深基坑工程設(shè)計問題與實踐研究范文

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一、基坑工程設(shè)計

（1）設(shè)計深度

設(shè)計深度方面要從以下兩個方面考慮：第一個方面要在確定基坑支護(hù)方案時，對基坑的地質(zhì)條件進(jìn)行充分的調(diào)查分析，協(xié)調(diào)好每一個環(huán)節(jié)，使支護(hù)方案的實施達(dá)到最佳的效果，同時還要達(dá)到系統(tǒng)的最優(yōu)值；另一方面在基坑工程施工的過程中，要檢測支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)信息對方案進(jìn)行修改，這樣才能夠達(dá)到是動態(tài)的設(shè)計效果。

（2）設(shè)計計算

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算依賴于極限平衡的理論，但是在實際的施工當(dāng)中支護(hù)結(jié)構(gòu)所受到的應(yīng)力不是理論值，在設(shè)計計算的實踐中證明，按照極限平衡理論的支護(hù)計算雖然滿足理論上的要求，但是在實際中還是會有一定的誤差，主要是因為在深基坑工程中主要是一種靜態(tài)的設(shè)計，而在實際的施工中是一種動態(tài)的過程，地質(zhì)土壤具備蠕變性，所以隨著時間的推移，會降低土壤的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，所以在設(shè)計計算中一定要注意這個問題。

二、基坑支護(hù)的類型及設(shè)計要求

1.功能分類

在建筑群體比較集中的地方都會對地下的建筑進(jìn)行施工，一般都會使用基坑工程，但是基坑工程在施工的過程中回收到深度以及周圍建筑的影響，所以基坑的支護(hù)措施必不可少。傳統(tǒng)的支護(hù)措施比較簡單，采用的是鋼板樁加井點(diǎn)降水的方法，但是只能夠滿足一般的基坑深度，對于深基坑就不能夠滿足了，近幾年隨著基坑深度的增加，對支護(hù)技術(shù)也有了更高的要求，按照功能的分類有以下幾種：（1）擋土系統(tǒng)。主要采用的結(jié)構(gòu)包括鋼板樁、深層水泥攪拌站以及地下連續(xù)墻等，主要的功能就是在基坑工程施工的過程中阻擋坑外土的壓力，增加其穩(wěn)定性。（2）擋水系統(tǒng)。主要采用的旋噴樁、鎖扣鋼板樁以及壓密注漿等方法，在基坑工程施工的過程中可以阻擋外界的滲水。（3）支撐系統(tǒng)。一般采用鋼筋混凝土內(nèi)支撐、剛與鋼筋混凝土組合的支撐等，在基坑施工中主要的作用就是限制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移。

2.支護(hù)類型

常見的深基坑支護(hù)類型主要有以下幾種。（1）鋼板樁支護(hù)。主要的組成材料是熱軋型鋼制成的，由于施工簡單所以被廣泛的應(yīng)用于擋土和擋水中。但是使用鋼板樁對施工相鄰的地基會產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，所以在人口密集、建筑密度大的地方不使用該種支護(hù)方法。主要的特點(diǎn)就是施工方便、周期短，缺點(diǎn)是不能再水位高的地方直接使用，必須采取隔水或者降水的措施。（2）深層攪拌水泥土圍護(hù)墻支護(hù)。該種支護(hù)方法的主要做法就是講土和水泥漿在深層攪拌機(jī)中強(qiáng)行的攪拌，然后生成連續(xù)搭接的水泥土狀加固體擋墻。這種支護(hù)方式比較經(jīng)濟(jì)劃算，而且在施工中沒有任何的噪音，對環(huán)境的污染少。特別是在長度大的基坑中，可以采用起拱的方式限制位移過大。深層攪拌水泥土圍護(hù)墻支護(hù)的基坑開挖的深度不能超過6m，否則效果就能夠達(dá)到最佳。（3）地下連續(xù)墻。主要適用于地下水位以及復(fù)雜的施工環(huán)境當(dāng)中，具備了良好的防滲功能，在混凝土澆筑中一定要對質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。混凝土在澆筑的時候應(yīng)該注意礦物原料的離析，在混凝土不斷被攪拌的時候達(dá)到飽和點(diǎn)就應(yīng)該被澆筑到模型里，對于混凝土的澆筑高度也是有相應(yīng)的要求，一般不超過2m用漏斗或者料斗進(jìn)行澆筑，如果太高則采取有用斜槽或者串筒的方式進(jìn)行澆筑，這樣不會影響澆筑效果。在澆筑的過程中應(yīng)該連續(xù)進(jìn)行，盡量避免間歇澆筑，如果有特殊情況盡量縮短間歇的時間間隔，一般有規(guī)定的時間間隔，在間歇的澆筑時，應(yīng)等到前一層混凝土已經(jīng)凝固了，然后再繼續(xù)澆筑。

