深基础支护结构的设计与施工探析

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　　【摘 要】由于高层建筑有着较大的基础埋深，因此深基础支护结构的应用就不可缺少。深基础支护结构的设计及施工会受到多方因素的影响，因此提高支护结构形式选择的有效性就显得至关重要。除此之外，还需要做好支护结构的各项计算工作，并最终落实具体的深基础支护结构施工方案。从深基础施工的安全性角度分析，重视对支护结构施工的跟踪监测是极为重要的，这是提升施工效率的关键所在。科学严谨的结构设计与施工方案是保障施工质量的关键措施。本文针对深基础支护结构的设计与施工方法进行了分析。
　　【关键词】深基础；支护结构；设计思路；施工方法
　　随着改革开放的不断深入，人民的生活水平不断提高，促进了中、小城市不断的发展；因而在中、小城市的城市建设中，具有多层地下室或补偿式基础的高层建筑日益增多。这些新建筑物很多在其周围有建筑物、道路、地下管道的情况下进行建设的。因此，如何从设计、施工方法上考虑，使新建筑物的基础施工对原有建筑物、道路、地下管道的使用影响降至最低限度，就成为工程实践中一个十分重要而急需解决的问题。
　　一、基坑支护结构种类
　　在建筑物的深基础施工中，基坑支护结构种类很多，如排桩、地下连续墙、水泥土墙、土钉墙等。哪种结构类型适宜，就必须根据深基坑的大小、形状、深度、土质、地下水埋深及其与相邻建筑物距离、地面荷载等因素选用。必须着重研究相邻建筑物荷载的相互影响及满足新老建筑物的生产、使用要求。特别是新建建（构）筑物基础深开挖时，更要加倍谨慎，深入研究解决深基坑底部及基坑周围地基土的稳定性，确保相邻建筑物不致遭受损坏。
　　一般来说，在深开挖的补偿式基础的设计和施工中，最关键的问题是坑侧土向基坑方向的塑性流动（包括基坑壁的侧向位移），基坑底的弹性隆起和随后沉降，以及坑外的地面沉降，而这些均与土的抗剪强度，应力DD应变DD时间特性及地下水影响密切相关。深基础支护结构设计过程中必须运用到极限状态设计表达式，其中就涵盖正常使用极限状态与承载能力极限状态两方面内容。从深基础支护结构的设计思路及施工工艺角度研究，这对于具体施工流程有着极其重要的导向作用。
　　二、深基础支护结构的内容及设计思路
　　当前国家经济建设发展背景下，为了尽可能提升土地资源的利用率，不少地区纷纷加大了高层及超高层建设的设计与施工力度。然而伴随建筑物高度的不断提升，不断增加的基础埋深使得深基础支护结构的应用更加广泛。所谓的深基础主要是指一种特殊的建筑支挡结构，具体包括了锚拉基础、桩或墩基础、沉箱沉井以及地下连续墙等。从被支护的土体作用来分析，深基础支护也被划分为支护型与加固型两大类，支护型结构包括地下连续墙、排桩以及板桩墙等，而加固型结构则包括了水泥搅拌、注浆和树根桩等结构。除此之外，有时深基础支护结构施工还涉及到第三种类型的支护结构，那就是将支护型与加固型相互融合的混合型支护结构，其中比较常用的深基础支护结构除了深层水泥搅拌桩与组合式挡墙之外，还有地下连续墙以及排桩等内容。
　　由于高层或超高层建筑上部结构的巨大荷载力需要传到地基位置，因此深基础支护结构的设计正是实现了对这一荷载力的重要补偿，同时也从地下空间设计与规划方面满足了实际的施工建设需求，一般高层或超高层建筑的基础埋深都较大。关于深基础支护结构的设计内容，一般涵盖两个方面的主要内容：第一，关于支护结构的比较与选型工作，而其中的支护体系主要涉及支撑体系与挡墙等方面的内容；第二，关于支护结构变形及结构强度的计算，其中主要涉及水压力和土压力的计算，地面超载与影响范围的计算，还有施工荷载的计算工作。关于支护工程外力计算问题基本是沿用挡土墙的计算理论来实施具体计算，然而也有一些科研机构指出深基础支护结构在受力条件方面与挡土墙有着显著差异，因此其计算过程也应有所革新。从实际土质条件以及支护方式角度分析，深基础支护结构的工程设计以及施工方案选择应当从具体的施工环境和设计环节着手，做好设计部门与施工单位之间的协调工作。此外，还应在施工预算造价中做好相关的设计费用计算，完善项目审批环节，避免由于支护结构设计问题而导致施工过程中的问题出现，进而导致施工效率有所下降。
