护结构;若坑内被动土压区土质较差或基坑较深防止基坑支护结构过大变形或坑底土体隆起、滑动等失稳时可采用支护结构与坑内土质加固的复合式支挡。当基坑开挖深度小于18m、基坑外的地下空间允许锚杆占用、适用无流砂、含水量不高、不是淤泥等流塑土层的基坑支护时可考虑采用喷锚支护结构。当基坑开挖深度小于20m、基坑周边施工场地狭窄或有相邻重要建筑(构)物、基坑尺寸较大、基坑平面尺寸规则、地基土质较软弱时可采用大型内支撑环形桩墙支护结构。
　　3)对于软塑土层:当基坑开挖深度小于6m、基坑周围不具备放坡条件但具备重力式挡墙的施工宽度、邻近基坑边无重要建筑物或地下管线时可采用水泥土重力式挡土墙。
　　4)还有几种基坑支护结构形式对土层条件没有严格的要求:当基坑开挖深度小于12m、场地周边开阔、有条件采用预应力钢筋或花蓝螺丝拉紧时可采用地面拉结与支护桩结构。当基坑开挖深度小于20m时若对基坑周边的变形有严格要求可采用基坑工程逆作法;若邻近基坑边有重要建筑物或地下管线、基坑周围不具备放坡条件可采用组合式支护结构;若为基坑周围施工场地狭小、邻近基坑边有建筑物或地下管线需要保护且土体变形控制要求严格的工程可采用墙式挡土结构(有撑、锚)但在软土地质条件下优先考虑内支撑采用支撑(锚)式排桩支护结构其中锚杆的锚固段要求有较好的土层其余不限。
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