彭博偉

中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司天津分院 天津 300073

引言

我國(guó)進(jìn)入社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新階段，走到了城市化發(fā)展的中后期，為服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，提升人民生活質(zhì)量，需要進(jìn)行更多的工程建設(shè)，工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，建設(shè)高度不斷提升，地下空間利用的需求不斷提高，建筑難度不斷增強(qiáng)。建筑基坑支護(hù)越來越重要，研究其特點(diǎn)和問題，探索更為有效的方式和技術(shù)，保證施工安全及建筑質(zhì)量。

1 工程概況

某醫(yī)院新建大樓，總建筑面積8萬多平方米。新建大樓地上部分主樓11層，裙房3層，地下2層，主樓建筑高度52米，裙房建筑高度14.2米。地下兩層主要為機(jī)動(dòng)車停車庫(kù)，設(shè)備用房，庫(kù)房，及其配套用房等，人防區(qū)設(shè)置在地下二層。新建大樓主體為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，裙房為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。整個(gè)地塊地坪高低變化不大，地勢(shì)平緩，本次支護(hù)設(shè)計(jì)絕對(duì)標(biāo)高采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。支護(hù)設(shè)計(jì)場(chǎng)坪標(biāo)高按周圍現(xiàn)狀地標(biāo)高考慮，以28.000米作為地坪標(biāo)高?；由疃燃s8.3米，基坑周長(zhǎng)620米，面積約2萬平方米[1]。

2 常見基坑支護(hù)類型

①場(chǎng)地周邊開闊，開挖深度較淺時(shí)可采用放坡開挖，必要時(shí)設(shè)置多級(jí)放坡與坡體平臺(tái)，應(yīng)設(shè)置降、排水措施；②土釘墻支護(hù)主要由鋼筋制作而成，用于加固基坑邊坡。此技術(shù)施工環(huán)節(jié)要求施工區(qū)域周圍不可存在市政管線，巖土土質(zhì)良好，一般基坑深度不超過12m，施工區(qū)域需要先完成止水處理，且周邊環(huán)境條件容許。③重力式擋土墻是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定，其厚度為基坑深度的0.7～0.8倍，可設(shè)置為壁狀體、柵格狀等，大面積作業(yè)，污染小。適合應(yīng)用在基坑深度小于7m，施工區(qū)域環(huán)境優(yōu)越的項(xiàng)目當(dāng)中。④樁錨支護(hù)一般適用于較深的基坑，且開挖面積較大，支撐設(shè)置不便的基坑中，采用錨桿取代基坑支護(hù)內(nèi)支撐，允許基坑有一定的變形。工程造價(jià)比支撐體系低，且開挖面積越大越有優(yōu)勢(shì)，沒有支撐體系挖土方便，施工進(jìn)度較快；⑤樁撐支護(hù)適用于深基坑，可有效控制基坑變形，可靠度高，樁徑變化多，對(duì)不同深度的基坑可采用不同的樁徑，對(duì)場(chǎng)地要求較低，工程造價(jià)較高；⑥當(dāng)錨桿式，支撐式和懸臂式結(jié)構(gòu)不適用時(shí)，可采用雙排樁，一般與其他支護(hù)方案結(jié)合使用，造價(jià)高，變形大，但工期相對(duì)較短[2]。

3 基坑工程的特點(diǎn)

①臨時(shí)性?；庸こ痰呐R時(shí)性主要體現(xiàn)在支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工階段支撐著基坑結(jié)構(gòu)不被外力所破壞，一般設(shè)計(jì)使用期限較短。②區(qū)域特點(diǎn)明顯。不同地區(qū)的基坑結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境不同，因此在施工設(shè)計(jì)時(shí)也需要因地制宜，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告進(jìn)行方案的制定。③環(huán)境影響。周邊建筑對(duì)于基坑施工也有顯著影響，特別是周邊的建筑、地下管線、地下水以及基坑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，施工的難度因素是一個(gè)綜合性指標(biāo)。④時(shí)間以及空間影響。基坑在開挖過程中，暴露時(shí)間的長(zhǎng)短也會(huì)影響基坑的穩(wěn)定性。同時(shí)還有開挖的順序，基坑的深度以及開挖的面積等關(guān)鍵因素。⑤學(xué)科綜合性。主要指的是基坑的設(shè)計(jì)施工要涉及不同的學(xué)科以及領(lǐng)域，并不是單一學(xué)科可以解決的，其中涉及土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等專業(yè)，要求實(shí)際設(shè)計(jì)人員要精通各種學(xué)科。⑥短開挖，快支護(hù)。基坑開挖過程中，不要貪圖速度快，一定要做好支護(hù)，每次開挖的深度一定要經(jīng)過嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，禁止超挖[3]。

