浅谈深基坑支护施工技术

　　摘要:随着我国综合经济水平的提高，基坑工程的设计和施工技术日益进步，不断涌现了多种符合我国国情的实用的基坑支护方法，而且使得基坑工程的设计理论、计算方法得到不断改进，施工工艺取得长足的进步。本文就深基坑工程支护技术进行了探讨。
　　关键词:深基坑支护；施工技术；锚杆技术；SMW工法
　　前言
　　随着城市建设经济发展,高层及超高层建筑越来越多,深基坑支护技术也得到了较快的发展,土力学理论、分析理论、测试仪器、施工机械及施工技术也日趋成熟。但由于具体地质条件千差万别,支护方案也必须针对不同的地质情况而制定。
　　城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构。若有不慎，将危及基坑本身安全，并殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。另外，深基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据，但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形，发生种种意外变化，传统的设计方法难以事先设定或事后处理。
　　一．基坑支护结构类型
　　随着高层建筑的讯速发展，深基坑支护技术得到许多行业和部门的关注，是一个非常活跃的技术领域。目前关于深基坑支护结构的设计计算方法正在不断的完善和发展，对计算受力性质不同主要可分为三类：重力式、悬臂式、支撑式。通过工程实践的筛选，形成了适合于不同地质条件和基坑深度的经济合理的支护结构体系。
　　水泥土搅拌桩和土钉墙是我国目前的5m以内，后者乃至10m以内首选的支护形式，土层条件好时，15m左右基坑也经常使用。前者既能挡土又能挡水，后者较多地应用于地下水位
　　较低或者地下水位能够被疏干降低的场区。水泥土搅拌桩布置型式可分为：实体式、空腹式、格构式、拱型或拱型加钻孔灌注桩，既可以浆喷也可以粉喷。土钉墙可以单独使用，也可以与其它支护型式联合使用。
　　对于5-10m深软土基坑，常采用钻(冲、挖)孔桩、沉管灌注桩或钢筋混凝土预制桩等，并可作各种布置，如需防渗止水时，则辅之以水泥土搅拌桩、化学灌浆或高压注浆形成止水帷幕，有时也用钢板桩或H型钢桩。当基坑深度大于10m时，可考虑采用地下连续墙，或SMW工法连续墙，并根据需要设置支撑或锚杆。遇特殊结构物(如地铁盾构的工作井、排水泵站、取水构筑物等)则采用沉井或沉箱。在建筑物基坑中也有用沉箱的。
　　二．支撑体系出现了多种型式
　　常用的支撑体系按其受力性能和形状可分为：单跨压杆式、多跨压杆式、双向多跨压杆式、水平桁架式、水平框架式、竖向斜撑、平面斜角撑、井字撑与斜角撑结合、大直径环梁与辐射状支撑相结合或与周边桁架相结合等；同时可充分发挥圆形、椭圆形、抛物线形和拱杆的力学性能，从中采用其中一种或多种形状相结合的形式。支撑体系出现了多种型式，可根据不同的基坑形状、平面尺寸、开挖深度、施工方法等需要，灵活地进行设计。
　　三．锚杆技术
　　岩土锚杆是一种埋入地层深处的受拉杆件，它的一端与工程结构物相连，另一端锚固在地层内并通过对其施加预应力，以承受由土压力、水压力等所产生的结构拉力，以维持工程结构物的稳定。岩土锚固能充分发挥岩土能量，调用和提高岩土的自身强度和自稳能力，大大减轻结构物自重，节约工程材料，并能保证工程施工的安全与工程结构的稳定，具有显著的经济效益和社会效益。
　　工程实践中锚杆的结构形式很多，如按是否预先施加预应力分为预应力锚杆和非预应力锚杆；按锚固机理分为粘结型锚杆、摩擦型锚杆、端头锚固型锚杆和混合型锚杆；按锚固体传力方式分为压力型锚杆、拉力型锚杆、剪力型锚杆；按锚固形态分为圆柱型锚杆、端部扩大型锚杆和连续球体型锚杆等。锚杆技术以其能为基坑开挖提供较广阔的空间优势，在我国从北到南相继获得应用。
