论建筑深基坑工程施工技术

　　摘要：随着我国建筑科技突飞猛进的发展，困扰建筑工程施工中的关键问题就是深基坑的支护施工，本文笔者据多年施工经验对深基坑支护提出了几种施工方法。
　　关键词：建筑深基坑，施工技术
　　一、前言
　　基坑支护工程是指建筑物地下部分施工时，需开挖基坑、进行降水和对坑壁围挡，同时要对周围建(构)筑物、道路和地下管线进行检测及维护，确保整个过程的正常、安全施工。基坑支护虽属临时性工程，但其技术复杂性却很高，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建筑物、给道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。随着我国城市经济和建设的迅猛发展，可提供的建筑空间亦变得愈来愈小，往往需要在狭窄的场地上进行深基坑的开挖，四周不存在放坡空间，并且开挖深度不断加深。必须采取支护措施才能保证基坑的安全施工。
　　二、深基坑支护的类型
　　1.重力式支护技术
　　重力式支护结构也叫重力式挡土墙，是依靠支挡结构本身的自重来平衡坑内外的土压力差，保证基坑的顺利开挖。挡土墙是由深层搅拌桩或高压旋喷桩与桩间土组成。由于此种方式形成的挡土墙材料抗拉强度小，为有效抵抗土压力，挡土墙水平方向截面通常做成格栅形状，形成厚而重的刚性墙。重力式挡土墙适用于淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土、夹有薄砂层的土、素填土等地基承载力不大于150kPa的土层。其设计灵活，可以根据需要采用不同桩长，结构简单，便于施工，造价较低。此外，重力式挡土墙还可阻止地下水向基坑内渗透。常常和别的支护结构配合使用，形成防渗帷幕。但是，重力式挡土墙厚度大，占用建筑红线内一定面积，墙身水平位移较大。当基坑周围环境要求不高、安全等级二、三级、开挖深度≤7m时，可采用重力式挡土墙。
　　2.悬臂式支护技术
　　悬臂式支护结构(仅指没有内支撑和拉锚的板桩墙、排桩墙和地下连续墙支护结构)采用抗拉强度较高的材料(如钢、钢筋混凝土)抵抗土压力引起的结构内力，保证施工期间基坑侧壁稳定。根据支护结构采用的材料可分为钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩等。
　　2.1钢板桩。钢板桩是对钢带进行连续冷弯变形，形成截面为z形、U形或其它形状，可通过锁口互相连接的板材。钢板桩适用于淤泥、淤泥质土、饱和软土及地下水位较高的深基坑支护。施工时将钢板桩用打桩机打(压)入地基，使其互相连结成钢板桩墙对坑壁土体进行支挡。钢板桩强度高，防水性能好，施工快速简便，占用空间小，并可在基坑施工完毕后拔出，在下一工程重复使用。但钢板桩价格较贵，无内支撑时刚度小、变形大，拔桩时易引起土体移动，造成周围土体发生沉降。当基坑周围环境要求不高、安全等级二、三级、开挖深度≤5m时，可采用悬臂式钢板桩。
　　2.2钢筋混凝土板桩。由于钢板桩价格较贵，改用价格相对较低的预制钢筋混凝土板桩来代替。钢筋混凝土板桩其截面形状有矩形、工字形薄壁和方形薄壁三种形式。矩形板桩采用榫槽结构，宽度一般0.4-0.7m，厚度0.5m，深度可达20m左右，板桩两侧设置阴阳榫槽，板桩沉入土中后可在接缝处注浆处理，防止地下水渗透。工字形和方形预制钢筋混凝土板桩壁厚0.08-0.12m，截面尺寸在0.5×0.5m。钢筋混凝土板桩虽然造价较低，但施工不便，插入土中时易引起周围土体挤压变形，接头处的防水处理不易做好。这些特性使得它不宜在建筑密集的市区使用，也不适于在硬土层中施工。
