深基坑施工工.doc

深基坑支护现状及前景摘要：随着城市建筑用地的日趋紧张，大量的地下工程蓬勃发展，地下空间的开发规模越来越大，开挖深度也越越深，深基坑支护的需求日渐旺盛。本文介绍了深基坑支护的勘查、特点、控制要点和传统支护技术以及先进的深基坑支护体系，指出了目前我国深基坑支护的现状及前景。关键词：深基坑、工程、支护技术随着国民经济的发展，房屋建筑的高度的日趋增加，根据构造及施工的要求，基坑埋深也逐渐增加，从而产生了大量的深基坑工程。尤其是90年代以后，地价、房价日益增加，大量超高层建筑应运而生，深基坑工程也朝着更大深度，更大规模的方向发展。就目前现状而言，大量的深基坑开挖都位于建筑密集区，所以即使深基坑工程作为临时工程，其技术复杂性却远胜于永久性的基础结构或上层结构，稍有不慎，不仅危及基坑本身安全而且还会殃及临近建筑物、道路桥梁及地下设施，造成巨大的损失。也正是由于深基坑工程不在永久性的工程的范围内，为了节约成本加快施工进度，施工单位往往会忽略深基坑支护的重要性，简单的认为只要基础工程完工时支护没有松垮便达到了深基坑支护的要求，更有甚者只是简单的挖个大坑，草草处理一下坑壁就完事，这种对深基坑支护不负责任的态度，导致在深基坑施工过程中事故频繁，不但未能节约开支反而延误了工期，造成巨大的经济损失。一基坑支护工程勘查为了能够正确的进行深基坑支护结构设计以及制定合理的支护施工方案，需要对工程所在地进行地质勘查、周围环境勘查、地下结构设计资料调查。1.地质勘查深基坑工程的地质勘查一般是为了得到以下信息：工程所在地的土体类别、土体性质基坑、回填土、暗河以及地下障碍物等的分布浅层滞水、潜水和基坑底部承压水埋藏情况，各土层水之间的动态变化及联系，土层的渗流特性以及产生管涌和流沙的可能性；深基坑支护结构设计和施工所必需的物理力学指标。2.周围环境勘查深基坑的开挖一般都会对周围临近的建（构）筑物、道桥、地下管道等设施产生一定的影响，这种影响应控制在一定的范围内，一旦超过则会影响周围建筑的正常使用，造成严重的后果，因此在深基坑施工中必需采取一定的措施控制这种不良影响。施工前对周围的环境的勘查应注意：周围建筑物的分布、上部结构形式于现状以及这些建筑的基础结构和埋深；深基坑附近地下水、燃气、电缆等的敷设状况以及对基坑开挖的影响程度；深基坑周围施工条件的调查，如施工现场交通运输条件，施工现场附近对施工所产生的噪音、建筑垃圾等有无限制等。3.地下结构设计资料调查主体工程的地下结构设计资料是基坑工程设计和施工的重要依据。因此在进行基坑设计和施工前，应充分了解地下结构的详尽资料，主体工程地下室的平面布置和结构形式是作为选用支护方案的主要参考资料；主体工程桩的位置布置图是作为围护墙和确立位置的重要技术资料；主体结构地下各层的布置和标高以及地面标高是确定基础开挖深度，选择支护方案、降水方案和开挖方案的重要依据。二基坑支护工程的特点深基坑支护工程有很多自身的特点，只有正确的认识到这些特点才能制定出正确的基坑支护设计方案，才能进行高效的施工。1. 深基坑支护体系安全储备小，具有较大的风险深基坑支护体系是有别于工程主体的临时结构，当地下室主体完工时，支护体系也就完成了使命。临时结构的安全储备相对于永久性结构会小很多，因此深基坑支护工程的风险较大，在深基坑支护工程施工过程中应加强监测，做好应急措施，在施工过程中防范为主，及时控制未能防止的险情，将损失降到最低。2. 深基坑支护工程具有很强的地域性岩土工程是地域性很强的工程，而岩土工程中的基坑工程地域性更强。不同的地质和水文条件使得基坑工程的差异很大，即使是同一地区的不同区域也会有或多或少的差别，基于基坑工程的地域性，深基坑支护体系的设计与开工都必需做到因地制宜，其他工程的经验可以借鉴，但是万不可照搬。3. 深基坑支护工程具有很强的个性深基坑支护工程的个性体现在它的设计还与相邻建、构筑物，地下管线等的设置以及周围场地条件有关，而每一个工程周围的环境条件都不尽相同，因此想要对深基坑支护结构允许变形规定统一的标准是不可能的。4深基坑支护工程综合性强深基坑工程需要同时用到岩土工程和结构工程的相关知识，而深基坑支护体系的设计则涉及土力学中的稳定、变形和渗流三个课题，三者融合在一起，需要综合分析处理。5.土压力的特点深基坑支护结构要承受土压力的作用，基坑支护结构承受的土压力一般介于动土压力（主动土压力或被动土压力）和静止土压力之间。