巖土工程中深基坑支護的設(shè)計與施工方法探究

進行巖土工程深基坑支護設(shè)計和施工前，要加強對場地的地質(zhì)條件和周圍環(huán)境的了解、認識，充分做好資料的搜集工作，根據(jù)當(dāng)?shù)氐闹ёo經(jīng)驗，確定經(jīng)濟合理的深基坑支護形式和施工方案，全面解決施工中所存在的問題，加強技術(shù)支持和管理力度，從而使巖土工程深基坑支護設(shè)計和施工得到全面的提升，滿足工程建設(shè)的需求，取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。1、深基坑支護的概述近幾年，建設(shè)工程中的基坑支護技術(shù)已經(jīng)成為系統(tǒng)性的工作模式，比較常見的施工技術(shù)有排樁支護技術(shù)、攪拌墻支護技術(shù)和土釘支護技術(shù)。其中土釘支護技術(shù)因其施工簡單、周期短、成本低而被廣泛應(yīng)用。一般情況下，基坑支護系統(tǒng)由于功能的不同，所對應(yīng)的施工方案也存在著較大的差異，在實際支護時需要根據(jù)周邊的自然條件以及地質(zhì)情況選擇重要的維護結(jié)構(gòu)，同時還需要考慮圍護結(jié)構(gòu)在后續(xù)使用時的一些位移問題。為了使基坑支護設(shè)計與施工得到充分的保證，需要做好巖土工程的勘察工作，以提高設(shè)計施工與周圍環(huán)境的相互協(xié)調(diào)。在基坑支護形式的選擇方面，要根據(jù)地質(zhì)條件、周邊環(huán)境及現(xiàn)場施工條件綜合確定，選擇單一性的支護結(jié)構(gòu)或者多種支護結(jié)構(gòu)組合的支護形式，以此來提高支護的效果及水平。在基坑支護設(shè)計時，如果采用懸臂式或土釘墻支護結(jié)構(gòu)，除考慮穩(wěn)定性以外還應(yīng)注意水平位移對周邊環(huán)境的影響；如果采用錨桿支護結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)；如采用截水帷幕止水，除考慮對周邊環(huán)境的影響外，應(yīng)采用適宜的工法以達到預(yù)期效果。施工采用正作法開挖時，需要遵循先上后下的原則，按照設(shè)計工況層次性的開挖來保證基坑的安全。施工中需要加強對整個支護過程的全面監(jiān)督管理，進行全方位的變形監(jiān)測，達到安全使用的效果。基坑支護施工完成后，應(yīng)立即進行基槽底部的清理工作，并及時鋪設(shè)素混凝土墊層，防止突如其來的暴雨浸泡地基土。地下主體結(jié)構(gòu)施工過程中，做好基槽周邊防排水工作，防止基坑周邊水流入基槽內(nèi)。當(dāng)基槽內(nèi)積水時，應(yīng)及時把水排出基槽，避免主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)上浮引起梁、板、柱、墻開裂，造成不必要的損失。2、深基坑支護設(shè)計和施工中所存在的問題巖土工程深基坑支護設(shè)計和施工成功的案例比較多，但從實施效果來看，一些基坑支護工程未達到相關(guān)的技術(shù)標準和質(zhì)量要求，存在著一些問題，因此當(dāng)前需要分析以往工程中所暴露的問題和不足，以提高深基坑支護設(shè)計和施工水平，從而推動我國建設(shè)工程中基坑支護行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。從整體上看，在深基坑工程中，存在的問題主要有以下幾個方面。2.1

