鄭常麗 李 納

（1.四川省川建勘察設(shè)計(jì)院，四川 成都 610000；2.四川省鑫川建筑工程檢測(cè)有限公司，四川 成都 61000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，各大城市紛紛出現(xiàn)地窄人稠、擁堵、低價(jià)暴漲等現(xiàn)象，高層建筑的增加、也惡化了地下空間，大量深基坑工程在建筑工程領(lǐng)域中得以應(yīng)用。高層建筑成為城市人居的主要建筑，為了解決復(fù)雜的施工環(huán)境問題，有必要對(duì)巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題進(jìn)行分析，并提出相關(guān)的解決方案。

一、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中存在的問題

1 支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算不符合實(shí)際受力

長期工程實(shí)踐證明，雖然從理論上來看有的支護(hù)結(jié)構(gòu)的極限平衡理論系數(shù)絕對(duì)安全，但是，實(shí)際中卻容易產(chǎn)生破壞。但是，過小的支護(hù)結(jié)構(gòu)系數(shù)又使得要求不規(guī)范，無法達(dá)到實(shí)際工程標(biāo)準(zhǔn)、要求?？颖谕馏w的狀態(tài)是動(dòng)態(tài)平衡，伴隨時(shí)間的延長，土體也漸漸處于松弛，當(dāng)降低了土體強(qiáng)度后，土體也就發(fā)生變形。

2 選擇力學(xué)參數(shù)

基坑安全設(shè)計(jì)直接受到土壓力大小的影響。開挖深基坑后，地質(zhì)情況也發(fā)生改變，土體物理力學(xué)參數(shù)也隨之發(fā)生相應(yīng)變化，具體為粘聚力、內(nèi)摩擦角、含水率，對(duì)此要對(duì)土壓力進(jìn)行精確地計(jì)算就具有相當(dāng)難度。所以，如何選擇土體物理力學(xué)參數(shù)就成為不確定因素。當(dāng)相差內(nèi)摩擦角值為5°時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不同的主動(dòng)土壓力，一旦當(dāng)開挖了原土體后，就會(huì)產(chǎn)生差別更大的土體內(nèi)凝聚力。土體物理力學(xué)參數(shù)的選擇不同，深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式與施工工藝也各不相同。

3 開挖基坑空間效應(yīng)

在深基坑長邊居中部分，常常會(huì)發(fā)生邊坡失穩(wěn)的現(xiàn)象，由此看出空間問題在深基坑中是個(gè)必要考慮的問題。對(duì)于細(xì)長基坑而言，在處理空間問題上，為與開挖空間效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，應(yīng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整支護(hù)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)可按照平面應(yīng)變的原則。

4 土體取樣問題

設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，取樣分析土層的工作十分關(guān)鍵，該工作能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)提供安全、可靠的依據(jù)，且物理力學(xué)指標(biāo)也較為理想。通常情況下，在開挖深基坑地段，預(yù)先鉆探取樣，但是不完全性和一定的隨機(jī)性是土樣所具備的。由此可知，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)因地質(zhì)構(gòu)造的不同而相異。

5 未明確邊坡堆載

完成基坑支護(hù)后，地基若不需要進(jìn)行處理，主體結(jié)構(gòu)施工則接踵而至。有的為便于施工或受場(chǎng)地局限，在距離基坑上口線不到一米的位置堆放了很多材料，如鋼筋模板、水泥等；或澆筑混凝土?xí)r，基坑上口線距離混凝土罐車較近。除此之外，邊坡坡頂距離大噸位吊車停放位置過近，在進(jìn)行塔吊安裝時(shí)容易導(dǎo)致事故發(fā)生。在承受諸如上述的壓力下，基坑邊坡無法承受就會(huì)產(chǎn)生較大變形，甚至坍塌現(xiàn)象。如果在設(shè)計(jì)時(shí)未明確考慮、計(jì)算基坑坡頂距離與容許堆載量的關(guān)系，施工中就會(huì)使基坑超出坡頂極限承載力。

