深基坑支護(hù)新技術(shù)講解

1、深基坑支護(hù)新技術(shù)摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，大型深基坑工程不斷涌現(xiàn)。如何在各種不同條件下對(duì)大型深基坑支護(hù)的新工藝進(jìn)行選擇、優(yōu)化及綜合應(yīng)用就顯得特別重要和迫切。簡(jiǎn)要介紹了我國(guó)基坑工程發(fā)展概況，重點(diǎn)介紹了復(fù)合土釘墻、雙排樁、型鋼水泥土攪拌墻等新型支護(hù)結(jié)構(gòu)以及幾種施工新設(shè)備、新工藝。關(guān)鍵詞： 深層基坑 支護(hù) 新技術(shù)近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，建筑領(lǐng)域（尤其是沿海地區(qū)及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大、中型城市）出現(xiàn)了很多大型和超規(guī)模建筑，大型深基坑工程不斷涌現(xiàn)和發(fā)展。這對(duì)基坑支護(hù)工程的工藝要和實(shí)施方案也提出了許多新的挑戰(zhàn)，因此也涌現(xiàn)了許多深層基坑支護(hù)的新技術(shù)。深基坑支護(hù)技術(shù)主要應(yīng)用于建筑領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域。在

2、城市建筑工程中，深基坑技術(shù)的施工一定要注意保護(hù)周圍的建筑，確保建筑的安全性，保證周圍的建筑還能夠繼續(xù)正常使用。但是，現(xiàn)在的深基坑支護(hù)技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)通常都是臨時(shí)性的結(jié)構(gòu)，這就增加了建筑企業(yè)的成本，造成建筑材料的浪費(fèi)。同時(shí)，深基坑支護(hù)技術(shù)的臨時(shí)結(jié)構(gòu)也不能充分保證建筑的安全性，操作不當(dāng)就會(huì)引起工程事故的發(fā)生，為企業(yè)帶來(lái)一系列經(jīng)濟(jì)損失。所以，探索出科學(xué)、有效的深基坑支護(hù)技術(shù)結(jié)構(gòu)是我們的首要任務(wù)，除此之外，還應(yīng)該對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步為工程的質(zhì)量、施工隊(duì)伍的安全做出保障?！疽弧课覈?guó)基坑工程的發(fā)展概況20世紀(jì)90年代以來(lái)我國(guó)建筑基坑工程技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展。回顧這一時(shí)期基坑工程技術(shù)的發(fā)展歷程，大

3、略可分為 2 個(gè)階段: 第 1 階段是20世紀(jì)80年代末到90年代末，是研究、探索階段。當(dāng)時(shí)我國(guó)掀起城市建設(shè)高潮，涌現(xiàn)了大量地下工程，但工程界尚缺乏大型深基坑的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，一線城市開始對(duì)深基坑工程進(jìn)行研究和工程實(shí)踐。第2階段是21世紀(jì)初的10多年，這是一個(gè)發(fā)展階段。在前10年已取得的理論和實(shí)踐成果的基礎(chǔ)上，基坑工程技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展和提升。如果說2000年前后頒布了一批有關(guān)基坑工程的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)基坑工程發(fā)展第1 階段總結(jié)的話，那2009年頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范GB504972009 以及這一時(shí)期相關(guān)行業(yè)和地方規(guī)范的全面修訂則是第2階段發(fā)展的重要標(biāo)志。20多

4、年來(lái)，基坑工程設(shè)計(jì)理念發(fā)生了根本改變。早期的設(shè)計(jì)往往以滿足地下主體工程施工為主，由于缺乏規(guī)范指導(dǎo)，工程設(shè)計(jì)施工或以經(jīng)驗(yàn)為主，或以理論為主。而今，基坑工程滿足環(huán)境保護(hù)已成為設(shè)計(jì)施工的基本出發(fā)點(diǎn)?；庸こ瘫仨毟叨戎匾暛h(huán)境保護(hù)，堅(jiān)持理論和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，現(xiàn)已成為業(yè)界的共識(shí)。早期基坑設(shè)計(jì)方法主要依據(jù)古典的土力學(xué)原理，采用極限平衡法，諸如卜魯姆法、盾恩法、相當(dāng)梁法等。但這些方法與實(shí)際受力狀況有一定差異，且不能計(jì)算結(jié)構(gòu)位移，因而目前已很少采用，被彈性支點(diǎn)法所替代?；谟邢拊逃密浖耐茝V，采用有限元進(jìn)行分析逐步得到應(yīng)用。有限元分析可考慮結(jié)構(gòu)與土相互作用、土的彈塑性等，是更為先進(jìn)的計(jì)算方法，也是基坑工程發(fā)展設(shè)計(jì)

