深基坑支護(hù)設(shè)計與施工要點(diǎn)分析

       自改革開放以來，伴隨著市場經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，城市進(jìn)入了一個新發(fā)展時期，城市規(guī)模在不斷擴(kuò)大、人口在不斷增長，高層建筑物的數(shù)量在不斷增多，基坑開挖的次數(shù)也越來越多，開挖深度與開挖的面積都在增大并已經(jīng)成為一種趨勢。為此，要想確保建筑基坑支護(hù)工程的穩(wěn)定性，就要做好設(shè)計與施工工作，這樣既能夠確保支護(hù)結(jié)構(gòu)變得穩(wěn)定，還能對土體變形做好控制。為此，找到可行、安全、經(jīng)濟(jì)合理的基坑支護(hù)設(shè)計方法是至關(guān)重要的。
　　1 基坑支護(hù)設(shè)計問題的分析
　　1.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中存在的問題
　　當(dāng)前，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算主要是建立在權(quán)限平衡理論基礎(chǔ)上的，但是在實際支護(hù)工作當(dāng)中，受力并不是非常容易的。各項工程實例顯示，很多支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計都會將極限平衡理論計算出來的安全系數(shù)當(dāng)成參考指標(biāo)，從理論上講是絕對安全的，但卻發(fā)生破壞；有的支護(hù)結(jié)構(gòu)卻恰恰相反，即安全系數(shù)雖然比較小，甚至達(dá)不到規(guī)范的要求，但在實際工程中卻獲得成功。
　　權(quán)限的平衡理論是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種靜態(tài)設(shè)計方法，而實際開挖土體則是一種平衡下的狀態(tài)，更是一個不斷松弛、擴(kuò)展的過程，這是在長時間開挖下，土體變得松軟造成的，嚴(yán)重的話還會產(chǎn)生土體變形。這足以說明，做好對設(shè)計計算的綜合考慮是非常重要的。
　　支護(hù)結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中，要能夠?qū)Τ障端畨毫ν馏w的作用有足夠的認(rèn)識，還要明確土體的各項物理學(xué)性質(zhì)特征，取值一定要仔細(xì)，為了使取值變得更加安全，則要在樁基結(jié)束以后，做好土體的原位測試與試驗，進(jìn)而獲取到更加準(zhǔn)確的資料，積累到更多的經(jīng)驗，使工程設(shè)計與施工水平得到提高，并能降低事故發(fā)生率。
　　1.2 土體物理力學(xué)參數(shù)選擇問題
　　深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)一般都會承受來自土體的壓力，壓力的大小直接影響著支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，鑒于地質(zhì)情況較為復(fù)雜，必須要能夠?qū)⑼翂河嬎愠鰜?，但是要想使壓力計算變得精?zhǔn)卻非常困難。當(dāng)今仍然使用庫倫公式或者是朗肯公式。對于土體物理參數(shù)來說，土體參數(shù)在選擇上非常復(fù)雜，尤其是在完成基坑的開挖以后，其含水率、內(nèi)部摩擦以及粘聚力的參數(shù)都是處于不斷變化當(dāng)中的，但是要想準(zhǔn)確計算出支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際受力情況則非常困難。
　　在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)中，如果不能準(zhǔn)確的對物力力學(xué)參數(shù)取值進(jìn)行考慮，則會影響到設(shè)計效果。各項實驗數(shù)據(jù)顯示：開挖前、后土體的摩擦角度是不一樣的，差異度為5°，并且主動土壓也存在較大差異；原有的土體內(nèi)部凝聚力與開挖以后的土體內(nèi)部凝聚力存在差異，通常都在6KPa以上。施工工藝與支護(hù)結(jié)構(gòu)在土體結(jié)構(gòu)上有非常大的不同，能夠直接對物理學(xué)參數(shù)的選擇產(chǎn)生影響。