未充分重視勘察工作對基坑支護的影響為保障支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)固地發(fā)揮性能，應(yīng)全面了解場地的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，充分認識基坑邊坡巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)，因此在勘察階段要采用科學(xué)規(guī)范全面的勘察手段，從而為后續(xù)的設(shè)計施工奠定堅實的基礎(chǔ)?？辈祀A段，在獲取巖土體性狀的真實性、可靠性等方面存在諸多問題，比如勘察手段單一，僅為滿足相關(guān)規(guī)范、審圖要求，未采用多種測試手段綜合分析評價確定設(shè)計參數(shù)；現(xiàn)場取樣不規(guī)范、不標準，存在隨意性，不能綜合的反映巖土體的性狀；原位測試、土工試驗數(shù)據(jù)作假，技術(shù)人員為滿足數(shù)量要求，隨意編寫，無任何參考價值。水文地質(zhì)條件是勘察工作的重點，也是難點，尤其是地形地貌比較復(fù)雜的場地，不但巖土體結(jié)構(gòu)特征比較復(fù)雜，水文條件隨季節(jié)性的變化致使空間的分布不均，此時應(yīng)進行專門的水文地質(zhì)勘察，以滿足工程需求。如在基坑支護設(shè)計和施工前未充分重視巖土工程勘察工作，不能保證勘察成果資料的真實性、可靠性和全面性，那么會使后續(xù)設(shè)計和施工無法順利實施。2.2

設(shè)計未充分考慮支護體系的整體作用和支護環(huán)境在進行深基坑支護設(shè)計和施工時，并未考慮整個開挖的條件，難免會對后續(xù)建設(shè)造成一定的影響。在工程建設(shè)中，基坑支護結(jié)構(gòu)和周邊土體的變形會隨著時間的推移而有一定的發(fā)展，同時也和基坑開挖的形狀、大小及深度有著密切的關(guān)系。在深基坑支護設(shè)計時，設(shè)計人員未能充分地考慮時間效應(yīng)和空間效應(yīng)，對支護結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力、整個支護體系變形的協(xié)調(diào)、周邊環(huán)境的影響等不能全面的認知，使得支護體系不能有效地融入整個工程環(huán)境中，無法充分發(fā)揮作用，這些在設(shè)計中欠考慮的問題，使得實際的施工效果不盡人意，未能達到正常的使用功能，影響后續(xù)建設(shè)工程的進行。2.3

基坑支護施工管理及質(zhì)量不滿足要求在基坑開挖支護過程中，經(jīng)常會由于管理人員或施工人員的不到位，或是技術(shù)交底工作的不足，而存在著嚴重的問題，并且在施工過程中又受到多種因素的影響，存在不按設(shè)計工況開挖支護、超挖、不及時支護、上步工序未達到設(shè)計要求即進行下步施工、偷工減料等問題，影響基坑穩(wěn)定性和安全性。3、巖土工程深基坑支護設(shè)計和施工的策略3.1

