探讨岩土工程勘察中深基坑支护技术的应用

　　摘要:近年来，在建筑工程建设中，基坑支护已成为建筑地基基础及地下室工程中的重要内容之一。为了防止基坑塌方事故的发生，确保施工安全，因此，在岩土工程中基坑开挖时就必须采取支护措施。通过多年的岩土勘察工作经验总结,本文主要提出了深基坑工程支护技术存在的一些常见问题进行分析,并对支护技术的发展趋势进行探讨,可供同行参考。
　　关键词:岩土勘察，深基坑支护，类型施工
　　随着城市建设的发展,地下空间开发成为趋势，高层建筑越来越多,城市道路、地下商场、地下人防的工程、地下铁道建设、地下设施、地下车库等越建越深。岩土工程勘察工作如何来满足深基坑设计工作的需求对岩土勘察工作提出了新的要求。
　　1深基坑支护的类型
　　1.1深基坑支护系统
　　各种建筑物与地下管线都要开挖基坑,一些基坑可直接开挖或放坡开挖,但当基坑深度较深,周围场地又不宽时,一般都采用基坑支护,过去支护比较简单,也就是钢板桩加井点降水,一般能满足基坑安全施工,而对于深基坑已不能满足要求,近几年来随着基坑深度和体量的增大,支护技术也有了较大进展,按功能分常用的有以下一些。
　　(1)挡土系统:常用的有钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、地下连续墙。其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡坑外土压力。
　　(2)挡水系统常用的有深层水泥搅拌桩、旋喷桩、压密注浆、地下连续墙、锁口钢板桩。其功能是阻挡抗外渗水。
　　(3)支撑系统,常用的有钢管与型钢内支撑、钢筋混凝土内支撑、钢与钢筋混凝土组合支撑。其功能是支承围护结构侧力与限制围护结构位移。
　　1.2深基坑的支护设计
　　不同的基坑深度、地质、环境与荷载情况采用不同的支护结构。常见的深基坑支护结构类型及其适用范围如下。
　　(1)深层搅拌桩支护。它是利用水泥、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(浆液或粉体)强制搅拌,利用固化剂和软土之间所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(水泥土搅拌桩).利用搅拌桩作为基坑的支护结构。这种支护结构防水性能好,可不设支撑,基坑能在开敝的条件下开挖,具有较好的经济效益。
　　(2)排桩支护。排桩包括钢板桩、钢筋混凝土板桩及钻孔灌注桩、人工挖孔桩等。
　　(3)地下连续墙支护。当在软土层中基坑开挖深度大于10m、周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求较高时常采用地下连续墙作基坑的支护结构。
　　(4)土钉墙支护。土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密的细长杆件钉置于原位土体中,并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作,形成复合土体,利用复合土体的自稳达到支护目的。常用于开挖深度不大、周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求不高的基坑支护,具有施工快捷简便、经济可靠的特点,得到广泛的应用。
　　2存在的常见问题
　　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基坑支护设计问题
　　为了控制和降低工程造价，基坑支护设计过于大胆，造成基坑开挖过程中出现险情。
　　例：南京某基坑支护工程
　　基坑开挖深度7.5m采用钻孔灌注桩加一层钢筋混凝土支撑结构，混凝土支撑截面较同地区其他基坑明显偏小，支撑间距也较大；2010年9月在基坑开挖过程中钢筋混凝土支撑发生多处断裂，基坑最大位移达10多厘米，基坑随时有倒塌的危险。随后采用混凝土支撑结构加固及增设一层钢管支撑的方法组织抢险施工，抢险加固及钢管支撑费用400多万元，基坑施工与土方开挖工期严重延误至2011年12月。
　　2.2土层开挖不规范和边坡支护不及时
　　一般来说,支护桩墙在土方开挖前已经完成，施工干扰少，质量容易控制；而内支撑系统和锚杆土钉等支护施工与土方开挖穿插进行，在施工过程中协调管理的难度大,土方施工单位应建设单位要求抢进度,赶工期,开挖顺序较乱,甚至不顾及支护施工所需工作面,形成先挖土后支护的施工顺序，给基坑留有坍塌的安全隐患。
　　例：南京河西某人防工程项目
　　基坑土质以淤泥质土为主，基坑西北角支护结构为灌注桩加一层钢筋混凝土水平角撑和一层钢管竖向支撑（底端安装在钢筋混凝土底座上，上段安装在混凝土支撑下1m处的H型钢钢围檩上）。
　　由于要赶工期，土方开挖不等钢支撑安装，就已将土方开挖到坑底标高，钢管支撑钢围檩安装形成高空作业，其焊接质量难以保证，钢围檩与支护桩间充填的细石混凝土强度也不能达到设计要求。2004年12月，西北角混凝土支撑应土压力太大而破坏，发生断裂挠曲，钢筋全部外露，已无承载能力。钢支撑钢围檩向上滑动也已不起作用，为防止基坑倒塌，经专家审议，最终采用土方回填的方法进行处理，本处支护重新设计施工，损失惨重。
　　2.3支护工程施工质量控制不到位
　　以土钉墙施工为例：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的钻机成孔,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,再者注浆时自己料随意性大、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。还有一些其他的原因,比如施工过程与设计的差异太大、工程监理不到位、施工监测不力等。
　　3深基坑技术的发展趋势
　　(1)基坑向着大深度、大面积方向发展,周边环境更加复杂,深基抗开挖与支护的难度愈来愈大。如何提高桩承载力,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。
　　(2)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,显式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。
　　(3)目前,在有支护的深基坑工程中,由于多层水平支撑的存在，基坑土方分层开挖,效率低成本高,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。
　　(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,如预应力锚杆锚索，预应力钢管支撑，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。
　　(5)为减小基坑工程带来的环境效应(如因降水引起的地面附加沉降),或出于保护地下水资源的需要,有时基坑采用帷幕型式进行支护。除地下连续墙钢板桩外,一般采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑成止水帷幕。
　　4结语
　　现在全国工程建设突飞猛进,一些埋深大、规模大的地下室越来越多。作为工程技术人员要加强岩土工程勘察工作以满足深基坑设计工作的需求,确保工程质量。

《探讨岩土工程勘察中深基坑支护技术的应用》

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