目前，关于土压力的理论还不完善，土压力的计算方法在学术界和工程界的认识尚不一致，各地制定的相关规范还存在一定差异。三深基坑支护施工过程中的控制要点1.施工准备阶段的控制要点施工准备阶段的工作有设计管理、分包单位的选择、施工专项方案审定。在工程建设过程中设计过程是至关重要的，深基坑的支护也不例外，设计方案的合理性直接关系着深基坑支护的成败，在我国，深基坑支护工程还处于发展阶段，虽然深基坑支护设计日渐成熟，但是由于地质条件不明以及设计参数过多的原因使得深基坑支护设计工作的难度加大，成功的深基坑支护的设计方案应该是经济合理、安全可靠、技术可行的，目前国内在深基坑支护工程上的设计上的问题主要集中在不经调查盲目设计、参数取值错误、地下水处理不当、随意选取支护方案等方面，要改变这种状况首先要从设计人员入手，不但要加强设计人员对力学知识以及地基和基础等多学科的知识的学习，还要丰富其支护设计经验，使其充分了解当地的地质、水文条件等；其次，施工人员在施工前应对方案进行认真审核，加强与设计人员的沟通，通过沟通了解设计意图，从而有效的组织施工。基于深基坑支护工程的特殊性，施工队伍的选择显得格外重要，监理工程师应协助业主选择社会信誉好、技术力量强、施工经验丰富的施工单位，凭借施工单位的整体素质保障工程质量。施工专项方案是具体指导施工的重要文件，在施工准备阶段，施工专项方案的审核至关重要，深基坑支护方案中的审核内容主要有：施工平面图，基坑支护方式、开挖方式，降水措施，施工工期等。2.施工阶段的控制要点施工阶段是项目实施的的关键阶段，施工人员应根据当地地质、水文条件，结合当地深基坑支护工程的施工经验确定工程的关键项目，并制定突发事件的应急预案。深基坑支护工程是一项十分复杂的系统工程，包括挖土、挡土、围护、防水等环节，环环相扣，每个环节都很重要，任何一个环节出现失误都有可能导致施工中的事故发生，因此施工单位要严格按照预先制定的施工专项方案组织施工，并加强过程控制。在深基坑支护工程的全过程控制中深基坑周围土体止水效果的控制尤为重要，特别是当地下水位较高时，地下水给深基坑工程施工带来的危险程度是非常高的。地下水的来源（上层滞水、潜水、承压水、雨水及基坑周围的渗漏管道水）复杂，枯水期和丰水期的水位变化也会影响到地下水，所以在制定止水方案时应从深基坑工程的防水、降水和排水3个方面综合考虑，根据当地的地质资料深入分析地下水成因并结合深基坑周围环境。比如，对于周围有建筑物得基坑适合采用以堵为主，抽水为辅的控制方法，否则容易造成土体、水体的流失导致建筑物不均匀沉降，从而加大处理难度，延长了工期，反之，以降水为主。深基坑施工的质量问题实质上就是指深基坑支护结构是否会发生变形、沉降及水平位移或倾斜等，通过深基坑支护结构信息化管理可以有效地控制以上问题，防止深基坑支护结构的失败。所谓深基坑支护结构信息化管理是指安排专业施工监测人员对基坑现场及周围建筑物进行监测，及时对施工中可能出现的险情进行预报，及时采取有效的应对措施，确保工程安全。四基坑支护类型及适用范围深基坑支护方式种类繁多，具体的支护方案应根据工程所在地的水文、地质条件等综合考虑得出，接下来笔者就列表得出国内常用的几种支护结构形式及适用条件：类型支护形式特点适用条件地下连续墙利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护臂作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇筑适当的材料而形成一道具有防水、挡土和承重功能的连续的地下墙体施工振动小，噪音低；刚度大，可承受很大的土压力；防渗性能好，占地少，工效高、工期短、质量可靠、经济效益高但施工难度较大适用于城市施工；适合与逆做法施工；软弱的冲击地层、中硬的地层、密实的砂砾层都可用地下连续墙排桩土层锚杆支护在稳定土层钻孔、用水泥浆或水泥砂浆将钢筋与土体粘贴在一起拉结排桩挡土能与土体结合承受很大的压力，变形小，适应性强，不用大型机械，所需工作场地小，省钢材，费用低适用于难以采用支撑的大面积深基坑；不宜用于地下水多和松散软弱的土层排桩内支撑支护在排桩内设置型钢或钢筋混凝土水平支撑，用以支撑基坑侧壁进行挡土。受力合理，易于控制变形，安全可靠；但需要大量支撑材料，不便于在基坑内施工。适用于各种不易设置锚杆的较松软土层及软土地基水泥土墙支护是由水泥土桩相互搭接形成的格网状、壁状等形式的重力式挡土结构物。通常采用搅拌桩，亦可采用旋喷桩等。