深基坑支護分析

深基坑支護分析1深基坑支護的類型1.1深基坑支護系統(tǒng)各種建筑物與地下管線都要開挖基坑，一些基坑可直接開挖或放坡開挖，但當(dāng)基坑深度較深，周圍場地又不寬時，一般都采用基坑支護，過去支護比較簡單，也就是鋼板樁加井點降水，一般能滿足基坑安全施工，而對于深基坑已不能滿足要求，近幾年來隨著基坑深度和體量的增大，支護技術(shù)也有了較大進展，按功能分常用的有以下一些：(1)支撐系統(tǒng)：常用的有鋼管與型鋼內(nèi)支撐、鋼筋混凝土內(nèi)支撐、鋼與鋼筋混凝土組合支撐。其功能是支承圍護結(jié)構(gòu)側(cè)力與限制圍護結(jié)構(gòu)位移。(2)擋水系統(tǒng)：常用的有深層水泥攪拌樁、旋噴樁、壓密注漿、地下連續(xù)墻、鎖口鋼板樁。其功能是阻擋坑外滲水。(3)擋土系統(tǒng)：常用的有鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、深層水泥攪拌樁、鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻。其功能是形成支護排樁或支護擋土墻阻擋坑外土壓力。1.2深基坑必須進行支護設(shè)計根據(jù)不同的基坑深度、地質(zhì)、環(huán)境與荷載情況采用不同的支護結(jié)構(gòu)。常見的深基坑支護結(jié)構(gòu)類型及其適用范圍為：(1)深層攪拌樁支護。它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑通過深層攪拌機械，將軟土和固化劑(漿液或粉體)強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體(水泥土攪拌樁)，利用攪拌樁作為基坑的支護結(jié)構(gòu)。水泥攪拌樁適宜于各種成因的飽和粘性土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土和粉質(zhì)粘土等，加固深度可從數(shù)米至50～60m。由于其抗拉強度遠小于抗壓強度，故常適用于基坑深度不大(5～7m)、可采用重力式擋墻結(jié)構(gòu)形式的基坑。這種支護結(jié)構(gòu)防水性能好，可不設(shè)支撐，基坑能在開敝的條件下開挖，具有較好的經(jīng)濟效益。(2)排樁支護。排樁包括鋼板樁、鋼筋混凝土板樁及鉆孔灌注樁、人工挖孔樁等，其支護形式包括：①柱列式排樁支護：當(dāng)邊坡土質(zhì)較好、地下水位較低時，可利用土拱作用，以稀疏的鉆孔灌注樁或挖孔樁作為支護結(jié)構(gòu)；②連續(xù)排樁支護：在軟土中常不能形成土拱，支護樁應(yīng)連續(xù)密排，并在樁間做樹根樁或注漿防水；也可以采用鋼板樁、鋼筋混凝土板樁密排。③組合式排樁支護：在地下水位較高的軟土地區(qū)，可采用鉆孔灌注樁排樁與水泥攪拌樁防滲墻組合的形式。對于開挖深度小于6m的基坑，在無法采用重力式深層攪拌樁的情況下，可采用ф600mm密排鉆孔樁，樁后用樹根樁防護，也可采用打入預(yù)制混凝土板樁或鋼板樁，板樁后注漿或加攪拌樁防滲，頂部設(shè)圈梁和支撐；對于開挖深度為6～10m的基坑，常采用800～1000mm的鉆孔樁，后面加深層攪拌樁或注漿防水，并設(shè)置2～3道支撐；對于開挖深度大于10m的基坑，可采用地下連續(xù)墻加支撐的方法，也可采用800～1000mm大直徑鉆孔樁加深層攪拌樁防水，設(shè)置多道支撐。(3)地下連續(xù)墻支護。當(dāng)在軟土層中基坑開挖深度大于10m、周圍相鄰建筑或地下管線對沉降與位移要求較高時常采用地下連續(xù)墻作基坑的支護結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻具有如下優(yōu)點：①墻體剛度大、整體性好，因而結(jié)構(gòu)和地基變形較小，可用于超深的支護結(jié)構(gòu)；②適用于各種地質(zhì)條件，特別是遇到砂卵石地層或要求進入風(fēng)化巖層時，鋼板樁難于施工，可采用地下連續(xù)墻支護；③可減少工程施工時對環(huán)境的影響，但是造價高、對廢漿液難于處理。(4)土釘墻支護。