4 建筑工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù)與主要原則

在對(duì)建筑工程基坑支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，其主要依據(jù)包括施工區(qū)域的地質(zhì)勘察報(bào)告、項(xiàng)目基礎(chǔ)布置圖、設(shè)計(jì)總圖等，以及巖土工程勘察規(guī)范、建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程、建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范等相關(guān)技術(shù)規(guī)范，以及相關(guān)的法律法規(guī)，確保基坑支護(hù)設(shè)計(jì)合理、合規(guī)、合法。在對(duì)建筑工程基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，為確保其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，必須結(jié)合對(duì)工程規(guī)模分析確定基坑圍護(hù)安全等級(jí)與結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，進(jìn)而采用結(jié)構(gòu)荷載模式對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定支護(hù)重點(diǎn)與可能存在的支護(hù)問題。在具體設(shè)計(jì)過程中必須充分遵守以下幾個(gè)設(shè)計(jì)原則：①采用動(dòng)態(tài)化與信息化設(shè)計(jì)方式?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)反饋信息及時(shí)進(jìn)行分析，達(dá)到動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化設(shè)計(jì)的目的。②圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)能有效地控制變形，確保基坑與周邊建筑物安全、穩(wěn)定，以及四周道路、各類管線使用安全。③預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)進(jìn)行抗拔承載力試驗(yàn)。④基坑土方開挖遵循分層、平衡、適時(shí)性原則。施工前應(yīng)做好施工組織設(shè)計(jì)，采用分層支護(hù)設(shè)計(jì)和開挖高度應(yīng)與預(yù)應(yīng)力錨索的豎向間距相對(duì)應(yīng)，以預(yù)應(yīng)力錨索下0.5m深為分層界限[4]。

5 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

5.1 科學(xué)選擇深基坑支護(hù)形式

建筑工程基坑支護(hù)施工中，支護(hù)結(jié)構(gòu)主要分為支擋結(jié)構(gòu)、土釘墻、重力式水泥土墻和放坡等。支護(hù)結(jié)構(gòu)選型的過程中，基坑支護(hù)形式較多，主要應(yīng)用在1～3級(jí)的基坑中。常見的支擋式結(jié)構(gòu)有錨拉式結(jié)構(gòu)、支撐式結(jié)構(gòu)、懸臂式結(jié)構(gòu)、雙排樁等。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)基坑的深度、周邊環(huán)境、土體的類型、地下水概況，科學(xué)選擇支護(hù)形式。本醫(yī)院新建大樓工程擬建場(chǎng)地地下水位埋深約12m，場(chǎng)地層除表層填土及下伏寒武系石灰?guī)r外，全部為第四紀(jì)全新世沖洪積（Q4al+pl）地層，基坑開挖范圍主要土層為素填土，黏土、細(xì)砂土；基坑北側(cè)及西側(cè)建筑物較多，均距離基坑較近，且西側(cè)與擬建場(chǎng)地地坪存在3m高差，不具備放坡條件；本工程基坑深度約為8.3米，且基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)不適用；為了縮短工期，考慮采用雙排樁支護(hù)，經(jīng)分析計(jì)算，支護(hù)變形過大，且預(yù)留肥槽后外排樁已緊貼既有建筑物，施工對(duì)既有建筑產(chǎn)生較大影響，不宜采用；結(jié)合地層及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮，基坑采用樁+錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)，錨索施工不會(huì)對(duì)周邊建筑造成損害，不違反城市地下空間規(guī)劃?；游鞅苯怯薪ㄖ锏叵率?，錨索有效錨固長(zhǎng)度不足，故采用樁+內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)。

5.2 設(shè)計(jì)措施

①根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件選擇合理、可行、可靠的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。②提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度，減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。③優(yōu)化基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度，保障基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。④增加第一道錨索及支撐系統(tǒng)的剛度對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及地表沉降有效控制。⑤加快進(jìn)行支撐或錨桿系統(tǒng)的施工進(jìn)度，減小支撐或錨桿系統(tǒng)縱橫向間距，有效控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。

5.3 降水及排水處理

深基坑支護(hù)施工中，降水、排水也是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況科學(xué)選擇降水排水措施，減少地下水滲透帶來的危險(xiǎn)。在實(shí)際施工作業(yè)中，如果基坑底層結(jié)構(gòu)滲透系數(shù)較高或存在承壓水頭，則需要對(duì)該區(qū)域進(jìn)行突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果選擇降水、排水措施，如果確定存在突涌情況，可采取管井降水或井點(diǎn)降水的方式，這樣既不會(huì)增加施工難度，還能控制施工成本。尤其是井點(diǎn)降水，能有效控制結(jié)構(gòu)變形問題，保障深基坑的支護(hù)效果。如果深基坑內(nèi)地下水位較高、滲透性強(qiáng)，且容易對(duì)周邊環(huán)境造成影響，就可采用止水帷幕實(shí)施截水處理，將產(chǎn)生的多余水分阻隔在外，降低對(duì)深基坑結(jié)構(gòu)的影響。止水帷幕處理技術(shù)是高壓旋噴注漿與深層攪拌技術(shù)的融合體，成本低廉，排水阻水效果好，對(duì)于深基坑有較好的保護(hù)作用。部分深度較深的基坑也可以采用地連墻、全套管咬合樁來止水，但費(fèi)用較高，也可以與支護(hù)樁二合一進(jìn)行。本工程地下水位在基坑開挖面以下，無需降水。就基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)而言，設(shè)計(jì)人員和施工人員不僅應(yīng)關(guān)注坑內(nèi)水，還要重視地表水，后者一般利用排水溝、集水井等設(shè)施加以處理，以便基坑開挖施工的順利推進(jìn)。