設(shè)計方面（1）選擇正確的深基坑支護方式排樁、雙排樁在深基坑支護工程中較為常見，該種支護形式多采用鋼筋混凝土灌注樁或預(yù)應(yīng)力管樁等，在設(shè)計時需要加強對場地條件的全面了解和分析，選擇合理的樁型及樁參數(shù)。當(dāng)水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，存在地表水或淺埋的地下水時，還需要進行防水、止水、排水設(shè)計，尤其在地質(zhì)條件較差和周邊地表物較多的地區(qū)要配合地下連續(xù)墻的方式來起到良好的支撐作用，從而使得深基坑結(jié)構(gòu)能夠具備較強的穩(wěn)定性，為后續(xù)施工奠定堅實的基礎(chǔ)（圖1）。圖1雙排樁支護（2）土釘墻支護土釘墻支護相對來說是一種較為傳統(tǒng)的施工技術(shù)，較早地應(yīng)用于基坑支護工程中，總結(jié)了大量的工程經(jīng)驗和教訓(xùn)。實際上土釘墻作為一種應(yīng)用最廣泛的支護體系，設(shè)計理論尚不完善，還沒有完整的使用結(jié)構(gòu)分析方法，其中工作狀況下土釘?shù)睦?、面層的受力、位移的計算都未解決，通過一些構(gòu)造措施和經(jīng)驗方法來滿足基坑的安全和穩(wěn)定性。土釘墻支護一般應(yīng)用于周邊環(huán)境簡單、對變形要求不高的12?m以下的基坑，并且作為臨時支護，一般使用周期不超過1年。土釘墻支護既可以在支護體系中獨立使用，也可結(jié)合其他支護結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用，如預(yù)應(yīng)力錨桿、水泥土墻、微型樁，選擇其中一種或兩種共同作用，提高實際的支護效果，滿足工程需求（圖2）。圖2土釘墻支護（計算機截圖）（3）錨桿支護該支護方式可以有效地加固巖土體，控制基坑的變形，減小基坑坍塌的概率。在實際工程中多是結(jié)合土釘墻、排樁共同作用，形成復(fù)合土釘墻或樁錨支護結(jié)構(gòu)體系。錨桿支護需要更加開闊的施工空間，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差、周邊環(huán)境復(fù)雜，如有高靈敏度軟土、地下水豐富且分布不均、周圍有采用樁基礎(chǔ)或復(fù)合地基的建筑物等，應(yīng)考慮其適用性。錨桿通過施加預(yù)應(yīng)力有效地控制變形，施工時通過二次注漿或多次注漿使水泥漿液在錨固段周邊土體中滲透、擴散形成水泥土，提高了土體的抗剪強度和與土體的摩擦力，其中摩擦力分布的設(shè)計理論假定是均勻分布，因此應(yīng)控制錨桿的間距，避免群錨效應(yīng)，一旦無法避免時，錨固力應(yīng)進行折減。錨桿通過張拉試驗及在粘土和軟弱土中的蠕變試驗得到的檢測數(shù)據(jù)應(yīng)及時反饋給設(shè)計人員，當(dāng)不滿足設(shè)計要求時，設(shè)計人員根據(jù)實際情況進行調(diào)整。3.2

巖土體物理力學(xué)參數(shù)的選擇科學(xué)合理的選擇物理力學(xué)參數(shù)在設(shè)計中尤為重要，也是保證支護結(jié)構(gòu)本身安全的關(guān)鍵。在設(shè)計前應(yīng)仔細研究分析勘察報告，確定參數(shù)時應(yīng)全面了解地層情況、分析土工試驗及原位測試數(shù)據(jù)，并結(jié)合勘察單位提供的基坑支護設(shè)計參數(shù)建議值，綜合確定適用于本工程的設(shè)計參數(shù)。3.3

施工方面（1）重視基坑變形的監(jiān)測在深基坑支護施工期間，加強對基坑變形的監(jiān)測，避免過大變形對后續(xù)施工的影響。對監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)進行多方面分析，既要分析局部變形的影響，也要考慮基坑整體的變形協(xié)調(diào)。當(dāng)開挖和支護的過程中變形有較大的發(fā)展趨勢時，及時停工，分析勘察和設(shè)計的因素，應(yīng)分析在開挖和支護施工過程中的一些問題和偏差，提出有效地改進措施，在后續(xù)的施工中及時采取適宜的工序和工藝，并加強施工管理，從而達到理想的效果。（2）控制好基坑支護的施工質(zhì)量如深基坑支護工程存在較為嚴重的施工質(zhì)量問題，不僅影響后續(xù)建設(shè)工作的有序進行，甚至危及施工人員的生命安全，因此需要加強對基坑支護施工的全過程控制。在施工之前需要充分了解場地及其附近的地質(zhì)情況及周圍建（構(gòu)）筑物情況，減小對周邊環(huán)境的影響。施工時應(yīng)按圖施工，堅持分層開挖、分層支護的原則，盡量縮短基坑開挖后邊坡暴露時間，同時應(yīng)遵循信息化施工原則，發(fā)現(xiàn)異常情況時，如地層與勘察報告不符、基坑上部管線漏水等，施工單位應(yīng)及時反饋給設(shè)計人員，設(shè)計人員按實際情況調(diào)整設(shè)計參數(shù)重新核算，并采取有效措施，保證基坑的安全和正常使用。施工過程中還要設(shè)置相應(yīng)的排水系統(tǒng)，防止生活用水、雨水侵蝕邊坡，冬季施工應(yīng)做好防凍措施。施工過程控制屬于非常重要的環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在施工中如果存在一