探讨基坑支护施工技术

　　摘要：建筑的地下室、地下商场、地下车库、地铁车站等工程施工都会面临深基坑工程。基坑支护工程的设计与施工，既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制结构和周围土体的变形，以保证周围环境（相邻建筑物和地下公共设施等）的安全。
　　
　　关键词：基坑支护，施工，监测
　　
　　基坑工程是指在地表以下开挖的一个地下空间及其配套的支护体系，而基坑支护就是为保证基坑开挖、基础施工的顺利进行及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。基坑工程是一个古老而又具有时代特点的岩土工程课题。既涉及土力学中典型的强度与稳定问题，又包含了变形问题，同时还涉及到土与支护结构的共同作用。基坑支护工程的内容主要包括支护结构设计、施工、监测和周围环境的保护等三个方面．这三个方面是相互联系、密不可分的。
　　
　　1基坑支护设计与方案的选择
　　（1）基坑的几何尺寸：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：（a）土压力、水压力；（b）垂直地面超载；（c）施工动荷载：（d）维护结构兼作主体结构时的人防和地震荷载（工期长的大型基坑支护工程也要考虑地震荷载）;（e）邻近建筑物引起的荷载；（f）其他影响基坑稳定的荷载。
　　（3）基坑场地的工程地质和水文地质情况：（a）勘测资料报告；（b）勘探数据测试方法；（c）地下水情况及分布，地表水水位、承压水层、承压气体。
　　（4）环境条件：（a）基坑施工场地及周围的地质性质；（b）基坑周围建筑物状况;（c）基坑周围交通状况及水域（河流）状况；（d）基坑周围公用设施分布及地下构筑物管线状况;（e）基坑所处地质环境特殊状况对基坑施工的特殊要求。
　　（5）基坑施工及其建筑物的基础结构及上部结构情况要求。
　　（6）对基坑支护结构施工（噪音、振动、地面污染）的要求。
　　（7）基坑场地周围己有基坑支护结构型式或类似基坑支护结构的型式在施工中的成功、失败原因、教训。
　　
　　2支护结构类型和方案的选择
　　支护结构的种类繁多，国内常用的几种支护结构形式的如下：
　　2.1挡土灌注排桩或地下连续墙
　　挡土灌注排桩系以现场灌注桩按队列式布置组成的支护结构；地下连续墙系用机械施工方法成槽，在槽内放置钢筋笼并浇灌混凝土形成地下墙体。
　　特点：刚度大，抗弯强度高，变形小，适应性强，振动小，噪声低，但排桩不能止水，连续墙施工需较多机具设备。
　　适用条件：(1）适用于基坑侧壁安全等级为一、二、三级；(2）悬臂式结构在软土场地中不宜大于sm;(3）当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩与水泥土桩组合止水帷幕或采用地下连续墙；(4）适用于逆作法施工；(5）变形较大的基坑边可选用双排桩。
　　2.2排桩土层锚杆支护
　　系在稳定土层钻孔，用水泥浆或水泥砂浆将钢筋与土体粘结在一起拉结排桩挡土。
　　特点：能与土体结合承受很大拉力，变形小，适应性强，不用大型机械，费用低。
　　适用条件：(1）适用于基坑侧壁安全等级为一、二、三级；(2）适用于难以采用支撑的大面积深基坑；(3)不宜用于地下水大、含有化学腐蚀物的土层和松散软弱土层。
　　2.3排桩内支撑支护
　　系在排桩内侧设置型钢或钢筋混凝土水平支撑，用以支挡基坑侧壁进行挡土。
　　特点：受力合理，易于控制变形；但需大量支撑材料，基坑内施工不便。
　　适用条件：(1）适用于基坑侧壁安全等级为一、二、三级；(2）适用于各种不易设置锚杆的较松软土层及软土地基；(3）当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水措施或采用止水结构。
　　2.4水泥土墙支护
　　系由水泥土桩相互搭接形成的格栅状、壁状等形式的连续重力式挡土止水墙体。
　　特点：具有挡土、止水双重功能；施工机具设备比较简单；使用材料单一，费用较低。
　　适用条件：(1）适用于基坑侧壁安全等级为二、三级；(2）水泥土墙施工范围内地基土承载力不宜大于15OkPa;(3）基坑深度不宜大于6m;(4）基坑周围具备水泥土墙的施工宽度。
　　2.5土钉墙或喷锚支护
　　系用土钉或预应力锚杆加固的基坑侧壁土体，与喷射钢筋混凝土护面组成的支护结构。
　　特点：结构简单，承载力较高；可阻水，变形小，安全可靠，适应性强，施工机具简单，施工灵活，污染小，噪声低，对周边环境影响小，费用低。