　　2..3钻孔灌注桩。当在较硬的土层中开挖基坑，上面两种板桩不易插入坑周土此时可采用大直径钻孔灌注桩抵抗土体的水平推力，灌注桩直径一般0.6～1.2m。钻孔灌注桩作为围护结构的常用平面布置方式。当无地下水时，可稀疏布置，利用土拱效应支护周围土体，亦可采用一字形布置；当地下水位较高时，可采用搭接或交错相切布置，但由于桩施工时垂直度不容易保证，防水效果不好，此时一般在钻孔桩外侧再增设阻水帷幕，内侧则采用稀疏布桩方式，阻水帷幕可采用深层搅拌桩旋喷桩或注浆处理方式。钻孔灌注桩施工容易，自身刚度大，强度高，既适用于软土层，又适用于硬土层。其缺点是施工速度慢，质量控制难度大，工期较长，施工产生泥浆影响周围环境，防水效果不好，需要结合阻水帷幕。
　　3.拉锚式支护技术
　　拉锚式支护结构由锚杆和支护排桩或墙组成。支护桩或墙采用钢筋混凝土桩或地下连续墙。锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与支护排桩或墙连接，另一端深入地层中，施工时在基坑壁土层中钻孔，达到设计深度后，在孔内放入钢筋、钢管或钢丝柬、钢绞线或其它抗拉材料，灌入水泥浆或化学浆液，使之与土层结合成为抗拉(拔)力强的锚杆。
　　拉锚支护结构的优点是为地下工程施工提供开阔的工作面，土方开挖、运输和地下结构施工非常方便，能施加预应力，可有效地控制土体变形；施工不用大型机械，可代替钢支撑侧壁支护，造价低。拉锚支护结构支护适用于较硬土层，以利于锚固，深度不宜超过18m。4.土钉墙支护技术
　　土钉墙支护结构是一种原位土体加固技术，它是以较密集排列的插筋作为土体主要补强手段，通过插筋体与土体之间的摩擦力达到改善土体力学性能的目的，使加固区土体成为能自稳的重力式的挡土结构。在工作机理上。土钉墙是高强度土钉、喷射混凝土面层及原状土三者共同受力，通过相互作用，土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性。由于土钉墙采用了边开挖边支护的方法，工作面不受限制，缩短了工期；另外，土钉利用了土体的自承载能力，使基坑周围土体转化为支护结构的一部分，造价相对较低。当基坑开挖深度不大于15m，场地土质较好时，可采用土钉墙支护坑壁土体。土钉墙主要用于加固基坑底以上土体，一般适合于地下水位以上或经过降排水后的素填土、粘性土、粉土以及非松散的砂土、卵石等，不宜用于淤泥质土、饱和软土及未经降水处理的地下水以下的土层。
　　5.内支撑支护技术
　　当基坑开挖深度较大。而且周围环境不具备锚杆施工时，可在悬臂式支护结构内部设置支撑结构体系，该体系称为内支撑支护结构。内支撑结构是承受围护桩或墙所传递的水、土压力的结构体系，用以减少支护结构的位移，但内支撑的设置对土方开挖和地下结构施工带来较大不便。支护桩墙常采用钢筋混凝土桩、钢板桩、地下连续墙，内支撑常采用钢筋混凝土或钢管(或型钢)做成。内支撑支护结构适合各种地基土层，但设置的内支撑会占用一定的施工空间。
　　三、根据地质条件选择支护技术
　　通过以上的分析可以看出深基坑支护型式的选择，应根据地质条件、周边环境的要求、不同支护型式的特点、造价及基坑开挖深度、施工作业设备等综合确定。当地质条件较好，基坑深度较浅时，周边环境要求较宽松时，可采用土钉墙、重力式挡土墙等；当周边环境要求高，基坑深度较深时，应采用悬臂式支护结构或拉锚式支护结构等；当基坑深度大，周边环境要求较高且地质条件较差时，应采用内支撑型式较好；当基坑深度较深，地质条件差，周边环境要求较高时，可采用逆作法支护型式。
　　参考文献:
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　　[2]中国建筑科学研究院．建筑基坑支护技术规程(JGJl20一99)[M]．北京：中国建筑工业出版社，2009．
　　[3]龚晓南，高有潮．深基坑工程设计施工手册[M]．北京：中国建筑工业出版社。1998．
　　[4]<工程地质手册)编委会．工程地质手册(第四版)[M]．北京：中国建筑工业出版社．2007．

《论建筑深基坑工程施工技术》

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