深基坑工程支護(hù)方案優(yōu)化及應(yīng)用

1、深基坑工程支護(hù)方案優(yōu)化及應(yīng)用摘要：本文結(jié)合深基坑工程施工的實(shí)際情況，對(duì)具體 工程進(jìn)行分析，并提出有效的優(yōu)化方案。關(guān)鍵詞：深基坑工程； 支護(hù)； 方案； 應(yīng)用 中圖分類號(hào)： TV551 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 深基坑工程作為一個(gè)具有復(fù)雜性、綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工 程，影響其安全的因素眾多， 必須具有結(jié)構(gòu)力學(xué)、 地基基礎(chǔ)、 土力學(xué)、地基處理、原位測(cè)試等多種學(xué)科知識(shí)，同時(shí)要有豐 富的施工經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合擬建場(chǎng)地的周圍環(huán)境和土質(zhì)情況，才 能制定出因地制宜的支護(hù)結(jié)構(gòu)方案和施工方案。基坑工程尤 其具有很強(qiáng)的季節(jié)性與區(qū)域性，即便在同一城市里由于不同 的季節(jié)、不同區(qū)域、不同水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件，深基坑 工程的設(shè)

2、計(jì)和施工也存在很大的差別。除此以外基坑工程還 會(huì)受到其周圍地下市政設(shè)施管道和構(gòu)筑物的影響。由于深基 坑工程具有諸多不確定的因素，所以需要具有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、經(jīng) 濟(jì)合理的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案。例如：印尼 ADIPALA 1×660MW 燃煤電站項(xiàng)目位于 印度尼西亞中爪哇省芝拉扎市區(qū)的南岸，阿迪帕拉小區(qū) Bunton 村落內(nèi)，距芝拉扎約 30 公里 , 南邊毗鄰印度尼西亞 海，項(xiàng)目地理坐標(biāo)東經(jīng) 109° 0823,南緯 7°41 23，位于雅加達(dá)東南向約 300km 。循環(huán)水泵房及取水箱涵系電站 項(xiàng)目的一個(gè)重要組成部分，目前泵房區(qū)場(chǎng)地標(biāo)高約為+1.0,取水箱涵有大部份在海水中

3、 ,為了完成這兩個(gè)結(jié)構(gòu)的施工 ,必須 先施工海上圍堰阻斷海水沖襲 , 圍堰標(biāo)高 +3.5, 泵房結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)底標(biāo)高 -12.40 米。取水箱涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)底標(biāo)高為 -8.95, 因此 泵房及取水箱涵均為深基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件原因， 必須采用安全有效的深基坑支護(hù)措施才能進(jìn)行土方開(kāi)挖作 業(yè)以及主體土建施工；泵房部位圍護(hù)采用鉆孔灌注樁排樁加 三軸攪拌樁止水帷幕及兩道鋼筋混凝土梁支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)在 基坑內(nèi)適當(dāng)布置了降水井；取水箱涵部位圍護(hù)直接采用 SMW 工法樁結(jié)合兩道鋼筋混凝土梁作鋼性支撐體系。近幾年來(lái)，隨著高層建筑、地下工程、城市地鐵車站的 不斷興起，深基坑工程也隨著不斷地向大、深的方向發(fā)展， 因而

4、對(duì)深基坑的開(kāi)挖提出了更高更嚴(yán)的要求。在保證基坑穩(wěn) 定的同時(shí)，還要滿足變形的要求，以確?；又車扔袠?gòu)筑 物、建筑物、地下管線及道路等的安全。然而深基坑工程又 是一項(xiàng)臨時(shí)性的工程，對(duì)其過(guò)于考慮施工安全問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致 這部分投資過(guò)大而造成了不必要的浪費(fèi)，這就給基坑工程的 設(shè)計(jì)人員出了一個(gè)難題。盡管支護(hù)方案形式多樣，有諸多組 合方式，但是基坑設(shè)計(jì)方案既要考慮經(jīng)濟(jì)合理又要保證安全 就是件很難取舍的問(wèn)題。如上面提到的印尼 ADIPALA 1×660MW 燃煤電站項(xiàng)目循環(huán)水泵房及取水箱涵基于施工現(xiàn)場(chǎng)防波堤尚未形成掩護(hù)，進(jìn)水涵洞部分基坑 支護(hù)施工之前需要推填一個(gè)臨時(shí)圍堰作為保護(hù)。擬建臨時(shí)圍 堰堤頂寬

