對深基坑支護的幾點分析


對深基坑支護的幾點分析

1 深基坑支護的類型

1.1深基坑支護系統

各種建築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,但當基坑深度較深,周圍場地又不寬時,一般都採用基坑支護,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,而對於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,支護技術也有了較大進展,按功能分常用的有以下一些:

(1)支撐系統:常用的有鋼管與型鋼內支撐、鋼筋混凝土內支撐、鋼與鋼筋混凝土組合支撐。其功能是支承圍護結構側力與限制圍護結構位移。

(2)擋水系統:常用的有深層水泥攪拌樁、旋噴樁、壓密注漿、地下連續牆、鎖口鋼板樁。其功能是阻擋坑外滲水。

(3)擋土系統:常用的有鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、深層水泥攪拌樁、鑽孔灌注樁、地下連續牆。其功能是形成支護排樁或支護擋土牆阻擋坑外土壓力。

1.2深基坑必須進行支護設計

根據不同的基坑深度、地質、環境與荷載情況採用不同的支護結構。常見的深基坑支護結構類型及其適用範圍為:

(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生的一系列物理化學反應,使軟土硬結成具有整體性、水穩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構。水泥攪拌樁適宜於各種成因的飽和粘性土,包括淤泥、淤泥質土、粘土和粉質粘土等,加固深度可從數米至50~60m。由於其抗拉強度遠小於抗壓強度,故常適用於基坑深度不大(5~7m)、可採用重力式擋牆結構形式的基坑。這種支護結構防水性能好,可不設支撐,基坑能在開敝的條件下開挖,具有較好的經濟效益。

(2)排樁支護。排樁包括鋼板樁、鋼筋混凝土板樁及鑽孔灌注樁、人工挖孔樁等,其支護形式包括:①柱列式排樁支護:當邊坡土質較好、地下水位較低時,可利用土拱作用,以稀疏的鑽孔灌注樁或挖孔樁作為支護結構;②連續排樁支護:在軟土中常不能形成土拱,支護樁應連續密排,並在樁間做樹根樁或注漿防水;也可以採用鋼板樁、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,可採用鑽孔灌注樁排樁與水泥攪拌樁防滲牆組合的形式。對於開挖深度小於6m的基坑,在無法採用重力式深層攪拌樁的情況下,可採用ф600mm密排鑽孔樁,樁後用樹根樁防護,也可採用打入預製混凝土板樁或鋼板樁,板樁後注漿或加攪拌樁防滲,頂部設圈樑和支撐;對於開挖深度為6~10m的基坑,常採用800~1000mm的鑽孔樁,後面加深層攪拌樁或注漿防水,並設置2~3道支撐;對於開挖深度大於10m的基坑,可採用地下連續牆加支撐的方法,也可採用800~1000mm大直徑鑽孔樁加深層攪拌樁防水,設置多道支撐。

(3)地下連續牆支護。當在軟土層中基坑開挖深度大於10m、周圍相鄰建築或地下管線對沉降與位移要求較高時常採用地下連續牆作基坑的支護結構。地下連續牆具有如下優點:①牆體剛度大、整體性好,因而結構和地基變形較小,可用於超深的支護結構;②適用於各種地質條件,特別是遇到砂卵石地層或要求進入風化岩層時,鋼板樁難於施工,可採用地下連續牆支護;③可減少工程施工時對環境的影響,但是造價高、對廢漿液難於處理。

(4)土釘牆支護。土釘牆支護是在基坑開挖過程中將較密的細長杆件釘置於原位土體中,並在坡面上噴射鋼筋網混凝土面層。通過土釘、土體和噴射混凝土面層的共同工作,形成複合土體,利用複合土體的自穩達到支護目的。土釘牆支護必須自始至終做到施工及現場監測相結合,根據施工中出現的情況和監測數據,及時反饋修改設計,並指導下一步施工。常用於開挖深度不大、周圍相鄰建築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、經濟可靠的特點,得到廣泛的應用。

2 存在的常見問題

深基坑工程支護技術雖取得了不少成功的經驗,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

常見支護施工滯後於土方施工很長一段時間,而不得不採取二次回填或搭設架子來完成支護施工,一般來說,土方開挖技術含量相對較低,工序簡單,組織管理容易。而擋土支護的技術含量高,工序較多且複雜,施工組織和管理都較土方開挖複雜。所以在施工過程中,大型工程均是由專業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調管理的難度大,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邊坡修理達不到設計、規範要求

常存在超挖和欠挖現象,一般深基礎在開挖時均使用機械開挖、人工簡單修坡後即開始擋土支護的砼初噴工序。而在實際開挖時,由於施工管理人員不到位,技術交底不充分,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,使機械開挖後的邊坡表面平整度,順直度極不規則,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,在沒有嚴格檢查驗收就開始初噴,故出現擋土支護後超挖和欠挖現象。

2.3成孔注漿不到位、土釘或錨杆受力達不到設計要求

深基坑支護所用土釘或錨杆鑽孔直徑為ф100~150mm的鑽桿成孔,孔深少則五、六米,深則十幾米,甚至二十多米,鑽孔所穿過的土層質量也各不相同,鑽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,而使土釘或錨杆的抗拔力達不到設計要求,影響工程質量,甚至要做再次處理。還有一些其他的原因,比如施工過程與設計的差異太大、工程監理不到位、施工監測不力等。

3 深基坑技術的發展趨勢

(1)基坑向著大深度、大面積方向發展,周邊環境更加複雜,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牆合一的逆作法將是今後發展的主要方向。但逆作法施工受樁承載力的限制很大,採用逆作法時不能採用一柱一樁,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,使上部結構施工速度可以放開限制,從而加快進度,縮短總工期,這將成為今後的研究方向;

(2)土釘支護方案的大量實施,使得噴射混凝土技術得以充分運用和發展。為減少噴射混凝土的回彈量以及保護環境的需要,溼式噴射混凝土將逐步取代乾式噴射混凝土;

(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,今後必須大力研究開發小型、靈活、專用的地下挖土機械,以提高工效,加快施工進度,減少時間效應的影響;

(4)為了減少基坑變形,通過施加預應力的方法控制基坑底部或對被動區土體進行加固,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境效應(如因降水引起的地面附加沉降),或出於保護地下水資源的需要,有時基坑採用帷幕型式進行支護。除地下連續牆外,一般採用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構築成止水帷幕。目前,已有將水利工程中防滲牆的工法引入到基坑工程中的實例;

(6)在軟土地區,為避免基坑底部隆起,造成支護結構水平位移加大和鄰近建(構)築物下沉,可採用深層攪拌樁或注漿技術對基坑底部土體進行加固,即提高支護結構被動區土體的強度的方法。

4 結束語

在國民經濟持續高速增長的形勢下,全國工程建設亦突飛猛進,為了保證建築物的穩定性,建築基礎都必須滿足地下埋深嵌固的要求。建築高度越高,其埋置深度也就越深,對基坑工程的要求越來越高,隨之出現的問題也越來越多,這給建築施工、特別是城市中心區的建築施工帶來了很大的困難


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