岩土工程深基坑支护技术探讨

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　　 【摘要】随着建筑工程的不断发展，岩土工程在建筑工程中的地位越来越突出，地下施工的增多也使得深基坑支护技术出现的频率越来越高。本文主要探讨了岩土工程深基坑支护技术存在的问题及应对措施。
　　 【关键词】岩土工程 深基坑支护 问题 发展趋势
　　 引言
　　 基坑工程是一个古老而又具有时代特点的岩土工程，它是一门实用性、经验性很强的学科，但在当前的实际施工中面临着基坑越来越深的趋势，尤其是在环保要求逐渐提高的今天，我们需要以更加严谨的科学态度来对待深基坑支护问题。事实上，人类土木工程的频繁活动促进了基坑工程的发展，特别是在2O世纪，随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现，对基坑工程的要求越来越高，随之出现的问题也越来越多，迫使工程技术人员须从新的角度去审视基坑工程这一古老课题，导致许多新的经验、理论或研究方法得以出现与成熟。
　　
　　 一、深基坑支护技术介绍
　　 常见的深基坑施工技术有钢板桩支护、深层搅拌桩支护、排桩支护、地下连续墙、土钉墙、锚杆支护等，由于篇幅有限，下面笔者仅就其中的最主要的几种作详细介绍。
　　
　　 1.1 钢板桩支护
　　 钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成，把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙，被广泛应用于挡土和挡水。目前钢板桩常用的截面形式有U形、Z形和直腹板形。钢板桩由于施工简单而应用较广，但是钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动，对周围环境影响很大，因此在人口密集建筑密度很大的地区，其使用常常会受到限制，而且钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当其变形会很大，所以当基坑支护深度大于7m时，不宜采用。同时由于钢板桩在地下室施工结束后需要拔出，因此应考虑拔出时对周围地基土和地表土的影响。
　　
　　 1.2 深层搅拌桩支护
　　 深层搅拌桩(水泥土墙)是利用水泥或石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体(块体或墙体)。这种支护结构多采用格栅形式，即重力坝式挡墙。当基坑属于二、三级基坑时，基坑深h≤7m，当坑边至红线间有足够的距离时，往往优先采用，由于水泥属不透水结构，因此既能挡土又能挡水，具有良好的防渗效果。深层搅拌桩属重力式结构，靠本身重量即可抵抗侧向力保持稳定，一般内部无支撑，便于基坑内机械挖土和地下结构施工，施工简便、费用较低，而且使用材料仅是水泥，所以具有较好的社会经济效益，在特殊情况下受条件限制无法增大墙厚，而又需较严格控制变形时，在增设围檩(腰梁、冠梁)和抗剪插筋后亦可增设支撑，基坑内土体加固和加大嵌固深度亦属限制变形的有效措施。
　　
　　 1.3 排桩支护
　　 排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的连系差必须在桩顶浇筑较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠连接，为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流人(渗入)坑内，应同时在桩间或桩背采用高压注浆，设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。灌注桩施工简便，可用机械钻(冲)孔或人工挖孔，施工中不需要大型机械， 且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害，成本较地下连续墙低。
　　
　　 二、深基坑支护施工中存在的问题
　　 深基坑工程支护技术虽取得了不少成功的经验，但仍存在一些问题。深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种：
　　
　　 2.1 土层开挖和边坡支护不配套
　　 常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间，而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工。一般来说，土方开挖技术含量相对较低，工序简单，组织管理容易。而挡土支护的技术含量高，工序较多且复杂，施工组织和管理都较土方开挖复杂。所以在施工过程中，大型工程均是由专业施工队来分别完成土方和挡土支付工作，而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，拖工期，开挖顺序较乱，特别是雨期施工，甚至不顾挡土支护施工所需工作面，留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法完成支护工作。
　　
　　 2.2 边坡修理达不到设计、规范要求
　　 常存在超挖和欠挖现象，一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位， 技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，挖机械操作手的操作水平等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度，顺直度极不规则，而人工修理时不可能深度挖掘只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。
　　
　　 2.3 成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求
　　 深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直径为100――150的钻杆成孔， 孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同，钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难、孔洞坍塌，无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够，而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至要做再次处理。
　　
　　 三、岩土工程深基坑支护工程的防治措施
　　
　　 3.1 重视变形观测，并注意及时补救
　　 岩土工程中深基坑支护结构变形观测的内容包括：基坑边坡的变形观测、及周围建筑物及地下管线变形观测等。通过对监测数据可以及时分析并及时了解土方开挖及支护设计在实际应用中的情况，分析其存在的偏差便可以及时的了解基坑土体变形状况以及土方开挖影响的沉降情况还有地下管线的变形情况等。对设计中存在的偏差，在下部施工中及时校正设计参数，对已施工的部位采取恰当的补救和控制措施，为此，要求现场变形观测的数据必须准确、可靠、及时，要求变形观测人员严格按照预定设计方案精心测量、认真负责，保证观测质量。如果在实际测量中确实发现异常情况，就需要即时研究采取措施以防止其恶化。而一旦出现大的变形或滑动，立即分析主要原因，做出可靠的加固设计和施工方案， 使加固工作快速而有效，防止变形或滑动继续发展。研究和应用已有的基坑工程行业的和地区性规范以及当地的工程经验。 对于重大复杂的基坑工程目前国内采用专家论证的形式，对保证工程安全、降低造价是有效和现实的一种方法。
　　
　　 3.2 转变传统深基坑支护工程设计理念
　　 近年来，我国在深基坑支护技术上已经积累很多实践经验，初步摸索出岩土变化支护结构实际受力的规律，为建立健全深基坑支护结构设计的新理论和新方法打下了良好的基础。但对于岩土深基坑支护结构的实际设计和施工方法仍处于摸索和探讨阶段，而且，目前我国还没有统一的支护结构设计的相关规范和标准，土压力分布还按库伦或朗肯理论确定，支护桩仍用“等值梁法”进行计算。这些陈旧的计算理论所计算出的结果与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大，既不安全也不经济。因此，深基坑支护结构的施工工程设计不应该再采用以往传统的“结构荷载法”，而应彻底改变传统的设计观念，逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系。