5、 12m，全長(zhǎng)約 299m，內(nèi)坡坡比 1:1，采用大塊石護(hù) 面理坡；外坡坡比 1:1.5，除圓弧段和南段防波堤外坡采用 10t 扭王字塊護(hù)面以外，其余斷面外坡均采用5t 扭王字塊護(hù)面。土工布沿臨時(shí)圍堰內(nèi)坡鋪設(shè)。詳見(jiàn)圖 1：臨時(shí)圍堰平面圖，圖 2 ：臨時(shí)圍堰斷面圖。建筑場(chǎng)地一般在基坑開(kāi)挖前是穩(wěn)定的，基坑內(nèi)外的土體 的土壓力均處于靜止土壓力的狀態(tài)。由于深基坑的開(kāi)挖過(guò)程 相當(dāng)于是一個(gè)土壓力釋放的過(guò)程，基坑周邊的土體將經(jīng)歷由 靜止土壓力向主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力的轉(zhuǎn)變，由于應(yīng)力的 重新分布從而導(dǎo)致基坑周邊土體的變形。當(dāng)這種變形超過(guò)某 一容許值時(shí)就會(huì)對(duì)基坑周邊的相鄰建筑物與地下管道等設(shè) 施的安全性和穩(wěn)定性

6、造成危害，甚至引起一連串的工程事 故，這樣的例子在國(guó)內(nèi)外都曾不止一次的出現(xiàn)。所以基坑工 程的安全應(yīng)包括以下三個(gè)方面： （ 1）基坑鄰近建筑物及地下 管道的穩(wěn)定和安全； （ 2）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定和安全；（3）基坑施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)人員的安全。 在深基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)方案中，由于土體介質(zhì)的復(fù)雜性 及工程中其它各種不確定性因素的影響，對(duì)給定的環(huán)境及地 質(zhì)條件的工程如果只按照一種方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，設(shè)計(jì) 方案往往很難達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的綜合效果，也很難反映支護(hù) 工程真實(shí)的情況。因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算的工程中必須引用以概 率統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的理論來(lái)分析結(jié)構(gòu)的破壞概率，使得深基坑工 程支護(hù)方案的評(píng)價(jià)優(yōu)選綜合考慮安全、經(jīng)

7、濟(jì)等諸多因素。（1）隨著我國(guó)城市建設(shè)的高速發(fā)展，涌現(xiàn)出了大量的 高層及超高層建筑， 深基坑工程也呈現(xiàn)出 “數(shù)量多、 深度深、 規(guī)模大、難度大”的趨勢(shì)，這使得深基坑工程逐漸成為了各 個(gè)城市建設(shè)中巖土工程的最主要內(nèi)容之一。深基坑的開(kāi)挖是 一個(gè)復(fù)雜、多變的巖土工程問(wèn)題，它既涉及到基坑自身土體 的強(qiáng)度和穩(wěn)定問(wèn)題，又涉及到支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形問(wèn)題，由于建 筑物的基坑工程往往在城市市中心，其周圍環(huán)境一般較復(fù) 雜，要求基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠確?？油馔馏w變形量在允許范圍 內(nèi)，以確?；又車慕ㄖ锱c底下管線的安全。（2）深基坑支護(hù)方案的選擇，要綜合考慮基坑的實(shí)際 開(kāi)挖深度、 周圍環(huán)境、 地下水位、 邊坡土體的物理力學(xué)性質(zhì)

8、、 設(shè)計(jì)變形要求以及施工條件、環(huán)境等因素。因此，針對(duì)不同 地質(zhì)條件的深基坑，選取合適的支護(hù)方案是一項(xiàng)大的系統(tǒng)工 程，要盡量從第一手勘察資料出發(fā)，在設(shè)計(jì)中考慮多方案， 再進(jìn)行相關(guān)經(jīng)濟(jì)效益、安全系數(shù)的分析比較，對(duì)復(fù)雜的基坑 狀況采用多種支護(hù)形式相結(jié)合的辦法，不同的邊界上運(yùn)用不 同的支護(hù)結(jié)構(gòu)，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。（3）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，建立基坑支護(hù)計(jì)算模型， 利用有限元計(jì)算方法，編制計(jì)算程序，更加方便準(zhǔn)確的計(jì)算 出深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，其計(jì)算結(jié)構(gòu)也更加接近于 實(shí)際情況。通過(guò)分析與研究，我們認(rèn)為工程支護(hù)技術(shù)的下一步工作 應(yīng)做如下展望：由于影響深基坑支護(hù)的因素較多而且復(fù)雜，導(dǎo)致基坑支 護(hù)方案的功能評(píng)價(jià)指標(biāo)較復(fù)雜，因而如何科學(xué)的確定評(píng)價(jià)指 標(biāo)就顯得十分重要。評(píng)價(jià)指標(biāo)確定既要考慮全面性，又要考 慮實(shí)際應(yīng)用的簡(jiǎn)單性和代表性，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)既不能缺少也不 能重復(fù)交叉，所以評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定如