　　适用条件：(1）适用于基坑侧壁安全等级为二、三级的非软土场地；(2）土钉墙基坑深度不宜大于12m;喷锚支护适于无流砂、含水量不高、非淤泥等流塑土层的基坑，开挖深度一般不大于18m;(3）当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或止水措施。
　　2.6逆作拱墙支护
　　系在平面上将支护墙体或排桩作成闭合拱形的支护结构。
　　特点：结构主要承受压应力，可充分发挥材料特性，结构截面小，底部不用嵌固，可减少埋深、受力安全可靠，变形小，外形简单，施工方便，费用低。
　　适用条件：(1）适用于基坑侧壁安全等级为二、三级；(2）波泥和淤泥质土场地不宜采用；(3）基坑平面尺寸近似方形或园形，基坑施工场地适合拱圈布置；(4）基坑深度不宜大于12m拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8;(5）地下水位高于基坑底面时，应采取降水或止水措施。
　　2.7钢板桩
　　系采用特制的型钢板桩，机械打入地下，构成一道连续的板墙，作为挡土、挡水围护结构。
　　特点：承载力高、刚度大、整体性好、锁口紧密、水密性强，能适应各种平面形状和土质，打设方便、施工快速、可回收使用，但需大量钢材，一次性投资较高。
　　适用条件：(l)适用于基坑侧壁安全等级为二、三级；(2)基坑深度不宜大于10m;(3）地下水位高于基坑底面时，应采取降水或止水措施。
　　施工方案选择时，可以选择其中1种，也可多种支护结合使用，特别注意的是选择透水性支护还是止水支护．对于因降水而可能导致固结沉降的软弱地基、细砂层或粘土层组成的软弱的地基以及含水层丰富的砂砾地层，宜优先选用止水式支护。
　　
　　3监测
　　3.1对周边环境的监护
　　充分了解包括基坑周围相当于基坑开挖深度的2—3倍范围内地上的建筑物、高耸塔杆、输电线缆、古建文物、道路桥梁，以及地下管线、人防、隧道、地铁等设施和障碍物。如发现既有建筑物等已有裂损倾斜等情况，应收集其详细资料，并在必要处做出标记或摄像、绘图等。然后对调查对象承受地基变形的性能做出分析鉴定，确定应采取的监护方法，以及对基坑的影响并在基坑支护设计中加以充分考虑。
　　3.2开挖过程监测
　　对开挖过程实施跟踪监测，并将信息及时反馈，充分掌握支护结构和基坑内外土体移动，随时调整施工参数，优化设计，以确保施工安全安全顺利进行。施工监测的作用还在于检验设计的正确性，并有利于积累资料，为今后改进设计理论和施工技术提供依据。
　　3．3基础施工过程中的监测
　　基坑支护施工完成基坑开挖后是支护结构受力最不利的阶段，基坑支护监测应延续到地下结构施工完并回填一定深度的土。在该阶段应密切注意监测数据的反馈信息并对支护结构的安全性有充分的了解，如有异常应及时采取措施，防止意外事故的发生，该阶段的监测内容方法与开挖过程的相同。
　　
　　4存在问题
　　基坑工程支护技术虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些方面达到国际水平，但仍有一些问题需进一步研究和提高，以适应现代化经济建设的需要。
　　(l）土体抗剪强度参数c值的确定．尽管c值可以根据标准实验方法测定，但从理论上说也不一定符合分析方法所需，因为土体的抗剪强度与其受力途径有很大关系，标准实验给出的往往是加载过程下的强度指标，而基坑支护中的土体却是卸载过程下的破坏。
　　(2）土压力值的确定。土压力大小直接影响支护结构的安全度，但要精确计算土压力目前还十分困难，现在采用的仍是库仑公式或朗肯公式，其虽然可用于工程，但误差较大。另外土体物理力学参数的选择更是一个复杂问题，尤其在深基坑开挖后，参数是可变值，因此很难准确计算出支护结构的实际受力。
　　(3）排桩、地下连续墙的内力和变形的精确计算是一个比较复杂的问题，其计算模型理应是考虑支护结构、支撑体系和土三者共同作用的空间分析。目前简化为平面问题计算，难以反映空间效应，今后宜发展适用的是三维计算程序，使之更能符合基坑空间形体的计算。
　　
　　5结束语
　　近几年，随着城市建设快速增长，城市面貌日新月异，城市中设计有高层、超高层建筑不断增加，城市地下空间的开发和利用也在逐步加强，主要有人防、地下室基坑开挖深度越来越深，开挖环境也日趋复杂，设计和施工人员随时都会遇到新的问题。只要我们积极推进动态设计和信息化施工技术，加强监测力度，促进实测工作，就可以避免基坑工程事故的发生或降低事故所带来的损失。同时，通过计算理论的不断改进，施工工艺的不断完善，进一步推动我国深基坑支护技术的发展。

《探讨基坑支护施工技术》

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