3.設(shè)計要求

在建筑中基礎(chǔ)的施工技術(shù)包括土方開挖、現(xiàn)澆混凝土、基坑的支護(hù)等，工作，所以建筑的基礎(chǔ)施工是整個建筑中的重點(diǎn)工程。其施工周期也較長，占總工期的30%～40%左右。在《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》中明確的提出，對于基礎(chǔ)埋置高度有不同的要求，埋置樁基時要占總建筑高度的1/15，埋置天然地基時占總建筑高度的1/12，要注意不能將樁長算在埋置深度中。由于建筑的施工地點(diǎn)一般是城市的密集場所，施工場地比較狹窄。所以要對周圍建筑以及市政工程設(shè)施要有嚴(yán)格的安全保護(hù)措施，同時在施工中要對基坑的穩(wěn)定和位移不能出現(xiàn)任何的差錯，而基坑工程在施工建設(shè)中不屬于長期的工程。對于深基坑的開挖和支護(hù)，在施工中的危險性比較高，涉及到的專業(yè)知識強(qiáng)，力學(xué)強(qiáng)度與位移的問題都要有很好的把握，同時還要解決土力強(qiáng)度與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互影響的問題，如果這些問題在施工中不能夠有精準(zhǔn)的計算，就會造成施工設(shè)計出現(xiàn)問題，很容易造成基坑的工程事故。在基坑深度超過5m以上的工程，就要采取專項的施工方案，對于邊坡支護(hù)和底下降水有特殊的要求，在經(jīng)過施工專家組的許可得到審核通過后才能夠進(jìn)行下一步的施工項目。

三、結(jié)合實踐分析深基坑工程與支護(hù)中的設(shè)計難點(diǎn)及建議

某建筑工程建筑面積約40500m2，層數(shù)為26層。該建筑是一座辦公大樓，主體高層建筑為單元式辦公間，一至五層為集中辦公空間和服務(wù)設(shè)施，北側(cè)群房（三層）為商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，地下兩層為設(shè)備間和停車庫。該基坑擬設(shè)計為二層地下室，基坑周長300多米，呈北窄南寬的不規(guī)則形狀，基坑深度為：11.0m。由于該建筑地區(qū)的大部分已經(jīng)被開挖，所以形成了陡坡，地面差比較大，地面高程介于41.01～46.46m，地貌類型屬渾河沖積階地，地層主要以砂石層為主。

1.工程特點(diǎn)、難點(diǎn)分析

本工程基坑面積大、開挖深度深，支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇要根據(jù)現(xiàn)此昂的實際情況優(yōu)先選擇；護(hù)坡樁施工要經(jīng)過厚度較大的砂層，所以在施工的過程中可能比較麻煩；本基坑的西側(cè)道路，距本基坑距離約5.46m，南側(cè)道路，距基坑約10.45m；周邊環(huán)境的保護(hù)要求較高。