6 場(chǎng)地綜合因素

在進(jìn)行深基坑設(shè)計(jì)時(shí)，場(chǎng)地因素包含很多中，包含基坑過深造成的坍塌現(xiàn)象，如果不采取支護(hù)措施，就會(huì)出現(xiàn)坍塌；基坑內(nèi)受地下水的影響，產(chǎn)生沉降?；尤绻疃冗^大，地下水對(duì)基坑的穩(wěn)定性會(huì)帶來影響，因此在施工中應(yīng)該注意排水和降水，而排水與降水又會(huì)造成臨近土體出現(xiàn)沉降，影響附近建筑。最理想的措施是既能排走基坑內(nèi)的水，又能保證基坑外側(cè)不會(huì)出現(xiàn)沉降，一般止水帷幕法控制地面沉降方面的應(yīng)用比較多。通常施工盡可能選擇在非雨季，由于雨季降水多，降水與排水都會(huì)增加施工成本，而且也會(huì)延長工期，不利于工程的整體進(jìn)展。

7 基坑邊坡位移變形及附近建筑物變形

城市中開挖基坑，多數(shù)情況都是建筑物臨近基坑，若不注意，就會(huì)促使附近建筑物發(fā)生變形。通常情況下，地基沉降會(huì)引起建筑物變形。一旦建筑物發(fā)生變形，不僅會(huì)給工程施工帶來嚴(yán)重影響，還對(duì)建筑物居民造成威脅。若基坑邊坡產(chǎn)生較大位移或變形，且隨著時(shí)間推移持續(xù)擴(kuò)大，便應(yīng)對(duì)此進(jìn)行基坑穩(wěn)定性分析，并針對(duì)具體問題實(shí)施相應(yīng)措施。

二、針對(duì)基坑設(shè)計(jì)存在問題的解決方案

1 支護(hù)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)十分適合高層建筑施工。但是如何創(chuàng)建支護(hù)結(jié)構(gòu)型式呢？現(xiàn)階段，在受力結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的發(fā)展更具綜合性。深基坑工程并不是單一的工藝，其包括巖土工程與結(jié)構(gòu)工程，在考慮了工程造價(jià)、工期、安全等問題基礎(chǔ)上，所采取的方法應(yīng)切合實(shí)際，辯證地對(duì)待深基坑工程及周圍環(huán)境關(guān)系。

2 工程設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)建

地下管線變形觀測(cè)、基坑邊坡變形觀測(cè)等是巖土工程深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形觀測(cè)的主要內(nèi)容。開挖土方與設(shè)計(jì)支護(hù)可通過對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并在實(shí)際應(yīng)用中采取相應(yīng)的措施，對(duì)偏差、地下管線變形、對(duì)沉降變形、土方開挖影響等進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)際測(cè)量中若發(fā)現(xiàn)異常，為杜絕問題惡化，應(yīng)立即對(duì)問題進(jìn)行分析，防止滑動(dòng)及變形的進(jìn)一步發(fā)展，設(shè)計(jì)出安全、可靠的施工方案及加固對(duì)策。專家論證的形式適用于復(fù)雜、重大的基坑工程，同時(shí)能夠有效降低造價(jià)、從根本上確保工程的安全、可靠。