　　1.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的空間效益問題
　　深基坑開挖過程中，通過各項數(shù)據(jù)表明：基坑外圍會不斷向基坑內(nèi)傾斜，變化規(guī)律是沿著水平位移的方向呈現(xiàn)出中間大兩邊小的變化趨勢?；拥倪吰率Х€(wěn)現(xiàn)象常發(fā)生在基坑長邊的中間位置處，這就表現(xiàn)了基坑開挖只是一個空間問題，與空間的聯(lián)系較為緊密。當(dāng)前，支護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中起到支撐的形式非常多，主要分為兩類：一類是內(nèi)部支撐一類是拉錨式支撐。拉錨式支撐就是使用幾根單獨(dú)作用的錨桿再配合上內(nèi)在的水平承載力，依靠錨固之間的平衡作用與腰梁的聯(lián)系維持樁墻的平衡。內(nèi)撐式則是使用井字梁立柱與支撐梁、排樁墻一起組成一個空間框架式結(jié)構(gòu)，如果是對于兩道以上的支撐，空間效應(yīng)將更為顯著，在這種情況下，水平支撐梁起到的作用則更多，不僅起到單根的支撐作用，還會對整體結(jié)構(gòu)形式起到支撐作用。但是，在當(dāng)前很多的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，對內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)組成的空間效應(yīng)考慮的較少，并且內(nèi)撐式只能提供一個水平的支撐作用力，不能滿足支護(hù)需求。
　　1.4 基坑土體的取樣問題
　　在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計前，要先做好土層的取樣工作，對選取的樣品做好分析與檢驗，進(jìn)而使土體的物理學(xué)指標(biāo)更加合理，還能夠為支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供更為準(zhǔn)確的依據(jù)。通常來說，深基坑的開挖區(qū)域要限制在2～3倍的開挖范圍內(nèi)，并且要嚴(yán)格按照行業(yè)準(zhǔn)則與規(guī)范進(jìn)行鉆井取樣。為了使勘探工作量減少，使工程造價降低，就要控制好鉆井的數(shù)量與深度；為此，在取樣過程中會存在隨機(jī)性與不完全性。鑒于地質(zhì)構(gòu)造與形態(tài)較為復(fù)雜，在這種情況下選擇的土樣數(shù)據(jù)非常不準(zhǔn)確，不能真實反映出土層的變化情況。為此，會為支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計造成阻礙，不能結(jié)合地質(zhì)情況開展設(shè)計工作。
　　2 基坑支護(hù)施工的要點(diǎn)
　　2.1 地下水控制
　　通常來說，對于基坑支護(hù)施工來說，地下水的控制一直都是一個難點(diǎn)，再加上地下水位不穩(wěn)定，使用的基坑開挖方法也存在一定的差異。如果沒有地下水或者是地下水活動較為穩(wěn)定的話，可開挖的深度6m或更深；但如果地下水位較高，其中存在較多的砂土或者是粉質(zhì)性土?xí)r，開挖的深度則要控制在3m以下，如果過深將容易出現(xiàn)塌方。為此，對于沿海或者是沿江區(qū)域，如果留滯的水較為豐富的地區(qū)，深基坑工程中最重要的就是做好對地下水的控制。在具體開挖過程中，降水、排水、止水都會影響到基坑工程的經(jīng)濟(jì)性與科學(xué)性，很多工程事故的發(fā)生都是發(fā)生在這些區(qū)域。通常情況下，軟土地區(qū)的地下水位較高，在開挖基坑過程中，為了使挖土操作條件得以改善，就要盡量增強(qiáng)土體的抗剪強(qiáng)度，還要增加土體的抗管涌能力、抗承壓能力、抗流砂侵蝕能力等，進(jìn)而減少對圍護(hù)體的側(cè)壓力，最終會使基坑施工的安全度提升，坑內(nèi)、坑外降水是非常常見的。 　　