　　四．逆作法施工技术
　　逆作法施工技术，以地面1层楼面结构是封闭还是敞开，分为“封闭式逆作法”和“开敞式逆作法”。前者可以从地面上、下同时进行施工；后者上部结构不能与地下结构同时进行施工，只是地下结构自上而下逐层施工。
　　深基坑逆作法是指在地下基础施工的同时，还可以进行地上建筑物的施工，等上部建筑施工到若干层后，地下各层基础工程也全部竣工。逆作法一般适宜在城市内建筑高层时，周围施工环境比较恶劣，场地四周邻近建筑物、道路及地下管线，不能因任何施工原因而遭到破坏的场地条件下进行施工。基坑施工时，通过发挥地下结构本身对坑壁产生支护作用的能力，即利用地下结构自身的桩、柱、梁、板作为支撑，既稳妥又经济。深基坑逆作法由于其地下各层楼盖的强大水平刚度，对四周围护墙或桩的作用可以视作水平方向为不动铰支点，因此在所有的支护方法中其效果是最好的。
　　逆作法的工艺原理是：先沿建筑物地下室轴线(地下连续墙也是地下室结构承重墙)或周围(地下连续墙等只用作支护结构)施工地下连续墙或其他支护结构，同时在建筑物内部的有关位置(柱子或隔墙相交处等，根据需要计算确定)浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。与此同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。
　　五．SMW工法
　　劲性水泥土连续墙(SMW工法)是采用专用多轴搅拌机，就地钻进切削土体，同时从其钻头前端将水泥浆液注入土体，经反复搅拌和充分混合后，再将H型钢或其它芯材插入搅拌体内，形成地下连续墙体。这种墙体具有止水性好、对周围环境影响小、无泥浆污染、施工速度快以及对地层适应性强等特点，在国内外得到广泛的应用。受力分析：SMW工法是在水泥土搅拌桩中插入受拉材料，通常为H型钢。一般认为水泥土与型钢之间的粘结强度和混凝土与钢筋之间的粘结强度相比很小，因而很难认为水泥土与型钢是共同工作的。通常认为：水土侧压力全部由型钢独立承担，水泥土搅拌桩用于抗渗止水。不过试验表明，水泥土对型钢的包裹作用提高了型钢的刚度，可起到减少位移的作用。此外，水泥土还起到套箍作用，可以防止型钢失稳。具备的优点：第一劲性水泥土连续墙(SMW工法)具有无泥浆污染公害、对周边环境影响小、占用施工空间少、施工速度快、造价低等特点，适用于周边环境复杂、施工场地狭窄的基坑工程。第二水泥土对型钢的包裹作用能够提高型钢的刚度，可起到减少位移的作用。此外，水泥土还起到套箍作用，可以防止型钢失稳。第三水泥土搅拌桩对H型钢变形的适应性较好，基坑计算变形在30mm左右时不会导致墙体大量开裂。
　　六．动态设计和信息化施工
　　深基坑工程是土体与围护结构体系相互作用的一个动态变化的复杂系统，依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下基坑支护结构和土体的变形破坏；也难以完成可靠而经济的基坑设计，因为这里存在着许多不确定因素，通过施工时对整个基坑工程系统的监测，可以掌握其变化的态势，利用监测信息的反馈分析，就能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时，可作出预警，及时采取措施，保证施工和环境的安全；当安全储备过大时，可及时修改设计，削减围护措施，通过反分析，可修改设计模型，调整计算参数，总结经验，提高设计与施工水平。
　　结束语
　　在深基坑支护工程中,由于设计不合理,或施工不当,或自然灾害等原因,经常发生基坑垮坍、建筑物及路面塌陷或开裂、基底隆起等等工程事故,直接影响施工进度和工程造价,甚至危及人们的生命财产安全。所以在施工中应加强安全教育,重视安全检查工作。且在施工中遵循有关规范和设计要求,狠抓事故隐患管理工作,加强安全教育,重视安全检查等工作,是实现深基坑安全生产工作的根本。