淺談如何選擇高層建筑深基坑支護(hù)方案

1、淺談如何選擇高層建筑深基坑支護(hù)方案摘要：本文首先分析了高層建筑基坑支護(hù)幾種常用結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)例對(duì)基坑支護(hù)方案進(jìn)行對(duì)比，以小見大，總結(jié)了方案選擇的影響因素。關(guān)鍵詞：深基坑；支護(hù)結(jié)構(gòu)；方案對(duì)比一、引 言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，無論是高層建筑還是地鐵的深基坑工程，由于都是在城市中進(jìn)行開挖，基坑周圍通常存在交通要道、已建建筑或管線等各種構(gòu)筑物，這就涉及到基坑開挖的一個(gè)很重要內(nèi)容，要保護(hù)其周邊構(gòu)筑物的安全使用。而一般的基坑支護(hù)大多又是臨時(shí)結(jié)構(gòu)、投資太大也易造成浪費(fèi)，但支護(hù)結(jié)構(gòu)不安全又勢(shì)必會(huì)造成工程事故。因此，如何安全、合理地選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)基坑工程的特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)是基坑工程要

2、解決的主要內(nèi)容。 二、高層建筑基坑支護(hù)常用技術(shù)分析 （1）鋼板樁支護(hù)。鋼板樁由帶鉗口或鎖口的熱軋型鋼制成，鋼板樁墻就是將這種鋼板樁互相連接起來，鋼板樁墻在擋水和擋土中被廣泛應(yīng)用。目前，直腹板型、Z型和U型是鋼板樁常用的截面形式。由于施工工藝比較簡(jiǎn)單，鋼板樁被廣泛應(yīng)用。由于鋼板樁的施工會(huì)產(chǎn)生噪聲振動(dòng)，影響施工場(chǎng)地周圍的環(huán)境，還可能使臨近地基產(chǎn)生變形，所以在人口密度大、建筑物較多的地方會(huì)限制其使用。另外，鋼板樁具有較大的柔性，如果錨拉或支撐系統(tǒng)沒有設(shè)置恰當(dāng)，就會(huì)有較大的變形產(chǎn)生，因此在深度大于7m的基坑支護(hù)中，不適宜采用。在地下室施工完成后，要將鋼板樁拔出來，所以在使用鋼板樁支護(hù)時(shí)，要將拔出過程對(duì)

3、附近地表土和地基土的影響考慮進(jìn)去。 （2）地下連續(xù)墻支護(hù)。對(duì)地下水位以下的砂土和軟粘土等多種地層條件和復(fù)雜的施工環(huán)境，特別是基坑底面以下有深層軟土需要將墻體插入很深的情況下，地下連續(xù)墻比較適用，這是由于其具有良好的止水防滲能力，整體剛度比較大，因此地下連續(xù)墻支護(hù)在國(guó)內(nèi)外的地下工程中被廣泛使用。在深度大于10m的基坑而且要求附近環(huán)境得到很好保護(hù)的工程中，在比較經(jīng)濟(jì)、技術(shù)后，大多采用這種技術(shù)。但是在堅(jiān)硬土體中將地下連續(xù)墻開挖成槽是有很大難度的，特別是碰到巖層時(shí)，需要有專門的成槽工具，這就加大了施工費(fèi)用。在施工中泥漿污染施工現(xiàn)場(chǎng)，場(chǎng)地很容易被破壞，使得道路臟亂?，F(xiàn)在采用的逆作法施工能將兩墻合一，也就

4、是在施工中用作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，而且還作為地下結(jié)構(gòu)的外墻。 （3）土釘墻支護(hù)。土釘墻支護(hù)，是用于開挖土體和穩(wěn)定邊坡的一種新的擋土技術(shù)，由于其可靠、經(jīng)濟(jì)、施工簡(jiǎn)便快速，在我國(guó)已經(jīng)得到了快速推廣和應(yīng)用。土釘是用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)原位土體的進(jìn)行加固的細(xì)長(zhǎng)桿件，一般使用鉆孔，放入變形鋼筋并以沿孔全長(zhǎng)注漿的方法制成，通過對(duì)其與土體之間的摩擦力或粘結(jié)力的依靠，在土體發(fā)生變形時(shí)對(duì)拉力被動(dòng)進(jìn)行承受。其支護(hù)體系由噴射混凝土面層、被加固的土體、密集的土釘群組成。土體強(qiáng)度由于其隨挖隨支的工藝特點(diǎn)得到了有效維持，還能減少土體的擾動(dòng)。為了有一定時(shí)間進(jìn)行土釘墻的施工，使用土釘支護(hù)要求土體具有臨時(shí)的自我穩(wěn)定能力，所以要限制土釘墻適用的地質(zhì)條