當(dāng)前，降水井點(diǎn)主要分為輕型的井點(diǎn)、多層輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)以及深井井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)等方式。在降水過程中，鑒于含水層中地下水位會出現(xiàn)降低，土層內(nèi)的液壓也會隨之降低，使土體間的應(yīng)力、有效應(yīng)力得以增加，進(jìn)而出現(xiàn)了地面沉降問題，使周圍建筑物出現(xiàn)了傾斜甚至是坍塌，地下管線也會由此遭到破壞。此外，坑內(nèi)降水過程中，如果降水深度較大，水位差將增加，這樣則容易出現(xiàn)水流涌管，引發(fā)工程事故。為此，在準(zhǔn)備施工前，要對工程中可能存在的危害因素有一定了解，從而提出最優(yōu)化的決策方案，還能夠獲取到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。為了有效防止出現(xiàn)因為降水引起的事故，采取的措施有：
　?。?）在基坑的周圍設(shè)置的如果是不滲水擋土墻，可以將坑外降水取消。
　　（2）在實施坑外降水前，還要在外側(cè)進(jìn)行回灌處理；
　?。?）要控制好初期的抽水速度，盡量使次數(shù)減少，使降水漏斗線位呈現(xiàn)逐漸放緩的趨勢；
　?。?）要控制好坑內(nèi)的降水量，通常來說，降水深度要在基坑開挖前就要做好控制，控制的限度為0.5m～1.0m；
　?。?）對擋土墻的入土的深度進(jìn)行合理設(shè)計，防止造成管涌現(xiàn)象。
　　2.2 深基坑施工監(jiān)測
　　當(dāng)前，基坑的支護(hù)設(shè)計方法還在逐步成熟當(dāng)中，基坑周圍土體變形的計算方法還有待研究，為此，只能通過及時、準(zhǔn)確的監(jiān)測指導(dǎo)基坑開挖與支護(hù)，這樣會使基坑開挖存在問題得到及時解決，避免出現(xiàn)較大的破壞。
　　基坑支護(hù)的監(jiān)測時要首先做好以下內(nèi)容的測量：做好對監(jiān)控點(diǎn)高程與平面位移的測量；支護(hù)結(jié)構(gòu)與被支護(hù)的土體內(nèi)側(cè)向位移要做好觀察與測量；基坑坑底部位凸起位置的測量；支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外土層壓力的測量；支護(hù)結(jié)構(gòu)及其空隙內(nèi)壓力測量；支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)在壓力的測量；地下水位的變化情況測量；相鄰基坑中建筑物與管線變形情況的測量等。通常來說，深基坑施工監(jiān)測具有以下特征：
　?。?）時效性
　　對于普通的工程測量來說，時間效應(yīng)非常不明顯。并且，基坑監(jiān)測的同時會配合使用降水與開挖工序，具有非常鮮明的時效性。測量的動態(tài)變化較為常見，一天以前（甚至幾小時以前）的測量結(jié)果都會失去直接的意義，為此，深基坑施工中做好監(jiān)測工作顯得非常重要，通常是1次/d，如果測量對象存在經(jīng)常性的變化，可能每天需要測量數(shù)次。
　　基坑監(jiān)測的時效性指標(biāo)取決于監(jiān)測的方法與設(shè)備的準(zhǔn)確性，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集及時性與快捷性，甚至在大霧天氣也能夠開展監(jiān)測。
　?。?）精度高
　　一般的工程測量誤差僅限制在毫米，比如，60m以下的建筑物其測定的高差中的誤差僅為2.5mm，但是受基坑施工中環(huán)境變化的影響，變形速率都在0.1mm/d以下，要想對這種精度的變形做出準(zhǔn)確的測量需要使用精度更高的測量工具，為此，特殊高精度的儀器使用的較為普遍。
　　3 結(jié)語
　　本文主要對深基坑支護(hù)設(shè)計問題、參數(shù)選擇問題、空間效應(yīng)問題、土體取樣等問題進(jìn)行了深入分析，并在最后從地下水控制與深基坑施工監(jiān)測兩方面探討了深基坑施工要點(diǎn)。可見，做好深基坑支護(hù)設(shè)計與施工要點(diǎn)分析是提高建筑穩(wěn)定性與安全性的關(guān)鍵。