淺論建筑工程深基坑支護方案的設(shè)計

1、<p>　　淺論建筑工程深基坑支護方案的設(shè)計</p><p>　　摘要：從保證工程質(zhì)量和施工安全的角度，建筑工程中的深基坑需要妥善的支護工程來保障其安全性。隨著工程施工經(jīng)驗的積累，支護工程越來越受到重視，出現(xiàn)了多種支護類型，由于支護系統(tǒng)受到多種因素的影響，因此支護系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計正處在發(fā)展中。文章中首先強調(diào)了深基坑支護優(yōu)化改進的原則，而后針對設(shè)計案例，研究優(yōu)化方案。 </p><p&g

2、t;　　關(guān)鍵詞：深基坑；支護；方案優(yōu)化 </p><p>　　中圖分類號：TV551文獻標識碼： A </p><p>　　建筑施工發(fā)展到今天，出現(xiàn)了多種深基坑支護方法，包括：預(yù)制樁、鋼板樁、人工挖孔樁、深層攪拌樁、地下連續(xù)墻、內(nèi)支撐以及各種樁、板、墻、管、撐結(jié)構(gòu)結(jié)合錨桿做聯(lián)合支護等等。這些不同的支護方式以及搭配組合的支護方法是通過長期工程實踐的經(jīng)驗積累總結(jié)出來應(yīng)對不同工程要求、地質(zhì)條件、

3、現(xiàn)場環(huán)境的。針對不同因素都有對應(yīng)方法，但沒有一種支護方式能夠消除各種因素的影響，所以我們在工程實施的過程中間要因地制宜的選擇最合理和最經(jīng)濟的深基坑支護方式。 </p><p>　　一 、基坑支護的類型及其特點和適用范圍 </p><p><b>　　1、放坡開挖 </b></p><p>　　這種方式適用于場地開闊，周圍沒有重要建筑物的施工環(huán)境

4、，要保證嚴格控制位移來保證深基坑的穩(wěn)定。放坡開挖的優(yōu)勢是價格便宜，但缺點眾多包括：回填土方大、施工環(huán)境限制因素多等。 </p><p>　　2、深層攪拌水泥土圍護墻 </p><p>　　這種方法采用深層攪拌機充分攪拌輸入的水泥泥漿和土，最終形成連續(xù)搭接的固體擋墻。這種方式具有多種有點：（1）坑內(nèi)物支撐物，不影響挖掘機械作業(yè)；（2）同時具有擋土和阻水兩種功能；（3）修建水泥土擋墻噪音小、污

5、染少適合城市內(nèi)施工作業(yè)；（4）這種支護模式均使用常見施工機械和建材，操作簡單，因此成本極低。 </p><p><b>　　3、高壓旋噴樁 </b></p><p>　　高壓旋噴樁和深層攪拌水泥圍護墻的原理近似，同樣是用水泥漿作為材料，采用能提供高壓并旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入四周土層，與泥土混合形成加固體，具有很好的擋土和阻水效果。其有點與深層攪拌水泥土樁一樣，對四周建

6、筑物的震動影響小，噪音公害小，對比深層攪拌水泥土樁的優(yōu)勢是其設(shè)備緊湊、體積小，方便使用，但缺點是高壓噴射水泥漿容易引起粉塵污染。 </p><p><b>　　4、槽鋼鋼板樁 </b></p><p>　　槽鋼鋼板樁的構(gòu)造簡單，常用于較淺基坑和溝槽，深度一般不超過4米，主要使用長度為6至8米的槽鋼正反扣搭以及并排搭接形成。這種方法最大的優(yōu)點是槽鋼可以反復(fù)利用，不會造成

7、材料浪費，對環(huán)境不產(chǎn)生任何污染，施工便利，修筑工期短。當坑及施工結(jié)束完成土方回填可直接取出槽鋼，等到下次施工繼續(xù)使用。但此辦法的缺點也非常明顯，阻水功能差，同時也不能阻止土中的細小顆粒，并且當大量土方堆積時，抗彎曲能力較弱，開挖后容易變形。因此施工中一般在頂部設(shè)置一道支撐拉錨來加強支護。 </p><p>　　5、鋼筋混凝土板樁 </p><p>　　鋼筋混凝土板樁曾經(jīng)廣泛使用與基坑支護中