土釘墻支護是在基坑開挖過程中將較密的細長桿件釘置于原位土體中，并在坡面上噴射鋼筋網(wǎng)混凝土面層。通過土釘、土體和噴射混凝土面層的共同工作，形成復(fù)合土體，利用復(fù)合土體的自穩(wěn)達到支護目的。土釘墻支護必須自始至終做到施工及現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合，根據(jù)施工中出現(xiàn)的情況和監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時反饋修改設(shè)計，并指導(dǎo)下一步施工。常用于開挖深度不大、周圍相鄰建筑或地下管線對沉降與位移要求不高的基坑支護，具有施工快捷簡便、經(jīng)濟可靠的特點，得到廣泛的應(yīng)用。2存在的常見問題深基坑工程支護技術(shù)雖取得了不少成功的經(jīng)驗，但仍存在一些問題。深基坑工程支護施工過程中常常存在的問題主要有以下幾種：2.1土層開挖和邊坡支護不配套常見支護施工滯后于土方施工很長一段時間，而不得不采取二次回填或搭設(shè)架子來完成支護施工，一般來說，土方開挖技術(shù)含量相對較低，工序簡單，組織管理容易。而擋土支護的技術(shù)含量高，工序較多且復(fù)雜，施工組織和管理都較土方開挖復(fù)雜。所以在施工過程中，大型工程均是由專業(yè)施工隊來分別完成土方和擋土支護工作，而且絕大部分都是兩個平行的合同。這樣在施工過程中協(xié)調(diào)管理的難度大，土方施工單位搶進度，拖工期，開挖順序較亂，特別是雨期施工，甚至不顧擋土支護施工所需工作面，留給支護施工的操作面幾乎是無法操作，時間上也無法完成支護工作。2.2邊坡修理達不到設(shè)計、規(guī)范要求常存在超挖和欠挖現(xiàn)象，一般深基礎(chǔ)在開挖時均使用機械開挖、人工簡單修坡后即開始擋土支護的砼初噴工序。而在實際開挖時，由于施工管理人員不到位，技術(shù)交底不充分，分層分段開挖高度不一，機械操作手的操作水平等因素的影響，使機械開挖后的邊坡表面平整度，順直度極不規(guī)則，而人工修理時不可能深度挖掘，只能就機挖表面作平整度修整，在沒有嚴(yán)格檢查驗收就開始初噴，故出現(xiàn)擋土支護后超挖和欠挖現(xiàn)象。2.3成孔注漿不到位、土釘或錨桿受力達不到設(shè)計要求深基坑支護所用土釘或錨桿鉆孔直徑為ф100～150mm的鉆桿成孔，孔深少則五、六米，深則十幾米，甚至二十多米，鉆孔所穿過的土層質(zhì)量也各不相同，鉆孔如果不認真研究土體情況，往往造成出渣不盡，殘渣沉積而影響注漿，有的甚至成孔困難、孔洞坍塌，無法插筋和注漿。再者注漿時配料隨意性大、注漿管不插到位、注漿壓力不夠等而造成注漿長度不足、充盈度不夠，而使土釘或錨桿的抗拔力達不到設(shè)計要求，影響工程質(zhì)量，甚至要做再次處理。還有一些其他的原因，比如施工過程與設(shè)計的差異太大、工程監(jiān)理不到位、施工監(jiān)測不力等。3深基坑技術(shù)的發(fā)展趨勢(1)基坑向著大深度、大面積方向發(fā)展，周邊環(huán)境更加復(fù)雜，深基坑開挖與支護的難度愈來愈大。因此，從工期和造價的角度看兩墻合一的逆作法將是今后發(fā)展的主要方向。但逆作法施工受樁承載力的限制很大，采用逆作法時不能采用一柱一樁，而是一柱多樁，增加了成本和施工難度。如何提高單樁承載力，降低沉降，減少中柱樁(中間支承柱)，達到一柱一樁，使上部結(jié)構(gòu)施工速度可以放開限制，從而加快進度，縮短總工期，這將成為今后的研究方向；(2)土釘支護方案的大量實施，使得噴射混凝土技術(shù)得以充分運用和發(fā)展。為減少噴射混凝土的回彈量以及保護環(huán)境的需要，濕式噴射混凝土將逐步取代干式噴射混凝土；(3)目前，在有支護的深基坑工程中，基坑開挖大多以人工挖土為主，效率不高，今后必須大力研究開發(fā)小型、靈活、專用的地下挖土機械，以提高工效，加快施工進度，減少時間效應(yīng)的影響；(4)為了減少基坑變形，通過施加預(yù)應(yīng)力的方法控制基坑底部或?qū)Ρ粍訁^(qū)土體進行加固，也將成為控制變形的有效手段被推廣；(5)為減小基坑工程帶來的環(huán)境效應(yīng)(如因降水引起的地面附加沉降)，或出于保護地下水資源的需要，有時基坑采用帷幕型式進行支護