5、的發(fā)展方向。大量基坑工程事故表明，基坑事故主要還是巖土類型的破壞形式，基坑穩(wěn)定性是工程安全的重要保證。這也使人們更重視對(duì)基坑穩(wěn)定性的分析，包括整體滑動(dòng)穩(wěn)定性、抗隆起穩(wěn)定性等，這在軟土中尤為突出?！径糠课萁ㄔO(shè)中深基坑支護(hù)技術(shù)分類現(xiàn)代社會(huì)，深基坑支護(hù)技術(shù)在房屋建設(shè)工程中得以廣泛的應(yīng)用它能夠在很大程度上確保建筑工程的順利進(jìn)行。目前，常見的深基坑支護(hù)技術(shù)類型主要有以下幾種：（1）鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)。這種施工技術(shù)是目前相對(duì)比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法，而且投資成本也比較低，深受中小型企業(yè)的喜愛，而且這種設(shè)計(jì)方法通常應(yīng)用于軟地層的房屋建設(shè)工程中。（2）地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)能更好地改善整個(gè)建筑的剛度，有助于提高

6、建筑的防滲性。這種設(shè)計(jì)方法通常會(huì)應(yīng)用于軟粘土層或者是沙土層等地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的房屋建設(shè)環(huán)境中。（3）柱列式灌注樁排樁支護(hù)技術(shù)。這種深基坑支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)方式主要有疏排設(shè)計(jì)和密排設(shè)計(jì)兩種設(shè)計(jì)方式。這種技術(shù)在施工過程中一定要注意在樁頂處要澆注那些截面比較大的鋼筋，還應(yīng)該保證混凝土梁帽連接的可靠性。在施工過程中采用高壓注漿的方式可以防止地下水及雜質(zhì)在縫隙處流入深基坑。當(dāng)然，房屋建設(shè)中的深基坑支護(hù)技術(shù)還有其他設(shè)計(jì)形式，比如土釘墻支護(hù)技術(shù)、深層攪拌支護(hù)技術(shù)等?！救可罨庸こ淌┕ば略O(shè)備和新工藝我國(guó)在深基坑工程施工中成功引進(jìn)和開發(fā)了多種新設(shè)備和新工藝，包括特殊地下連續(xù)墻、混凝土咬合樁排樁、超深多軸水泥土攪拌樁

7、( SMW 工法) 、水泥土攪拌連續(xù)墻( TRD工法) 、超大型環(huán)形支撐體系、十字鋼支撐雙向復(fù)加預(yù)應(yīng)力技術(shù)、混凝土支撐的繩( 鏈) 鋸切割法、錨桿的回收技術(shù)等，我國(guó)基坑工程的施工機(jī)械從較為落后的簡(jiǎn)易設(shè)備向先進(jìn)的現(xiàn)代化發(fā)展，工藝技術(shù)也從粗放型走向精細(xì)化和綠色環(huán)保?！舅摹糠课萁ㄔO(shè)中深基坑支護(hù)技術(shù)的施工原則房屋建設(shè)工程和人們的日常生活息息相關(guān)，所以在房屋建設(shè)過程中，深基坑的施工技術(shù)一定要滿足相關(guān)要求，保證房屋建設(shè)的質(zhì)量。深基坑支護(hù)技術(shù)在施工過程中應(yīng)該遵循以下幾點(diǎn)原則：（1）深基坑支護(hù)技術(shù)的施工一定要滿足房屋建筑的穩(wěn)定及其變形的要求，意思就是說深基坑支護(hù)技術(shù)要能滿足房屋正常使用的極限狀態(tài)和極限承載能力