3 設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力錨索受力及冠梁

隨著基坑降水和基坑開挖的開展，位于基坑四周土體應(yīng)力場(chǎng)改變，在復(fù)雜應(yīng)力條件下樁體產(chǎn)生應(yīng)變，樁向基坑中心位移。開挖過程中，基坑底部會(huì)產(chǎn)生隆起，且基坑四周的初始應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變，進(jìn)而引起變形。持續(xù)開挖，增加了支護(hù)樁兩側(cè)的應(yīng)力，且同時(shí)增加了支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外土體面，同時(shí)逐漸顯著了基坑底部變形幅度，且隆起變形較大的部位在基坑中心。進(jìn)行開挖時(shí)，水平方向應(yīng)力增加樁體負(fù)擔(dān)，同時(shí)樁相應(yīng)也發(fā)生了水平位移。在預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)中，水平位移的出現(xiàn)會(huì)造成錨索預(yù)應(yīng)力增大。土體、預(yù)應(yīng)力錨索、樁之間互相作用的過程也就是開挖基坑的過程，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形的大小受到預(yù)應(yīng)力錨索和土體的材料參數(shù)影響。在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，應(yīng)注重材料參數(shù)的選取。根據(jù)基坑周邊情況、支護(hù)結(jié)構(gòu)以及安全等級(jí)，可對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置，具體包括周圍道路地表產(chǎn)生裂縫、沉降；預(yù)應(yīng)力錨索內(nèi)力；監(jiān)測(cè)地下水位；排樁的樁頂發(fā)生豎向、水平位移。在設(shè)計(jì)中，排樁維護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組成是圍檁和冠梁，要確保排樁圍護(hù)體具有足夠剛度，應(yīng)對(duì)構(gòu)造形式進(jìn)行合理選擇。將冠梁設(shè)置于基坑支護(hù)樁的頂部位置時(shí)，其頂部未發(fā)生較大變形?？梢缘弥瑸樘嵘w基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度，應(yīng)采用基坑頂部澆筑混凝土冠梁的方式，從而控制、減小基坑支護(hù)樁產(chǎn)生的變形。在開挖軟土或深度較大的復(fù)雜巖土體基坑時(shí)，建議將冠梁設(shè)計(jì)在支護(hù)樁的頂部，為提升高支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性，必要時(shí)還可選擇內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)。

表1 不同土層巖土工程指標(biāo)

4 全程控制基坑支護(hù)施工質(zhì)量

深基坑支護(hù)施工質(zhì)量直接關(guān)系到深基坑施工的質(zhì)量，應(yīng)該進(jìn)行全過程控制，一旦在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行糾正，否在在事后進(jìn)行補(bǔ)救的難度非常大。所以，必須對(duì)施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制與管理，確保支護(hù)施工的質(zhì)量。在施工前，相關(guān)人員對(duì)基坑所在地的地質(zhì)資料要進(jìn)行熟悉，對(duì)施工場(chǎng)地周圍的環(huán)境及設(shè)計(jì)圖紙要熟悉。此外，降水系統(tǒng)要確保工作正常，在施工過程中，施工單位不能隨意更改錨桿的具體位置、長度、數(shù)量、型號(hào)、加強(qiáng)筋范圍及鋼筋網(wǎng)間距，設(shè)計(jì)方案如果需要進(jìn)行變更，必須要經(jīng)過專家進(jìn)行評(píng)審。基坑支護(hù)單位應(yīng)該和土方開挖單位進(jìn)行配合，堅(jiān)持分層分段開挖與支護(hù)?；釉诨靥钪?，不能破壞支護(hù)層，尤其是坡腳位置，防止對(duì)支護(hù)的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

三、工程實(shí)例

1 工程概況

圖1 支撐體系平面布置圖

本工程基坑平面尺寸140m×75m，地下室面積9000m2左右，工程包含三幢單體結(jié)構(gòu)，其中兩幢設(shè)有二層地下室，地下一層頂層標(biāo)高-3.85m，地下二層頂層標(biāo)高分別為-7.65m和-8.40m，基坑開挖深度介于7.70m-9.05m，局部開挖深度（電梯井）達(dá)到11.20m。另外一幢設(shè)一層地下室，基坑開挖深度為3.85m-5.35m。

2 工程地質(zhì)特征

根據(jù)巖土勘察，工程基坑開挖范圍內(nèi)的巖土包含雜填土、粘土、淤泥、淤泥質(zhì)粘土等，各土層的巖土工程指標(biāo)如表1所示：

施工場(chǎng)地地下水位上層孔隙潛水及下層微承壓水。孔隙水主要靠河水及大氣降水補(bǔ)給，具有季節(jié)性特征，該層為弱透水層。下層微承壓水由于深度比較大，達(dá)到地面下69m，對(duì)工程基坑沒有影響，在基坑設(shè)計(jì)中不予考慮。場(chǎng)地內(nèi)地下水對(duì)混凝土具有腐蝕性，屬于分解類腐蝕，在空氣中氧氣的作用下，也能使鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