5.4 支護(hù)設(shè)備材料設(shè)計(jì)

由于巖土工程深基坑項(xiàng)目開發(fā)過程對(duì)技術(shù)要求非常高，為確保深基坑項(xiàng)目建設(shè)的可行性，設(shè)計(jì)人員開展支護(hù)設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)對(duì)支護(hù)工作所需材料設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇，確保支護(hù)材料的性能、質(zhì)量、強(qiáng)度、抗疲勞性均可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，充分發(fā)揮出深基坑支護(hù)的優(yōu)勢(shì)。例如支護(hù)設(shè)計(jì)工作開展時(shí)，需合理設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度，保證混凝土強(qiáng)度滿足深基坑支護(hù)工作要求，避免強(qiáng)度不足的問題出現(xiàn)，從而影響深基坑項(xiàng)目的整體建設(shè)可靠性與安全性。在深基坑支護(hù)工作開展時(shí)，需要對(duì)所有施工材料質(zhì)量進(jìn)行控制，依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，避免劣質(zhì)材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)而影響深基坑支護(hù)工作的質(zhì)量與安全[5]。

5.5 加強(qiáng)對(duì)深基坑支護(hù)工程周邊的保護(hù)

深基坑支護(hù)工程在施工中，很容易對(duì)周邊地面造成影響，導(dǎo)致地面裂縫出現(xiàn)。如果地面水滲透到裂縫中就會(huì)導(dǎo)致土地強(qiáng)度降低，使支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生位置的變化。因此，需要加強(qiáng)對(duì)周邊的保護(hù)，當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)裂縫時(shí)，需要及時(shí)堵塞。如果出現(xiàn)地面水堆積，還要及時(shí)進(jìn)行導(dǎo)流，防止基坑浸水。

5.6 安全監(jiān)測(cè)

基坑支護(hù)的施工具有綜合性特點(diǎn)，技術(shù)運(yùn)用流程復(fù)雜，面臨工況復(fù)雜。為確保施工安全，需要對(duì)基坑施工展開監(jiān)測(cè)，防止施工過程對(duì)周圍建筑安全造成影響。同時(shí)，一般基坑開挖面積大，地質(zhì)條件相對(duì)來說復(fù)雜多變，巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足，導(dǎo)致施工環(huán)節(jié)突發(fā)情況較多，利用監(jiān)測(cè)手段，可實(shí)時(shí)呈現(xiàn)施工問題，一旦出現(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警，不合理變形情況，應(yīng)及時(shí)控制，保證現(xiàn)場(chǎng)施工安全。

5.7 加強(qiáng)樁體質(zhì)量的管理

深基坑支護(hù)的樁體質(zhì)量很關(guān)鍵，在施工中必須要按照一定的規(guī)律進(jìn)行樁體排列。土體的受力狀況與樁體的排列情況有著很大的關(guān)系，如果樁體間的距離過大，土地就會(huì)受到較大的壓力，這就容易出現(xiàn)土體脫落現(xiàn)象，樁體距離過大，排樁就不能發(fā)揮重要的支護(hù)作用，基坑支護(hù)質(zhì)量就會(huì)受到影響。如果樁體間的距離過小，土體的作用就難以發(fā)揮。因此，做好樁體質(zhì)量管理是非常重要的，設(shè)計(jì)及施工人員要能夠不斷優(yōu)化排樁方式，能夠分析土體和排樁兩方面的因素，使二者能夠有機(jī)的結(jié)合，這樣才能提升施工質(zhì)量水平，保障施工的安全[6]。

6 結(jié)束語

總之，如果能夠科學(xué)利用深基坑支護(hù)技術(shù)就能夠有效提升建筑的施工質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)深基坑支護(hù)技術(shù)的研究工作，做到經(jīng)濟(jì)、安全。目前，在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)過程中還存在一些問題，相關(guān)方要加強(qiáng)深基坑支護(hù)的質(zhì)量控制管理工作，能夠通過有效的管理解決相關(guān)問題，科學(xué)合理的利用相關(guān)支護(hù)技術(shù)開展設(shè)計(jì)工作。建筑基坑設(shè)計(jì)需要結(jié)合工程地質(zhì)特點(diǎn)、周邊環(huán)境等綜合考慮，本文簡(jiǎn)述了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，而且針對(duì)某醫(yī)院新建大樓的基坑進(jìn)行了支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，確保了基坑的穩(wěn)定及施工安全。