8、。（2）深基坑支護(hù)技術(shù)的施工一定要保證足夠的安全系數(shù)，確保整個(gè)工程的安全可靠性。（3）深基坑支護(hù)技術(shù)的施工一定要根據(jù)周圍環(huán)境的實(shí)際情況，科學(xué)計(jì)算出支護(hù)結(jié)構(gòu)所需要的穩(wěn)定性及可控制的變形范圍。（4）在深基坑支護(hù)技術(shù)的施工過程中還應(yīng)該根據(jù)周圍環(huán)境的實(shí)際情況能夠適當(dāng)?shù)刈龀鏊轿灰?，確保房屋建筑擁有良好的觀測(cè)性，確保周圍環(huán)境的安全性。當(dāng)然，在房屋建設(shè)中，深基坑支護(hù)技術(shù)的施工還應(yīng)該注意其他環(huán)節(jié)的問題，進(jìn)一步保證房屋建筑的安全可靠性?！疚濉烤唧w案例分析一預(yù)應(yīng)力技術(shù)在施工的應(yīng)用某離層商住樓設(shè)計(jì)為31層的中筒框架剪力坡結(jié)構(gòu),設(shè)有3層地下室和4層裙梭,結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)在4層,531層為標(biāo)準(zhǔn)層,平面尺寸46mx24m,

9、單層建筑面積97施,梭板厚120畫,轉(zhuǎn)角及柱位均設(shè)有短肢剪力幼。主梁最大跨度7.8m,許多次梁和個(gè)別大梁難免出現(xiàn)橫穿住戶房間的情況,最大室內(nèi)明梁梁高達(dá)71冷回,給使用造成明顯的不便。在施工過程中,在業(yè)主和住戶的強(qiáng)烈要求下,決定將主體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層以上731層標(biāo)準(zhǔn)層樓板改為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)。但因主體結(jié)構(gòu)已施工至5層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層,故必須對(duì)比原設(shè)計(jì)進(jìn)行可行性、安全性等各方面的評(píng)估和臉?biāo)?對(duì)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析,通過論證最終確定了變更方案。變更方案取消了所有的室內(nèi)明梁,僅保留了主戶分隔堵所在的主梁及外堵圈梁,預(yù)應(yīng)力板作為主耍的橫向受力構(gòu)件,板厚200mm(局部1601州加四),預(yù)應(yīng)力筋按樓板所受的計(jì)

10、算應(yīng)力曲線布工,L:726.,均為一端固定一端張拉,張拉端設(shè)于中筒剪力.J內(nèi)側(cè)及外緒口梁外側(cè)。預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控制,即應(yīng)力控制和伸長(zhǎng)值校核,計(jì)算伸長(zhǎng)值由設(shè)計(jì)方給出,張拉伸值在計(jì)算值一5%+1俄之間,設(shè)計(jì)控制應(yīng)力f=0.75kn。目前我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土建筑設(shè)計(jì)和施工規(guī)范尚未完善,特別在離層建筑領(lǐng)域,常常把普通鑰筋棍報(bào)土設(shè)計(jì)準(zhǔn)則套用到預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中,這一點(diǎn)有關(guān)規(guī)范尚未涉及,由于本工程過多地考慮了地展內(nèi)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,以及裂縫對(duì)建筑耐久性的危害,單層梭板普通鑰筋含t雖有所減少,但整體含俐t并未降低,使工程造價(jià)略有提商。二地下障礙物處理新技術(shù)應(yīng)用圖1 拔出的預(yù)制方樁國(guó)大雷迪森城市廣場(chǎng)地塊，拆除的老建

11、筑為杭州國(guó)際大廈，原基礎(chǔ)采用400 mm400 mm的預(yù)制方樁，樁長(zhǎng)23m；場(chǎng)地南側(cè)的雷迪森酒店地下室施工時(shí)采用了900 mm 直徑鉆孔灌注樁排樁作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樁長(zhǎng)1720 m，新建5層地下室南側(cè)地下連續(xù)墻剛好布置在原圍護(hù)樁的位置。為此，新建項(xiàng)目的地下連續(xù)墻和工程樁施工前，需拔除場(chǎng)地內(nèi)的大量老樁，其中包括 900 mm直徑鉆孔灌注樁55根。400 mm預(yù)制方樁的拔除，采用1000 mm 的鋼套管（圖1），利用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉鋼套管至方樁樁底標(biāo)高以下50100 cm 處，在下沉過程中控制好垂直度，并開啟空壓機(jī)和高壓離心式水泵，對(duì)套管內(nèi)的樁側(cè)土進(jìn)行沖刷直至樁身被剝離，下沉就位后移除固定在鋼套管頂部的振