（1）支護(hù)分區(qū)

通常，根據(jù)深基坑及巖土性質(zhì)進(jìn)行分區(qū)計(jì)算。在該工程中，土層條件較為平均，基坑開挖深度計(jì)算到承臺(tái)底和板底：對(duì)于周邊承臺(tái)比較小的取至底板標(biāo)高，對(duì)承臺(tái)比較大的取至臺(tái)底標(biāo)高，因此該工程的三個(gè)分區(qū)開挖深度分別為 7.70m、8.30 m、9.05m。

（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

擋土體系。分區(qū)一：深度7.70m，采用鉆孔灌注樁，直徑為700mm，樁長22.4m，間距900mm；分區(qū)二：深度8.30m，采用鉆孔灌注樁，直徑為800mm，樁長24m，間距1000mm；分區(qū)三：深度9.05m，采用鉆孔灌注樁，直徑為800mm，樁長26m，間距1000mm。樁身混凝土的強(qiáng)度均為C25。

支護(hù)體系。設(shè)置兩道砼內(nèi)支撐，支撐面標(biāo)高分別為-1.60m和-6.35m。支撐結(jié)構(gòu)均采用現(xiàn)澆砼，混凝土強(qiáng)度為C30，支撐截面尺寸包含600×600、800×800、900×900三種。支撐平面布置如圖1所示：

（3）支護(hù)豎向布置。豎向支撐布置主要是為了對(duì)土體變形及位移進(jìn)行控制，同時(shí)樁身的彎矩也要合理，兩道支撐間距保證運(yùn)輸車輛及挖掘機(jī)械能夠通過，確保進(jìn)入坑下作業(yè)，方便換撐及樓板施工。工程共設(shè)支撐立柱樁48根，均采用鉆孔灌注樁，施工之前要現(xiàn)將鋼筋籠及鋼構(gòu)件焊接在一起置入孔內(nèi)。

4 支護(hù)效果分析

基坑開挖期間，由于樁間噴射砼與挖土沒有合理的配合，出現(xiàn)了7處樁間流土現(xiàn)象。由于基坑的北側(cè)有一寺廟不能拆除，因此設(shè)計(jì)單位對(duì)該處地下室進(jìn)行了調(diào)整，也造成了挖土到第二道支護(hù)標(biāo)高以下時(shí)，出現(xiàn)樁間土流失的問題，施工中立即采取了應(yīng)急措施，往坑內(nèi)回填土方，并設(shè)置了警戒區(qū)，待土體穩(wěn)定以后，用鋼板焊接在圍護(hù)樁主筋上。在開挖至基底標(biāo)高后，在該部位墊層封底。施工結(jié)束后，基坑周邊也出現(xiàn)了沉降問題，但都控制在允許的范圍內(nèi)，因此該工程基坑支護(hù)方案是有效的。

結(jié)語

深基坑支護(hù)工程為建筑基礎(chǔ)工程施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)。設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特征進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，應(yīng)注重材料參數(shù)的選取。根據(jù)基坑周邊情況、支護(hù)結(jié)構(gòu)以及安全等級(jí)，可對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置，具體包括周圍道路地表產(chǎn)生裂縫、沉降；監(jiān)測(cè)地下水位；排樁的樁頂發(fā)生豎向、水平位移等關(guān)系到基坑穩(wěn)定性的因素。深基坑支護(hù)工程十分復(fù)雜，因?yàn)橐紤]施工的環(huán)保、工程的便利、技術(shù)的安全等等，對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)提出的要求越來越高。在開挖巖土工程的過程中，為確保施工安全性，必須采取相關(guān)支護(hù)措施，以避免發(fā)生基坑事故。隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，施工技術(shù)工藝也在不斷創(chuàng)新。

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[3]陳興婉.多層次模糊綜合評(píng)判法數(shù)學(xué)模型在深基坑支護(hù)安全評(píng)價(jià)體系應(yīng)用分析[J].科技通報(bào)，2013（12）.

[4]李必紅，周健，史秀志.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型決策的Fisher判別分析模型[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2011（09）.