8、。這種方法使用的材料是鋼筋混凝土，一般先確定基坑支護所需的截面形狀，算出配筋對板樁的受力范圍來設(shè)計板樁，經(jīng)工廠預(yù)制加工后，再運往施工現(xiàn)場。這種方法的優(yōu)點是：可根據(jù)深基坑的特點來制作適合的板樁，如目前已可制造出厚度超過500mm的板樁。缺點是：（1）對比灌注樁，此種方法的制作成本較高；（2）這些鋼筋混凝土板樁需要使用液壓錘來打樁，產(chǎn)生極大的噪音和振動，并會造成擠土，因此應(yīng)用范圍受到限制，不適合城市施工采用。 </p><

9、;p><b>　　6、鉆孔灌注樁 </b></p><p>　　鉆孔灌注樁所形成的的圍護墻是在排樁式圍護墻中使用最廣的一種。這種有鉆孔灌注樁有諸多優(yōu)點很多，比如施工時無振動、噪音和擠土等現(xiàn)象，因此適用于城市中心地帶。從支護安全性考慮，鉆孔灌注樁圍護墻還具有強度高，彎曲變形小，因而大大提高了施工的安全性。這種支護方式多用于深度7至15米的基坑，在我國北方一些土質(zhì)好的地域，采用的鉆孔灌注樁

10、圍護墻高度已達到8至9米。 </p><p><b>　　7、地下連續(xù)墻 </b></p><p>　　地下連續(xù)墻具有極高的強度，是眾多支護方式中強度最大的一種，通常用于地質(zhì)條件差和地形復(fù)雜地區(qū)，墻體厚度較大，一般有600mm、800mm、1000mm幾種規(guī)格，一些特殊環(huán)境和地質(zhì)極差的惡劣環(huán)境下，其墻體厚度可以達到1200mm。其特點是施工需要專用設(shè)備構(gòu)筑，因此造價較

11、高，但針對施工難度大的地區(qū)，可以起到最大的支護作用。 </p><p>　　二、支護結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化與確定 </p><p>　?。ㄒ唬┲ёo結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化 </p><p>　　深基坑工程涉及面極廣，對建筑工程施工的安全性要求極高，因此是一個相當復(fù)雜的系統(tǒng)工程。其支護結(jié)構(gòu)的選擇也受到多方面因素的制約和影響，很難以修筑費用等單一目標來作出最佳的決策，往往要考慮到施工地域

12、，施工區(qū)域地質(zhì)因素，是一個綜合考慮的過程。因而在確定支護結(jié)構(gòu)前，需要多方工程人員進行綜合分析，并從幾個可行方案中選擇出一個最佳方案。選擇支護結(jié)構(gòu)的具體考量標準有：可靠性、造價、工期、施工難度、環(huán)境影響等。 </p><p>　　在支護方案確定后還需對該方案的細節(jié)做更細致的優(yōu)化設(shè)計，在滿足支護功能前提下達到降低支護結(jié)構(gòu)工程造價的根本目的。這個局部優(yōu)化方案大致要包括以下4個部分：設(shè)計變量、目標函數(shù)、約束條件以及優(yōu)化算

13、法。 </p><p>　　進行方案優(yōu)化設(shè)計需要根據(jù)深基坑的支護設(shè)計基本參數(shù)進行三個層級的優(yōu)化設(shè)計，遵循“安全可行、經(jīng)濟合理、環(huán)境保護、施工便利”的原則進行設(shè)計：（1）一級優(yōu)化設(shè)計，即在滿足設(shè)計支護結(jié)構(gòu)滿足深基坑要求達到的強度、形變保持力以及穩(wěn)定性后；（2）二級優(yōu)化設(shè)計，結(jié)合深基坑支護結(jié)構(gòu)的施工費用、土方開挖費用、施工監(jiān)管和檢測經(jīng)費，現(xiàn)在還新增了環(huán)保費用支出，確定這些花費的影響；（3）三級優(yōu)化設(shè)計，還需要考慮工程

14、施工對周邊居民生活造成的不便、 施工的環(huán)境影響、對周邊建筑物和地下管道線路安全造成的影響。 </p><p>　?。ǘ┗又ёo方案的確定 </p><p>　　要確定基坑支護方案，必須完成一下五個步驟的工作：（1）要對照圖紙，了解施工地地質(zhì)信息，清楚的了解地基持力層、地耐力要求，以及基礎(chǔ)埋深和其長寬，對照勘查報告確認持力層，并估算該層是否會加深，最后還要弄清自然地坪至基底的深度。（2）按

