摘要:深基坑支護(hù)工程設(shè)計技術(shù)是建筑工程施工中一個較為普遍的技術(shù)難題，也是工程技術(shù)人員所關(guān)心的熱點技術(shù)問題。本文筆者主要從深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型、設(shè)計計算方法、動態(tài)的設(shè)計、信息化施工以及深基坑工程發(fā)展方向進(jìn)行的一些探討。
　　關(guān)鍵詞:深基坑工程；支護(hù)技術(shù)；支護(hù)工程；結(jié)構(gòu)類型
　　
　　0前言
　　近些年來，我國城市建設(shè)的步伐不斷加快,高層建筑猶如雨后春筍,并且建筑高度越來越高。同時，根據(jù)構(gòu)造及使用要求,基礎(chǔ)埋深也隨之不斷增加,這樣就出現(xiàn)了大量的深基坑工程。且城市基坑工程往往處于房屋和生命線工程的密集地區(qū),很多情況下不允許采用比較經(jīng)濟(jì)的放坡開挖,而需要在人工支護(hù)條件下進(jìn)行基坑開挖。為了保證基坑周圍的建筑物,地下管線,道路等的安全,應(yīng)大力研究深基坑支護(hù)技術(shù)，以下將是筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，對深基坑支護(hù)技術(shù)進(jìn)行的一些探討。
　　1深基坑支護(hù)工程的結(jié)構(gòu)類型
　　1.1鋼板樁支護(hù)
　　鋼板樁主要應(yīng)用于高層建筑深基坑的支護(hù),這種施工技術(shù)比較簡單,并且資金投入也比較少。在上海軟土地區(qū)以前應(yīng)用得相對多些,但由于鋼板樁本身柔性較大,如果支撐或錨拉系統(tǒng)設(shè)置不得當(dāng),可能會導(dǎo)致其變形。因此，對基坑支護(hù)深度達(dá)7m以上軟土地層,基坑支護(hù)不宜使用鋼板樁支護(hù),除非設(shè)置多層支撐或錨拉桿,但應(yīng)考慮到地下室施工結(jié)束后鋼板樁拔除時對周圍地基和地表變形的影響。
　　1.2地下連續(xù)墻
　　地下連續(xù)墻是在泥槳護(hù)壁的條件下分槽段構(gòu)筑的鋼筋混凝土墻體,地下連續(xù)墻最早于1950年開始應(yīng)用于巴黎和米蘭市的地下建筑工程,我國在20世紀(jì)60年代初開始應(yīng)用于水壩的防滲墻,后來國內(nèi)將地下連續(xù)墻用于城市深基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)最早是廣州白天鵝賓館,現(xiàn)在全國各地已用得比較普遍,如地下連續(xù)墻的施工深度國內(nèi)已有超過80m,厚度達(dá)1.4m。由于地下連續(xù)墻具有整體剛度大和防滲性好,適用于地下水位以下的軟粘土和砂土多種地層條件和復(fù)雜的施工環(huán)境,尤其是基坑底面以下有深層軟土需將墻體插入很深的情況,因此,在國內(nèi)外的地下工程中得到廣泛應(yīng)用,并且隨著技術(shù)的發(fā)展和施工方法及機(jī)械的改進(jìn),地下連續(xù)墻發(fā)展到既是基坑施工時的擋墻圍護(hù)結(jié)構(gòu),又能作為擬建主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻。也可采用逆作法施工減少對環(huán)境和地面交通的影響。
　　1.3柱列式灌注樁排樁支護(hù)
　　柱列式間隔布置包括:樁與樁之間有一定的凈距的疏排布置形式和樁與樁相切的密排布置形式。為降低工程造價和施工方便,柱列式灌注樁作為擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)有很好的剛度,但各樁之間,必須在樁頂澆筑較大截面的鋼筋混凝土帽梁加以可靠連結(jié)。為防止地下水并夾帶土體顆粒從樁間空隙流入坑內(nèi),應(yīng)同時在樁間或樁背采用高壓注漿,設(shè)置深層攪拌樁,旋噴樁等措施,或在樁后專門構(gòu)筑防水帷幕。灌注樁施工時無振動,對周圍鄰近建筑物,道路和地下管線影響危害比較少。
　　1.4內(nèi)支撐和錨桿
