深基坑支護(hù)方案優(yōu)化研究

隨浩 李明 孫曉滿 王紫騰 楊金鵬 吳國(guó)瑋

摘 要：本文以長(zhǎng)春市臨河街南延長(zhǎng)線與天澤大路交匯管廊工程為例，從傳統(tǒng)支護(hù)工程出發(fā)，對(duì)基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)、施工進(jìn)行研究，并對(duì)施工過(guò)程中的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)主要類(lèi)型選用、支護(hù)方案優(yōu)選原則、深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)主要類(lèi)型、風(fēng)險(xiǎn)等信息進(jìn)行研究，為支護(hù)方案設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：深基坑;技術(shù)現(xiàn)狀;支護(hù)體系

文章編號(hào)：2095-4085（2020）05-0036-02

1 基坑發(fā)展背景與技術(shù)現(xiàn)狀1.1 發(fā)展背景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力增強(qiáng)、科技水平進(jìn)步，人們逐漸把目光轉(zhuǎn)向地下空間，各個(gè)城市開(kāi)始建設(shè)大型的地下停車(chē)場(chǎng)、地下商場(chǎng)等，地下工程在建筑行業(yè)開(kāi)始嶄露頭角。在當(dāng)前國(guó)內(nèi)外基坑工程中都普遍存在場(chǎng)地緊湊、工程距離近、綜合性強(qiáng)、開(kāi)挖深度大、規(guī)模和尺寸大等特點(diǎn)。但因深基坑支護(hù)工程是臨時(shí)工程，過(guò)多耗資會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失，不利于工程后期建設(shè)。

1.2 技術(shù)現(xiàn)狀

1.2.1 國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)外許多國(guó)家都慢慢開(kāi)始著手制定指導(dǎo)基坑開(kāi)挖、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工的相關(guān)法規(guī)。除了明挖、暗挖、盾構(gòu)和沉管等開(kāi)挖方法之外，國(guó)外的技術(shù)也在不斷創(chuàng)新發(fā)展。大直徑鉆孔灌注樁（最大直徑已發(fā)展至4m，深度達(dá)150m）、人工挖孔樁（直徑已發(fā)展至8m，深度達(dá)40m）、新式靜載荷試樁法、地下連續(xù)墻。還有一些其他的相關(guān)技術(shù)，如非置換型（即不取土的）大直徑樁和非置換型SMW工法地下墻。

1.2.2 國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)地下空間建設(shè)發(fā)展迅速并逐步取得一定成就，甚至部分技術(shù)已經(jīng)超越國(guó)外現(xiàn)有的，紅旗渠“工二代”李江福針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境（鄭東新區(qū)商務(wù)中心工程，框剪33層，地下基底開(kāi)挖深度近20m）研究出了一種新的技術(shù)——復(fù)合土釘墻基坑支護(hù)方法，這個(gè)方法僅在資金上就省下了上百萬(wàn)元。然而，我國(guó)目前的深基坑支護(hù)技術(shù)仍有不足之處，有的現(xiàn)場(chǎng)施工沒(méi)有充分考慮空間效應(yīng)，這很容易為現(xiàn)場(chǎng)施工后期留下安全隱患，故深基坑邊坡坍塌現(xiàn)象在施工設(shè)計(jì)中不可不防。

2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)主要類(lèi)型

2.1 排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一種基本結(jié)構(gòu)，在工程建設(shè)中應(yīng)用比較廣泛。排樁支護(hù)可分為柱列式、連續(xù)式和組合式。不同的支護(hù)類(lèi)型可以適用于不同環(huán)境。柱列式：地下水為相對(duì)較低時(shí)土體較容易形成土拱，一般采用先鉆孔，然后灌注適量混凝土或挖孔樁的方法。連續(xù)式：在軟土中不易形成土拱，在該種土體中采用排列緊密的鋼性質(zhì)或者鋼筋混凝土樁。組合式支護(hù)方式相對(duì)前兩種方法比較繁瑣，適用于松軟、地下水水位較高的土體。施工時(shí)需水泥先進(jìn)行攪拌，然后制成防滲墻應(yīng)用于支護(hù)結(jié)構(gòu)中。

2.2 地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)

施工時(shí)利用挖槽機(jī)械沿著規(guī)定軸線挖出若干較窄，較深的槽，通過(guò)多種工序做成鋼筋混凝土墻，從而起到擋水、防水、擋土的效果。這種支護(hù)方式應(yīng)用于施工要求較高的工程中。該種結(jié)構(gòu)具有較高的穩(wěn)定性，對(duì)周?chē)h(huán)境和建筑影響較小，適用于城市地鐵等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。隨著技術(shù)發(fā)展，新材料的問(wèn)世，地下連續(xù)墻逐漸發(fā)展成為主體結(jié)構(gòu)，從而極大提高材料的利用率以及經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)