5、件。為了適應(yīng)以淤泥及淤泥質(zhì)土為主的軟土帶的地質(zhì)條件特性，復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)也就是加筋泥土墻在沿海地區(qū)發(fā)展起來。在水泥土樁中將H型鋼（鋼管、拉森板樁等）插入組成了加筋水泥土墻。加筋水泥土墻具有良好的止水抗?jié)B和擋土效果，這是由于H型鋼能夠承受側(cè)向荷載，而水泥土具有很好的抗?jié)B性能。H型鋼和水泥土樁的組成形式通常有兩種，而且將H型鋼插到水泥土樁中，方便了設(shè)置支撐。 （4）深層攪拌支護(hù)。深層攪拌支護(hù)就是以水泥為固化劑，通過機(jī)械攪拌，強(qiáng)制將軟土劑和固化劑拌合，這樣有一系列的物理化學(xué)反應(yīng)會(huì)在軟土劑和固化劑之間產(chǎn)生，然后逐漸硬化，具有穩(wěn)定性、整體性和一定強(qiáng)度的水泥土擋墻就會(huì)形成。作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，其適用于粉土、粘

6、土、淤泥、素填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土等土層，基坑開挖深度不要比6m大。通過試驗(yàn)確定泥炭質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)土的開挖深度。 （5）排樁支護(hù)。排樁支護(hù)是擋土結(jié)構(gòu)以柱列式間隔布置鋼筋混凝土鉆孔、挖孔灌注樁作為主的一種支護(hù)形式。樁與樁相切的密排布置形式和樁與樁之間具有一定凈距的疏排布置形式柱列式間隔布置形式都屬于柱列式間隔布置形式。作為擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，柱列式灌注樁的剛度很好，但是需要依靠樁頂澆注較大截面的鋼筋混凝土帽梁來聯(lián)系各樁。通過樁背或樁間的高壓注漿，設(shè)置旋噴樁、攪拌樁，或?qū)ｉT在樁后構(gòu)筑防水帷幕等措施，夾帶土體顆粒的地下水從樁間孔隙流入或者滲入坑內(nèi)。灌注樁能用人工挖孔或機(jī)械鉆孔，不需要大型機(jī)械，施工比較簡(jiǎn)單

7、，而且沒有打入樁的震動(dòng)、噪音和擠壓周圍土體帶來的危害，與地下連續(xù)墻相比成本較低。 （6）土層錨桿支護(hù)。土層錨桿簡(jiǎn)稱土錨桿，它是在地面或深開挖的地下室墻面（樁、擋土墻或地下連續(xù)墻）或沒有開挖的基坑立壁土層掏孔或鉆孔，在設(shè)計(jì)深度達(dá)到一定程度后再將孔的端部擴(kuò)大，形成柱狀或其他形狀，在孔內(nèi)放入抗拉材料，如鋼絲束、鋼管、鋼筋、鋼絞線等，將化學(xué)漿液或水泥漿灌入，使之與土層進(jìn)行結(jié)合，形成具有很強(qiáng)抗拉力的錨桿。其特點(diǎn)是：能和土體結(jié)合在一起，承受很大的拉力，為了形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，可以用高強(qiáng)度鋼材，并施加一定的預(yù)應(yīng)力，這樣就能將建筑物的變形量進(jìn)行有效控制；不需要大型機(jī)械，因?yàn)樾枰你@孔孔徑都比較??；能提供開闊的工作

8、面方便地下工程施工；代替鋼橫撐作側(cè)壁支護(hù)，這樣就能節(jié)省大量鋼材；經(jīng)濟(jì)效益明顯，能夠?qū)⒋罅縿趧?dòng)力節(jié)省下來，使工程進(jìn)度加快。 三、工程實(shí)例分析 某工程位于惠陽區(qū)中心地帶，屬于繁華商業(yè)區(qū)，工地現(xiàn)場(chǎng)周圍商鋪林立，交通擁擠，并且基坑面積為30700m2，基坑深度8m，屬于大型深基坑，基坑側(cè)壁安全等級(jí)按照規(guī)范為一級(jí)，為一級(jí)基坑，因此本基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的選用必須嚴(yán)格按照一級(jí)基坑的規(guī)定。 根據(jù)地質(zhì)勘察資料，由于場(chǎng)地地下水的埋深為0.81.2m，地下室底板和記坑的開挖深度處于第三層細(xì)砂中砂層這一富含水層中，而且其上覆土層的含水量較高，引起較大的地下水水頭壓力差，基坑的防水問題基坑底部土體隆起和承壓?jiǎn)栴}必須特別