　　作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體的支承,內(nèi)支撐(水平橫撐,角撐,斜撐等)和錨桿(斜錨桿、錨定板拉桿等)的作用對保證基坑穩(wěn)定和控制周圍地層變形極為重要。目前支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐,常用的有鋼結(jié)構(gòu)支撐和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐兩類,鋼結(jié)構(gòu)支撐多用圓鋼管和大規(guī)格的型鋼。為減少擋墻的變形,用鋼結(jié)構(gòu)支撐時可用液壓千斤頂施加預(yù)應(yīng)力。鋼筋混凝土支撐是近幾年在上海地區(qū)等深基坑施工中發(fā)展起來的一種支撐形式,它多用土�；蚰０咫S著挖土逐層現(xiàn)澆,截面尺寸和配筋根據(jù)支撐布置和桿件內(nèi)力大小而定,它剛度大,變形小,能有力的控制擋墻變形和周圍地面的變形,宜用于較深基坑或周圍環(huán)境要求較高的地區(qū)。
　　1.5土釘墻支護(hù)
　　土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)是邊開挖基坑,邊在土坡面上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),并通過噴射混凝土形成混凝土面板,從而形成加筋土重力式擋墻起到擋土作用。適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土,粉土,雜填土,不適用淤泥質(zhì)及地下水位下且未經(jīng)降水處理的土層。
　　1.6深層攪拌水泥土樁支護(hù)
　　深層攪拌水泥土樁是用特制的進(jìn)入土深層的深層攪拌機(jī)將噴出的水泥漿固化劑與地基土進(jìn)行原位強(qiáng)制拌合制成水泥土樁,相互搭接,硬化后即形成具有一定強(qiáng)度的壁狀擋墻既可擋土又可形成隔水帷幕,對于平面呈任何形狀,開挖深度不很深的基坑,皆可用作支護(hù)結(jié)構(gòu),比較經(jīng)濟(jì)。上海,江蘇,浙江,福建等地的許多工程都用了深層攪拌水泥土樁支護(hù)。
　　1.7施噴樁帷幕墻支護(hù)
　　它是鉆孔后將鉆桿從地基土深處逐漸上提,同時利用插入鉆桿端部的旋轉(zhuǎn)噴嘴,將水泥漿固化劑噴入地基土中形成水泥土樁,樁體相連形成帷幕墻。
　　2支護(hù)結(jié)構(gòu)計算方法
　　現(xiàn)有的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變形計算的方法很多,如靜力平衡法,等值梁法,連續(xù)介質(zhì)有限元法以及彈性地基干系有限元法等等。靜力平衡法是最常用的方法,其要點是選擇一定的入土深度以滿足整體穩(wěn)定,搞隆起和抗?jié)B要求的前提下用經(jīng)典土力學(xué)理論計算主動土壓力和被動土壓力,然后對重力式剛性擋墻驗算其抗傾覆,抗滑移穩(wěn)定性,安全系數(shù)沿用設(shè)計規(guī)范中對普通擋土墻的規(guī)定;或者計算柔性擋墻的內(nèi)力,對墻身和支錨結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。這種方法對于普通擋土墻或開挖深度不深的鋼板樁是比較成熟的。但對深基坑,特別是軟土中的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計就難以考慮更為復(fù)雜的條件和難以分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性狀。