　　
　　 3.3 全程控制基坑支护的施工质量
　　 岩土深基坑支护施工重在过程控制，一旦施工过程控制环节出现问题，事后纠正和补救都会比较困难。因此我们必须进行严格的施工过程控制管理，确保施工质量，严格按设计方案组织施工。工程施工前，有关人员需要熟悉当地的地质资料, 本次施工设计图纸及施工现场周围的环境，另外，降水系统应确保正常工作，施工单位在施工过程中不得随意改变锚杆位置、长度、型号、数量、钢筋网间距、加强筋范围、放坡系数等，设计方案变更时必须重新经专家评审。
　　 基坑支护单位要与挖土单位紧密配合，坚持分层分段开挖和分层分段支护的施工原则进行施工。土方开挖的顺序和具体开挖的方法必须与设计的工况相一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则，减少开挖过程中土体的扰动范围，缩短基坑开挖卸荷后无支撑的暴露时间，对称开挖，均衡开挖，合理利用土体自身在开挖过程中控制位移的能力。岩土深基坑开挖的过程中应采取措施以防止碰撞支护结构,工程桩或挠动基底原状土，当有异常情况发生时，应立即停止挖土，并应立即查清原因和采取措施，岩土深基坑开挖完成后， 应提醒建设单位尽快组织勘察,设计,质监,监理,施工等部门进行验槽，及早开始地下结构工程的施工，严禁基坑长时间暴露，基坑回填前，支护层不能破坏，特别是坡脚部分。
　　
　　 四、深基坑技术的发展趋势
　　 (1)目前，在有支护的深基坑工程中，基坑开挖大多以人工挖土为主，效率不高，今后必须大力研究开发小型、灵活、专用的地下挖土机械，以提高工效， 加快施工进度，减少时间效应的影响。
　　 （2）基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。因此，从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工受桩承载力的限制很大，采用逆作法时不能采用一柱一桩，而是一柱多桩，增加了成本和施工难度。如何提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩(中间支承柱)，达到一柱一桩，使上部结构施工速度可以放开限制，从而加快进度，缩短总工期，这将成为今后的研究方向。
　　 (3)土钉支护方案的大量实施，使得喷射混凝土技术得以充分运用和发展。为减少喷射混凝土的回弹量以及保护环境的需要，湿式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。
　　 (4)为了减少基坑变形，通过施加预应力的方法控制变形将逐步被推广，另外采用深层搅拌或注浆技术对基坑底部或被动区土体进行加固，也将成为控制变形的有效手段被推广。
　　
　　 参考文献
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　　 4、蒋赋翔．深基坑支护方案属性测度评价[J]．邵阳学院学报(自然科学 版)， 2007(03).

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