12、動(dòng)錘，再單開高壓將套管內(nèi)的泥漿水隨氣流全部排出管外，最后用鋼絲繩和履帶吊將套管內(nèi)的方樁拔出清除?；炷零@孔灌注樁的清障，采用日本原裝進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行分段圖2 900 mm 鉆孔樁拔樁設(shè)備拔樁（圖2）。先將直徑1500 mm的鋼套管置于灌注樁的正上方，然后回旋下壓套管至一定深度，再在套管內(nèi)壁與樁之間插入倒三角錘，回轉(zhuǎn)套管并切斷樁的最上一段。當(dāng)樁段跟鋼套管同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，表示段樁已被徹底切斷，此時(shí)可卸除倒三角錘，用抓斗取出被切斷的樁段。重復(fù)上述步驟，直至將整根鉆孔灌注樁全部取出為至，最后，邊灌填砂石料邊拔出鋼套管。三深層承壓水處理技術(shù)的發(fā)展錢塘江兩岸的承壓含水層具有埋藏深、水量大、補(bǔ)給充沛的特點(diǎn)，承壓水賦

13、存于砂、卵、礫石層中。承壓含水層頂板埋深大致為 2555 m，由上游至下游逐漸加深，至杭州錢江新城一帶，承壓水頂板埋深約為 3243 m，承壓水頭高程為-1.50-5.0 m（埋深約8.5012.0 m），年水位變化幅度最大約 4 m。承壓圖 3 工程樁的土釘效應(yīng)含水層頂板上部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚度一般為 815 m?；油馏w在承壓水作用下的破壞形式通常有兩種，當(dāng)坑底為弱透水土層時(shí)，常發(fā)生滲流破壞或局部破壞，表現(xiàn)為流砂、流土或類似于“沸騰”的噴水冒砂現(xiàn)象；當(dāng)承壓含水層上面為不透水層時(shí)，常發(fā)生坑底土體整體頂升的“突涌”破壞。浙江地區(qū)近年來(lái)處理深層承壓水的方法有以下 3 種：坑底設(shè)置水平止水帷幕法

14、；豎向止水帷幕隔離法；降低承壓水位法。 杭州錢江新城的深基坑工程，對(duì)挖深超過 1820 m 的局部深坑，大多采用上述第一種方法，如浙江財(cái)富中心、中國(guó)移動(dòng)浙江公司大樓、萬(wàn)銀國(guó)際二期、萬(wàn)象城項(xiàng)目等，均采用三軸水泥攪拌樁或高壓旋噴樁對(duì)坑底地基土進(jìn)行加固，形成水平止水帷幕。采用此法時(shí)，由于水平帷幕體的重度一般為 1920 k N/m3，較之加固前的土體重度，增大極其有限，若按現(xiàn)行規(guī)范采用壓力平衡法進(jìn)行坑底抗突涌驗(yàn)算，低估了土體加固的作用。因此，抗突涌穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)考慮坑底土體的抗剪強(qiáng)度，坑底土抗剪強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，可采用莫爾庫(kù)侖理論，將靜止側(cè)向土壓力作為破裂面上的正應(yīng)力；另外還可考慮工程樁的有利作用，即考慮承壓

15、含水層頂面以上土體在承壓水壓力作用下受工程樁土釘效應(yīng)的有利影響(見圖3)，按下式驗(yàn)算： 式中，A 為基坑底面積；y1為坑底以下、含水層頂面以上土體的平均飽和重度；Ti為工程樁的土釘效應(yīng)產(chǎn)生的抗拔承載力，取工程樁在含水層頂面以上的樁周總摩阻力和含水層頂面以下的樁周總側(cè)摩阻力的較小值。考慮坑底土體抗剪強(qiáng)度和工程樁土釘效應(yīng)的計(jì)算方法，可降低深開挖過程中對(duì)深層承壓水的處理費(fèi)用，已在杭州錢江新城的財(cái)富中心、浙江移動(dòng)大樓等深基坑工程得到應(yīng)用，效果良好。杭州地區(qū)對(duì)于開挖深度超過 2530 m 的 4 層或5層地下室，大多采用豎向止水帷幕隔離法，如杭州地鐵一號(hào)線城站站、慶春路過江隧道江南工作井、錢江新城浙商銀