　　三、深基础支护结构设计注意事项
　　1、清楚了解拟建建筑物场地的工程地质资料；
　　2、查明周围建筑物的基础设计荷载资料及建筑物的现状；
　　3、调查并收集场地地下水的变迁资料；
　　4、收集拟建建筑物周围场地的地面荷载资料。了解上述资料后，才能初步估算施工时间可能发生的位移变化，事先考虑并准备有效的技术措施，使相邻建筑物的影响降至最低限度。由于地基处理工程的复杂性，影响因素较多，机械化施工是一个很好的技术措施。随着工程的进展，监测资料的分析及地基土质的变化，设计施工方案也需要不断地进行修改与补充。
　　四、深基础支护结构的具体施工方法
　　作为建筑基础工程施工的核心内容，深基础支护结构施工的质量与整体工程的安全稳定有着密切联系。当前技术发展背景下，关于深基础支护结构的施工工艺日趋复杂，主要有钢筋混凝土板桩、地下连续墙以及螺旋钻孔灌注桩等。以其中的地下连续墙施工为例，深基础支护结构施工过程中需要使用到专用挖槽机等专业化设备，于地下空间挖掘出一条连续沟槽，并往其中注入必要的材料以达到防水、挡土以及承重的作用。其中主要的浇筑材料有塑性混凝土、自硬泥浆、固化灰浆以及钢筋混凝土等，这就导致混凝土墙、泥浆墙、固化灰浆墙以及塑制墙等结构的形成。除了具备挡土承重与防水防渗的作用之外，地下连续墙还作为重要的建筑基础常见于工程建设初期的水库截流与坝体防渗工作当中，因此它也被广泛用于地下停车场的建设。具体到这一支护结构的施工工艺，主要包括了导墙、成槽施工、泥浆护壁以及灌注混凝土施工等内容。
　　1、导墙施工。所谓的导墙通常是指特定的钢筋混凝土结构，作为一种必要的措施，导向的使用保证了地下连续墙的几何尺寸，与此同时也可以实现对部分泥浆的容蓄。在承受施工过程中的荷载作用方面导向也有极其显著的功能，这对于保证成槽施工过程中的土壁稳定有着极其重要的作用。
　　2、泥浆护壁施工。通过对槽壁施工一定的压力还尽可能保证深槽的形状不发生改变，再利用混凝土灌注的方式实现对泥浆的置换。需要注意的是，槽壁上泥浆的附着会形成一层泥皮，这层泥皮是不透水的，这就使得泥浆的静水压力能够在槽壁范围施工压力，这对于壁面防渗以及槽壁脱落都有积极的稳定作用。
　　3、成槽施工环节。成槽施工环节主要是通过冲击钻以及旋转切削多头钻等专业设备来完成必要的挖槽操作。
　　4、水下灌注混凝土施工。遵照水下混凝土施工的基本方法，灌注混凝土施工需要通过必要的导管法来完成相关的灌注操作，通常采用的是连续灌注的方式，对实际灌注量以及上升高度进行测量。
　　5、墙段接头处理环节。从施工工艺角度分析，地下连续墙主要是由多個独立墙段构成，因此这一环节也需要采用连续施工的方式展开。实施混凝土浇筑前，我们需要实施锁口钢管的预插工作，并于达到初凝状态之后将其取出，这就使得相邻墙段之间形成了一个联合的整体。
　　五、问题延伸
　　相邻建筑物地基处理时，确定侧向土压力是一个重要问题。以前，不少科研人员曾对这一问题进行了大量的研究。侧向土压力问题，大致可分为两种方法，即考虑土体剪切破坏所必须的变形条件的塑性平衡方法和考虑土体局部剪切破坏的弹性塑性理论方法，由于土质条件，地下水及施工方法等许多因素的影响，要准确地确定土压力值是有困难的。对于深基坑的坑壁土压力计算（包括各项物理力学参数选取）和挖孔灌注桩作为受弯构件的计算方法，需待有关专家进一步深入研究，对现行设计、计算方法予以改进、完善。
　　综上所述，从当前深基础支护结构的设计以及具体施工环节不难分析，无论是深基础支护结构的设计思路还是施工方法都存在着各种弊端，施工技术的完善与改进显得尤为迫切，只有从施工方法选择及施工方案优化方面才能更好地提升深基础支护结构施工的质量与效率。
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