等值梁法把圍護(hù)結(jié)構(gòu)簡化成兩根梁進(jìn)行計算,雖然不能準(zhǔn)確計算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移,是典型的強(qiáng)度控制設(shè)計方法,但由于其計算簡單,在單支撐的基坑工程中仍然用到這一方法,隨著計算簡單,在單支撐的基坑工程中仍然用到這一方法,隨著計算機(jī)的普及,有限元兼有廣泛通用性和靈活性,可模擬復(fù)雜的施工過程,成為一種很有前途的基坑設(shè)計計算方法,但目前連續(xù)介質(zhì)有限元法由于土的結(jié)構(gòu)關(guān)系尚在發(fā)展中,缺乏真實反映土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的結(jié)構(gòu)模型,以及計算參數(shù)難以準(zhǔn)確確定,也不能準(zhǔn)確計算出支護(hù)結(jié)構(gòu)及土體的位移,目前還沒有得到廣泛的應(yīng)用。桿系有限元法作為一種計算方法具有概念清晰,計算簡單,計算參數(shù)較少,受到基坑工程設(shè)計人員的親瞇。但現(xiàn)有的桿系有限元法的計算參數(shù)的取值因為眾多復(fù)雜因素的影響尚沒有較好的計算方法,取值多憑設(shè)計者本人的經(jīng)驗,因而計算結(jié)果與實際差別較大,計算結(jié)果不穩(wěn)定且精度很低,不能滿足對變形要求嚴(yán)格的,大型復(fù)雜的基坑工程的設(shè)計要求�？傊�,現(xiàn)有的基坑工程設(shè)計方法均是從保護(hù)基坑工程的穩(wěn)定出發(fā),屬于強(qiáng)度控制設(shè)計范疇。
　　3動態(tài)設(shè)計和信息化施工
　　深基坑工程是土體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系相互作用的一個動態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng),僅依靠理論分析和經(jīng)驗估計是難以把握在復(fù)雜的開挖和降雨等條件下基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和土體的變形破壞,也難以完成可靠而經(jīng)濟(jì)的基坑設(shè)計,因為這里存在著許多不確定因素,通過施工時對整個基坑工程系統(tǒng)的監(jiān)測,可以了解其變化的態(tài)勢,利用監(jiān)測信息的反饋分析,就能較好地預(yù)測系統(tǒng)的變化趨勢。當(dāng)出現(xiàn)險情預(yù)兆時,可做出預(yù)警,及時采取措施,保證施工和環(huán)境的安全;當(dāng)安全儲備過大時,可及時修改設(shè)計,削減圍護(hù)措施,通過反分析,可修改設(shè)計模型,調(diào)整計算參數(shù),總結(jié)經(jīng)驗,提高設(shè)計與施工水平。
　　4深基坑支護(hù)技術(shù)發(fā)展方向
　　20世紀(jì)90年代以來,基坑工程的設(shè)計和施工技術(shù)日益進(jìn)步,不斷出現(xiàn)了多種符合我國國情的實用的基坑支護(hù)方法,而且使得基坑工程的設(shè)計理論,計算方法得到不斷改進(jìn),施工工藝取得長足的進(jìn)步。目前,各地基本建設(shè)中的各類建筑朝著高,大,深,重等方面的發(fā)展勢頭仍方興未艾,可以預(yù)料,基坑開挖與支護(hù)技術(shù)的各個方面均將繼續(xù)得到全面而深入的應(yīng)用和推廣,今后深基坑設(shè)計施工技術(shù)將可能會有如下發(fā)展:
　�。�1）根據(jù)基坑施工發(fā)展需要及我國綜合經(jīng)濟(jì)水平的提高,將繼續(xù)充實深基坑開挖,支護(hù)的施工隊伍素質(zhì)及裝備,引進(jìn)國外新技術(shù),增加技術(shù)手段。
　�。�2）大力促進(jìn)與推廣動態(tài)設(shè)計和信息化施工技術(shù),使之在開挖支護(hù)工程設(shè)計中成為設(shè)計指導(dǎo)思想的基調(diào),用在變更改革巖土工程的總體設(shè)計構(gòu)思。
　�。�3）深基坑開挖與支護(hù)問題對經(jīng)典土力學(xué)理論提出新的挑戰(zhàn),需要深入研究。
　　
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