該種支護(hù)方式是在天然基礎(chǔ)上進(jìn)行加固處理，效率高，周期短。但施工有一定局限性，施工作業(yè)時(shí)需要放坡，對(duì)工作條件有一定要求，費(fèi)用較小，對(duì)周?chē)h(huán)境影響比較小。施工全過(guò)程需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防止意外情況發(fā)生。處于地下水較多的地區(qū)土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)不能作為擋水結(jié)構(gòu)。

3 支護(hù)方案優(yōu)選原則

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇要綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境、范圍、地下水情況、附近建筑物對(duì)基坑支護(hù)的影響、地下管廊管線的分布及支護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力、施工情況、基坑施工全過(guò)程的應(yīng)力變化、支護(hù)結(jié)構(gòu)本身可能產(chǎn)生的變形等多個(gè)方面的因素。諸多元素都是多可能多選擇的，根據(jù)目前情況很難用最低造價(jià)的單目標(biāo)優(yōu)化準(zhǔn)則來(lái)對(duì)此做出評(píng)價(jià)。

4 深基坑支護(hù)工程要求

4.1 安全要求

深基坑支護(hù)工程是集土力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程和工程地質(zhì)等多學(xué)科于一體的綜合性很高的現(xiàn)代化工程?；庸こ探ㄔO(shè)受周?chē)h(huán)境影響大，不同城市不同環(huán)境工程地質(zhì)條件不同，深基坑強(qiáng)度也會(huì)有很大差異，盲目進(jìn)行基坑開(kāi)挖風(fēng)險(xiǎn)性非常大，稍有差錯(cuò)可能會(huì)給個(gè)人和集體帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生不良社會(huì)影響甚至?xí)＜吧踩?。工程施工首要保證安全第一。無(wú)論是設(shè)計(jì)還是施工都要符合規(guī)范要求，充分考慮工程地質(zhì)條件、氣候環(huán)境和周?chē)h(huán)境帶來(lái)的影響，為保證安全要將危險(xiǎn)指數(shù)降到最低。

4.2 盡量減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

基坑開(kāi)挖對(duì)地上地下已有管廊、建筑物和環(huán)境影響都非常大?；娱_(kāi)挖可能會(huì)使土體發(fā)生變形，不僅有潛在危險(xiǎn)還破壞生態(tài)環(huán)境。因此，要對(duì)基坑周?chē)ㄖ锖蜕鷳B(tài)環(huán)境根據(jù)具體要求進(jìn)行保護(hù)。隨著近幾年人們保護(hù)環(huán)境的意識(shí)不斷提高，未來(lái)基坑建設(shè)不僅要進(jìn)行單一的加固處理，還要對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行勘測(cè)并加以保護(hù)。

4.3 方案符合經(jīng)濟(jì)效益要求

基坑支護(hù)屬于臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，所以在保證穩(wěn)固的同時(shí)要盡量減少對(duì)周?chē)ㄖ锏挠绊?，以減小經(jīng)濟(jì)損失。如果一個(gè)工程其基礎(chǔ)建設(shè)和基坑開(kāi)挖嚴(yán)重超過(guò)預(yù)算，則會(huì)導(dǎo)致后續(xù)建設(shè)很難完成，當(dāng)建設(shè)基金不足時(shí)就存在著一定的安全隱患。在基坑建設(shè)之前要對(duì)所有費(fèi)用進(jìn)行預(yù)算來(lái)保證經(jīng)濟(jì)效益最大化。

5 結(jié) 語(yǔ)

深基坑支護(hù)工程屬于臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)在整個(gè)工程中起著決定性作用，設(shè)計(jì)好壞和工程施工進(jìn)度快慢與造價(jià)高低息息相關(guān)。隨著深基坑支護(hù)工程的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，基坑支護(hù)方案也在不斷，趨于完整化、具體化、可靠化。影響基坑支護(hù)選型的因素復(fù)雜多樣，這些因素相互影響，要想做到面面俱到，確定深基坑最優(yōu)方案，今后應(yīng)該加深對(duì)這些因素的進(jìn)一步研究，找出主要影響因素以及各種因素之間的關(guān)系，從而確定出一套實(shí)用性、合理性、科學(xué)性強(qiáng)的深基坑支護(hù)工程綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇體系。

參考文獻(xiàn)：

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通訊作者：李明（1981—），男，漢族，吉林長(zhǎng)春人，博士，博士后。研究方向：地下空間開(kāi)發(fā)利用。

基金項(xiàng)目：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2018年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目：《吉林地區(qū)城市綜合管廊安全覆土厚度研究》（編號(hào)： 2018-K4-021）;吉林建筑大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助《深基坑支護(hù)模型的總體設(shè)計(jì)》（201910191067）。