对周边影响小；自立式，无须支撑，开挖方便；隔水性能好，节省材料，造价低；但材料强度低，不适于支撑作用，墙体质量离散性较大适用于软土地区，如淤泥质土、含水量较高的黏土、粉质黏土、粉质土等，深度不宜超过6m。土钉墙或喷锚支护用土钉或预应力锚杆加固的基坑侧壁土体与喷射钢筋混凝土护面组成的支护结构施工设备简单，随基坑开挖逐层分段开挖作业，少占单独作业时间，施工效率高；不需单独占用场地，对相邻建筑物影响不大适用于地下水位低于开挖层或经过降水使地下水位低于开挖标高的；不适用与没有临时自稳能力的淤泥土层及软黏土钢板桩支护采用特制的型钢板桩，机械打入地下，构成一道连续的板墙作为挡土围护结构承载力高、刚度大、整体性好、锁扣紧密，适用于各种土质，搭设方便、施工快速、可回收利用，但需大量钢材，一次性投入过高1.基坑侧壁安全等级宜为二，三级；2.基坑深度10m；3.当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水措施或截水措施五基坑支护的主要先进技术我国的设计单位和施工企业是两个独立的子行业的现状造成了设计企业对施工企业的技术发展和新工艺了解不够，这就直接导致设计方案往往不能达到最优，而施工单位则无法完全领会设计意图致使不能发现不优方案。目前，我国90%以上的深基坑支护工程都使用的是上表所列的支护方案，而这些传统的支护技术相对于SMW工法、加劲桩、预应力装配式支撑支护结构等新技术造价偏高，施工空间狭小，工期长，能耗大，环境污染严重。总的来讲，目前我国的深基坑支护技术落后于先进的发达国家，日本、韩国及欧美国家对深基坑支护技术越来越多的要求环保、节能和低碳，越来越少的用到地下钢筋混凝土连续墙、钻孔灌注桩等传统技术更多的使用新型技术，从而实现钢材的重复利用，减少对水泥和混凝土的使用。1. SMW工法SMW（Soil Mixed Wall）工法就是型钢水泥土搅拌墙，是由日本成辛工业株式会社开发成功的一种在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入H型钢形成的复合挡土隔水结构，能够充分发挥水泥混合体和型钢的力学特性。这种支护结构施工时基本无噪音，结构强度可靠，防水防渗性能好，型钢水泥土搅拌围护结构在地下室完工后，可将H型钢取出回收再利用。因此SMW工法相较一般的围护形式而言不仅工期短，污染小而且能够节约社会资源，有效的避免了围护体在地下室完工后永久的遗留在地下成为地下障碍物。因此，大力推广运用SMW工法在大力提倡可持续发展的今天有着非常现实的作用。目前的SMW的施工深度均限制在30m以内，但随着基坑开挖深度的加大，对于更深的SMW工法的需求将越来越多。2. 旋喷搅拌加劲桩支护技术旋喷搅拌加劲桩支护是由加筋水泥土桩体和锚体构成的对土体的支护体系。它的形成过程是利用专用旋喷钻机按一定的角度在土体中成孔，在成孔同时通过旋喷机向土体喷射水泥浆，水泥浆与土体充分搅拌形成水泥土斜桩，在成孔搅拌同时将加筋体（钢铰线）带入桩体中。当达到设计深度时，将螺旋钻杆退出，从而形成加锚筋水泥土凝固体，即加筋水泥土斜锚桩，旋喷搅拌加劲桩通过自身或与传统的围护墙体（钢板桩、预制桩、地下连续墙等）组合成“人字形”、“门架式”、“复合式”等结构（如下图所示），形成一种重力锚固式的主动支护与加固体，从而有效地控制土体位移，提高土体的稳定性。 人字形支护结构 门架式支护结构复合式支护结构 常用旋喷搅拌加劲桩支护形式旋喷搅拌加劲桩技术相比传统的深基坑支护技术有以下特点：旋喷加劲桩施工作业所需空间不大，适用于各种地形和场地；由旋喷搅拌加劲桩代替内支撑，可降低围护结构造价30%左右，该技术使基坑内空旷，能够改善施工作业条件，缩短工期30%左右；旋喷搅拌加劲桩的锚拉力可通过张拉试验确定，每根锚筋体都可通过张拉锁定来检验其旋喷搅拌加劲桩的作用效果，由此确保施工质量和加固结构的安全度；旋喷搅拌加劲桩通过施加预拉力，有效地控制了支护结构的侧向位移。3. 预应力鱼腹梁钢结构支撑体系预应力鱼腹梁钢结构支撑支护体系简称IPS（Innovative Prestressed Support System）,是在预应力原理的基础上，通过大量的工程研究和实践应用开发出的一种先进的软土深基坑支护的内支撑结构。IPS支护结构将传统深基坑支撑体系的脆性破坏模式转变为了延性破坏模式，大大提高了支护结构的稳定性。该体系不仅改