2.基坑支護(hù)方案優(yōu)選

由于在施工前的勘察，改基坑開挖的難度比較大，使用傳統(tǒng)的土釘墻等支護(hù)方試安全系數(shù)較低，難以控制邊坡變形，所以為了保證工程的質(zhì)量，為應(yīng)該采用樁+錨的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。同時由于場地的地層成分大部分為砂石層，所以施工進(jìn)度會比較慢。在護(hù)坡樁成孔時，壓灌砼可預(yù)防塌孔現(xiàn)象，并能進(jìn)行水下灌注混凝土。錨桿施工傳統(tǒng)的做法是采用“丟桿法”，即用地質(zhì)鉆桿作為鉆具同時也是錨桿體，這種施工方法成本較高。本設(shè)計中采用水泥土地錨工藝，在成功決砂層中成孔易塌孔，一次性下入鋼鉸線的同時可一次性完成注漿，不僅提高了工作的效率，且大大降低了工程成本。除此之外，為了保證邊坡的穩(wěn)定，鄰近建筑物不受基坑開挖的影響，從整體的布局出發(fā)，計采用雙支點(diǎn)排樁+素噴混凝土的聯(lián)合支護(hù)體系，排樁采用超流態(tài)混凝土鉆孔壓灌樁，錨桿采用加筋水泥土地錨，樁間土素噴混凝土。

3.深基坑開挖前

深基坑開挖前要準(zhǔn)備好相應(yīng)的施工方案，然后對相關(guān)的措施進(jìn)行全面的檢查，特備是構(gòu)筑物以及地下管線等重要部分的保護(hù)措施要落實到位。同時深基坑施工單位要加強(qiáng)對現(xiàn)場施工的管理，按照審定的專項施工技術(shù)進(jìn)行施工，并對現(xiàn)場的施工情況進(jìn)行動態(tài)的監(jiān)控。要注意在深基坑坑頂周邊在基坑深度的兩倍距離以內(nèi)，不能夠設(shè)置職工的住宿場所和設(shè)備的停留場所，確保施工的安全。如果深基坑要進(jìn)行加固處理，要將加固的方案經(jīng)過專家審定之后才能偶實施。

4.開挖與支護(hù)施工

高層建筑的不斷發(fā)展使基坑深度不斷增大，導(dǎo)致邊坡月越來越陡立，大到90°，但是在目前的邊坡穩(wěn)定計算的取值范圍都是在60°左右的數(shù)值，所以與現(xiàn)在的陡立邊坡受力狀態(tài)存在很大的差異。同時在邊坡開挖的過程中，將土體中的三向作用力受到破壞。如果基坑的開挖附近是一個高能區(qū)，在開挖的過程中能量就會轉(zhuǎn)換，一部分就作為了土壤的變形動力。對于邊坡角度為90°的情況，不能夠一次開挖的深度太大，這樣會造成能力集中散失，很可能會出現(xiàn)塌方的現(xiàn)象，所以在基坑施工的過程中必須要對開挖面的長度與寬度進(jìn)行理論的計算，然后設(shè)計出最佳的支護(hù)措施，做好預(yù)防工作。最好的方法就是分層分段的開挖并進(jìn)行支護(hù)，這樣可以將邊坡的能量逐漸的散發(fā)出去，所以使用分層分段的開挖并支護(hù)的方式可以將能量慢慢的釋放出去，對于穩(wěn)定坡面有著很大的作用。

5.深基坑開挖或支護(hù)工程完成后的檢驗

在深基坑工程或者支護(hù)工程完成后必須要經(jīng)過監(jiān)理單位對基坑工程進(jìn)行細(xì)致的驗收，包括其穩(wěn)定性與時效性，并在驗收時提供可參考性的意見，然后將驗收的信息上報到安全監(jiān)督管理部門，如果合格后才能夠進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)的施工，施工單位就要對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在滿足抗浮要求的同時及時進(jìn)行基坑的回填工作，不能長時間的將基坑暴露出來。

總而言之，在我國高層建筑工程的施工技術(shù)得到了很大的提升，但是在深基坑工程設(shè)計中還是存在很大的問題基坑工程是建筑工程的重要做成部分，對整個建筑的質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用，良好的基坑支護(hù)技術(shù)也是整個工程順利進(jìn)行的前提和保障，所以要引進(jìn)國外先進(jìn)的施工技術(shù)和理論，并結(jié)合我國建筑的實踐經(jīng)驗，制定出高標(biāo)準(zhǔn)的基坑工程建筑施工技術(shù)準(zhǔn)則，同時采取科學(xué)的管理制度，定能推動我國建筑行業(yè)快速、穩(wěn)定的發(fā)展。

作者：段勝利單位：中國中鐵隧道集團(tuán)四處有限公司