淺論建筑工程深基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺論建筑工程深基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)</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(hù)工程來保障其安全性。隨著工程施工經(jīng)驗(yàn)的積累，支護(hù)工程越來越受到重視，出現(xiàn)了多種支護(hù)類型，由于支護(hù)系統(tǒng)受到多種因素的影響，因此支護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)正處在發(fā)展中。文章中首先強(qiáng)調(diào)了深基坑支護(hù)優(yōu)化改進(jìn)的原則，而后針對設(shè)計(jì)案例，研究優(yōu)化方案。 </p><p&g

2、t;　　關(guān)鍵詞：深基坑；支護(hù)；方案優(yōu)化 </p><p>　　中圖分類號：TV551文獻(xiàn)標(biāo)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(hù)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(hù)等等。這些不同的支護(hù)方式以及搭配組合的支護(hù)方法是通過長期工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)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(hù)方式能夠消除各種因素的影響，所以我們在工程實(shí)施的過程中間要因地制宜的選擇最合理和最經(jīng)濟(jì)的深基坑支護(hù)方式。 </p><p>　　一 、基坑支護(hù)的類型及其特點(diǎn)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(yán)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(jià)格便宜，但缺點(diǎn)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(hù)墻 </p><p>　　這種方法采用深層攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢栎斎氲乃嗄酀{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(diǎn)：（1）坑內(nèi)物支撐物，不影響挖掘機(jī)械作業(yè)；（2）同時(shí)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(hù)模式均使用常見施工機(jī)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(hù)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)是槽鋼可以反復(fù)利用，不會造成

7、材料浪費(fèi)，對環(huán)境不產(chǎn)生任何污染，施工便利，修筑工期短。當(dāng)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(diǎn)也非常明顯，阻水功能差，同時(shí)也不能阻止土中的細(xì)小顆粒，并且當(dāng)大量土方堆積時(shí)，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(qiáng)支護(hù)。 </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(hù)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(hù)所需的截面形狀，算出配筋對板樁的受力范圍來設(shè)計(jì)板樁，經(jīng)工廠預(yù)制加工后，再運(yùn)往施工現(xiàn)場。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：可根據(jù)深基坑的特點(diǎn)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(diǎn)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(hù)墻是在排樁式圍護(hù)墻中使用最廣的一種。這種有鉆孔灌注樁有諸多優(yōu)點(diǎn)很多，比如施工時(shí)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(hù)安全性考慮，鉆孔灌注樁圍護(hù)墻還具有強(qiáng)度高，彎曲變形小，因而大大提高了施工的安全性。這種支護(hù)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(hù)墻高度已達(dá)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(qiáng)度，是眾多支護(hù)方式中強(qiáng)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(dá)到1200mm。其特點(diǎn)是施工需要專用設(shè)備構(gòu)筑，因此造價(jià)較

11、高，但針對施工難度大的地區(qū)，可以起到最大的支護(hù)作用。 </p><p>　　二、支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化與確定 </p><p>　　（一）支護(hù)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(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。其支護(hù)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(fèi)用等單一目標(biāo)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(gè)綜合考慮的過程。因而在確定支護(hù)結(jié)構(gòu)前，需要多方工程人員進(jìn)行綜合分析，并從幾個(gè)可行方案中選擇出一個(gè)最佳方案。選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)的具體考量標(biāo)準(zhǔn)有：可靠性、造價(jià)、工期、施工難度、環(huán)境影響等。 </p><p>　　在支護(hù)方案確定后還需對該方案的細(xì)節(jié)做更細(xì)致的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在滿足支護(hù)功能前提下達(dá)到降低支護(hù)結(jié)構(gòu)工程造價(jià)的根本目的。這個(gè)局部優(yōu)化方案大致要包括以下4個(gè)部分：設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)、約束條件以及優(yōu)化算

13、法。 </p><p>　　進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計(jì)需要根據(jù)深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)基本參數(shù)進(jìn)行三個(gè)層級的優(yōu)化設(shè)計(jì)，遵循“安全可行、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境保護(hù)、施工便利”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）一級優(yōu)化設(shè)計(jì)，即在滿足設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足深基坑要求達(dá)到的強(qiáng)度、形變保持力以及穩(wěn)定性后；（2）二級優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工費(fèi)用、土方開挖費(fèi)用、施工監(jiān)管和檢測經(jīng)費(fèi)，現(xiàn)在還新增了環(huán)保費(fèi)用支出，確定這些花費(fèi)的影響；（3）三級優(yōu)化設(shè)計(jì)，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>　　（二）基坑支護(hù)方案的確定 </p><p>　　要確定基坑支護(hù)方案，必須完成一下五個(gè)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(bào)告確認(rèn)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(bào)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(jì)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(hù)的安全級別。（4）估算基坑支護(hù)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?xiàng)l件（施工設(shè)備、施工季節(jié)等），初步選擇恰當(dāng)支方案。 </p

16、><p><b>　　三 工程實(shí)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(dá)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(hù)的代價(jià)較高。基

17、坑支護(hù)主要區(qū)域的主要采用建筑垃圾回填土、淤泥、砂礫、風(fēng)化巖、碎石塊，細(xì)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(fēng)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(jìn)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(hù)。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(yán)重，透水性差，因此采用天然快剪指標(biāo)進(jìn)行抗剪強(qiáng)度計(jì)算。 </p>&l

18、t;p>　?。ǘ┰O(shè)計(jì)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(hù)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(jì)要求，同時(shí)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(jì)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(diǎn)，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(hù)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(hù)樁結(jié)構(gòu)。采用人工挖孔樁，同時(shí)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(jì)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(shí)支撐梁，在臨時(shí)支撐砼的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對圓形內(nèi)撐圈梁進(jìn)行拆除，以臨時(shí)支撐為節(jié)點(diǎn)，保持支護(hù)結(jié)構(gòu)的懸臂結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　4、完成支護(hù)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(hù)樁，并在維護(hù)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(gè)支

21、護(hù)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(shí)施，但國內(nèi)在深基坑支護(hù)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(hù)方案的確定一定要遵循安全可行、經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷、環(huán)境保護(hù)的原則進(jìn)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(xiàn) </b></p><p>　　[1]曹景福，軟土地區(qū)基坑支護(hù)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(hù)的設(shè)計(jì)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(hù)問題探討[J]，中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012年