9、慎重處理應(yīng)對(duì)。支護(hù)結(jié)構(gòu)除了考慮圍護(hù)墻的剛度與變形能力以外，還需要選擇合適的防水止水結(jié)構(gòu)。由于第三層下臥土層為粉質(zhì)粘土層，是良好的隔水層，因此可以充分利用該土層，把止水結(jié)構(gòu)嵌入其中，達(dá)到隔斷基坑內(nèi)外水力聯(lián)系，確?；觾?nèi)的施工排水不影響基坑外的土體穩(wěn)定，防止場(chǎng)地外路面和建構(gòu)筑物發(fā)生沉降變形。通過對(duì)我國(guó)目前所采用的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)的分析，結(jié)合實(shí)際工程處地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，基坑周圍環(huán)境和開挖要求條件，提出以下幾個(gè)基坑支護(hù)方案進(jìn)行參考： （1）攪拌樁止水幕墻加土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。攪拌樁止水幕墻加土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的有利使用條件是：該法可應(yīng)用在基坑周圍地面施工場(chǎng)地較小，土質(zhì)好，基坑開挖深度不超過16m，臨近

10、基坑邊無重要建構(gòu)筑物，一般采用雙排攪拌樁幕墻，基坑周邊采用分層密集錨桿噴錨網(wǎng)垂直支護(hù)到底，此支護(hù)形式施工速度快工程造價(jià)較低。由于本場(chǎng)地南北兩個(gè)方向的地質(zhì)差異較大，南區(qū)巖面高淤泥及細(xì)砂層較薄，北區(qū)巖面低淤泥及細(xì)砂層較厚，所以土釘?shù)氖┕げ町愝^大，質(zhì)量控制不利，難于保證基坑的安全，故該方案有缺陷。 （2）地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。該方案可應(yīng)用于所有止水嚴(yán)格以及各類復(fù)雜土層的支護(hù)工程，尤其是周圍環(huán)境復(fù)雜的基坑工程。根據(jù)基坑的地質(zhì)條件，環(huán)境條件，結(jié)構(gòu)形式，埋置深度，地下水條件，施工要求等因素，確定地下連續(xù)墻的單元墻段的形狀，長(zhǎng)度和進(jìn)行必要的成槽試驗(yàn)。采用地下連續(xù)墻+逆作法方案，是基于本工程的實(shí)際情況而制定，它

11、切合實(shí)際地在工程的質(zhì)量、安全、造價(jià)與工期上得到較佳的平衡。地下連續(xù)墻做擋土止水結(jié)構(gòu)兼作地下室外墻，利用逆作法施工到-1層時(shí)的樓板結(jié)構(gòu)作為支撐，減少了臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作與拆除的浪費(fèi)，降低工程造價(jià)。由于連續(xù)墻作為永久支護(hù)，其施工厚度取值800mm。 （3）組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)。這種方法使用條件是臨近基坑邊有重要的建構(gòu)筑物或管線，基坑開挖深度大，對(duì)基坑邊土體的水平位移要求嚴(yán)格，一般結(jié)合場(chǎng)地的地質(zhì)水文條件，周圍環(huán)境和基坑開挖的施工難度等實(shí)際情況，選擇合適的鉆（挖）孔灌注樁作排樁，并且在樁間施工止水帷幕，在其頂部及中部分別設(shè)置壓頂梁和腰梁，在腰梁部位設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿并鎖于腰梁上，但是這種支護(hù)結(jié)構(gòu)形式工程造價(jià)較高。鉆孔排樁+ 樁間旋噴帷幕+支撐+錨桿：利用1200鉆孔排樁擋土，樁間設(shè)600單管旋噴樁止水，頂部加壓頂梁，中部加錨桿，以便控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。由于本工程所處的場(chǎng)地狹窄，地下管線較多，使用鉆孔樁，將會(huì)由于占用基坑的一部分面積，使得基坑的建成面積減少，降低了經(jīng)濟(jì)效益，而且錨桿的施工也會(huì)因?yàn)槟媳狈较虻刭|(zhì)條件的差異，對(duì)于施工質(zhì)量有很大的影響，所以本方案非最優(yōu)。 通過分析比較，由于地下連續(xù)墻施工工藝較先進(jìn)，施工對(duì)環(huán)境污染少，墻體整體性與防滲性好，基坑變形小，能夠最大限度地保護(hù)周圍的地下管線和建構(gòu)筑物，所以，本工程的基坑支護(hù)選擇地下連續(xù)墻+逆作法這個(gè)方案較為合適。 四、結(jié)語 高層建筑深基坑工程是一