16、行（5 層地下室）、中國(guó)人壽大廈 4 層地下室等深基坑工程，均采用地下連續(xù)墻作豎向止水帷幕對(duì)深層承壓水進(jìn)行截?cái)嗟姆椒?，地下連續(xù)墻深度達(dá)到6068 m，需穿越 2025 m 的圓礫層、卵石層。也有個(gè)別基坑采用降低承壓水位的方法，如杭州城西的榮邦水岸蓮花二期工程，3 層地下室的中部布置平面尺寸為 22 m28 m 的地下立體車庫(kù)，深坑挖深達(dá)到31.9 m，設(shè)計(jì)采用設(shè)置減壓井降低深層承壓水壓力，取得了較好效果。 【六】深基坑支護(hù)技術(shù)在房屋建設(shè)過程中的具體應(yīng)用深基坑開挖技術(shù)與支護(hù)工程的施工周期都比較長(zhǎng)，費(fèi)用也比較高，深基坑工程備受人們關(guān)注。受到地下水的影響，降水技術(shù)成為深基坑支護(hù)技術(shù)中必須實(shí)施的輔助工

17、程。所以，如果基坑降水處理不當(dāng)，就會(huì)引起地下水位降低，造成地面的沉降，危及周邊環(huán)境的建筑設(shè)施的安全。在建筑的深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)中，降水技術(shù)的實(shí)施可以采取以下幾點(diǎn)措施：采用回灌技術(shù)：降水對(duì)周圍環(huán)境的影響，是由于土壤內(nèi)地下水流失造成的。回灌技術(shù)即在降水井點(diǎn)和要保護(hù)的建筑物之間打設(shè)一排井點(diǎn)，在降水井點(diǎn)抽水的同時(shí)，通過回灌井點(diǎn)向土層內(nèi)灌入一定數(shù)量的水形成一道隔水帷幕，從而阻止或減少回灌井點(diǎn)外側(cè)被保護(hù)的建筑物地下的地下水流失，使地下水位基本保持不變，這樣就不會(huì)因降水使地面沉降。還有就是采用砂溝、砂井回灌：在降水井點(diǎn)與被保護(hù)建筑物之間設(shè)置砂井作為回灌井，沿砂井布置一道砂溝，將降水井點(diǎn)抽出的水，適時(shí)、適量排入

18、砂溝，再經(jīng)砂井回灌到地下，實(shí)踐證明亦能收到良好效果。除此之外，還可以減緩降水速度：在砂質(zhì)粉土中降水影響范圍可達(dá) 80m 以上，降水曲線較平緩。為了避免在抽水過程中將細(xì)微土粒帶出，工作者還可以根據(jù)土的粒徑大小選擇濾網(wǎng)，確保井點(diǎn)管周圍砂濾層的厚度以及施工質(zhì)量，這樣也能有效防止降水。當(dāng)然，深基坑支護(hù)技術(shù)中的其他技術(shù)在房屋建設(shè)中也得以廣泛的應(yīng)用。總之,深基坑支護(hù)技術(shù)在房屋建設(shè)中發(fā)揮著極其重要的作用，進(jìn)一步保障了房屋建設(shè)的質(zhì)量和安全。【七】結(jié)語(yǔ)在建筑領(lǐng)域，深基坑支護(hù)技術(shù)的施工一直都是一個(gè)比較復(fù)雜的工程，它需要相關(guān)工作人員具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、高超的施工手段，還需要施工隊(duì)伍能夠根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整出最好的施工方案，只有保證深基坑支護(hù)技術(shù)的施工符合要求才能更好地確保房屋施工質(zhì)量。參考文獻(xiàn)：1應(yīng)惠清 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工新技術(shù) 同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院 上海 2000 .9. 22中國(guó)建筑科學(xué)研究院 JGJ1202012 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程S 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20123楊學(xué)林, 周平槐 逆作地下室設(shè)計(jì)中的若干關(guān)鍵問J. 巖土工程學(xué)報(bào), 2010, 324丁明亮.建筑工程施工中深基坑支護(hù)的施工技術(shù)管理 J. 城市建筑，20135厲文杰.高