15、照勘查報告中所獲得各土層的厚度、重度、粘聚力、內(nèi)摩擦角以及地下水等地質(zhì)信息來計算得出工程數(shù)據(jù)。（3）在現(xiàn)場放線丈量施工地與周邊建筑物和某些地下管線的基礎(chǔ)外邊沿距離，評估基坑開挖對周邊建筑和自然環(huán)境產(chǎn)生的影響，以此來確定基坑開挖的深度、坡度，最后才能確定基坑支護的安全級別。（4）估算基坑支護設(shè)施頂面的載荷，并區(qū)分靜載或活載。（5）經(jīng)過上述對地質(zhì)和周邊環(huán)境因素的考量，再根據(jù)自身條件（施工設(shè)備、施工季節(jié)等），初步選擇恰當支方案。 </p

16、><p><b>　　三 工程實例 </b></p><p><b>　?。ㄒ唬┕こ谈艣r </b></p><p>　　XX市要修建一座跨河大橋，其主橋墩基坑深度需達9米，由于是跨河大橋，因此基坑側(cè)壁的安全等級較高。橋墩建設(shè)地區(qū)原為淤泥河灘，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，淤泥層的厚度大，承載力相對較差，要在此地開挖基坑，基坑支護的代價較高?；?/p>

17、坑支護主要區(qū)域的主要采用建筑垃圾回填土、淤泥、砂礫、風化巖、碎石塊，細骨料為沙粘土，因此均勻性極差。該區(qū)域地下水主要附存于垃圾回填土、風化巖石的開裂處和間隙處，地下水最淺位置距地表0.5米。該跨河大橋基坑周邊為營業(yè)碼頭，因此進行開挖的空間狹窄，不具備放坡開挖條件，必須采取深坑支護。綜合上述情況，總結(jié)該地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，圖層為雜土和淤泥，地下水位較高，塑性嚴重，透水性差，因此采用天然快剪指標進行抗剪強度計算。 </p>&l

18、t;p>　?。ǘ┰O(shè)計優(yōu)化方案 </p><p>　　1、由于該地域場地受周圍環(huán)境限制，不具備大面積放坡開挖條件，地質(zhì)情況差，地下水水位較高，根據(jù)現(xiàn)有的條件和工程手段，應(yīng)選擇排樁加預(yù)應(yīng)力錨桿的支護方式。但由于該區(qū)域淤泥層較厚，采用一般錨桿的抗拉力不超過9 K N/m，這樣就不滿足基坑設(shè)計要求，同時在淤泥中制作長錨桿難度較大。在這種情況下，可以采用將內(nèi)部錨桿支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計成圓形鋼筋砼圈梁，外加小支梁的支撐結(jié)構(gòu)，

19、由于圓形鋼筋砼結(jié)構(gòu)受力均勻的特點，能夠有效結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力集中，這樣可以使載荷均勻。圓形圈梁支護結(jié)構(gòu)的截面設(shè)定為1200x8 800mm2。 </p><p>　　2、通過集中討論，比較幾種成樁方案，最終確定圍護樁結(jié)構(gòu)。采用人工挖孔樁，同時配合集水井來場地降水，并在基坑四周均勻分布降水井，打設(shè)深度設(shè)定約為1.5米，目的是防止地下水位過高，減小人工成孔的難度。 </p><p>　　3、排樁的結(jié)

20、構(gòu)內(nèi)撐受力設(shè)計采取與基坑底板相同高度，在對應(yīng)位置加固一根3 0 0 * 3 0 0mm的臨時支撐梁，在臨時支撐砼的強度達到設(shè)計強度后，對圓形內(nèi)撐圈梁進行拆除，以臨時支撐為節(jié)點，保持支護結(jié)構(gòu)的懸臂結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　4、完成支護結(jié)構(gòu)的最后步驟是選用Φ800間距1500 ～1800的人工挖孔樁作為維護樁，并在維護樁之間設(shè)置200mm厚的磚砌反拱，來減小因基坑土方開挖所產(chǎn)生的淤泥層側(cè)向位移，其目的是保障整個支

21、護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　隨著土木工程建設(shè)的急速發(fā)展，深基坑工程得以大量實施，但國內(nèi)在深基坑支護方案的選擇和最終確定環(huán)節(jié)的工作還不甚完善，帶有主觀性和片面性。所以，今后對于深基坑支護方案的確定一定要遵循安全可行、經(jīng)濟合理、施工便捷、環(huán)境保護的原則進行，才能從根本上提高工程建設(shè)的質(zhì)量。 </p>&

22、lt;p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]曹景福，軟土地區(qū)基坑支護方案[J]，山西建筑，2012年21期 </p><p>　　[2]杜志娥，某綜合樓基坑支護的設(shè)計與施工[J]，山西建筑，2011年31期 </p><p>　　[3]郭建君，張紅梅，對建筑工程深基坑支護問題探討[J]，中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012年