沈金華

中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司，上海 200063

深基坑支護(hù)技術(shù)船塢建設(shè)中的應(yīng)用

沈金華

中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司，上海 200063

本文結(jié)合實(shí)際的水利工程項(xiàng)目，研究了深基坑支護(hù)技術(shù)船塢建設(shè)中的應(yīng)用。在指出深基坑支護(hù)方案的分類基礎(chǔ)上，研究了支護(hù)方案的選擇并且對(duì)深基坑穩(wěn)定分析方法進(jìn)行了探索。

深基坑支護(hù)；船塢建設(shè)；深基坑穩(wěn)定分析

深基坑支護(hù)技術(shù)是由于建筑物放在較深的地下空間，基坑需要開挖，但基坑平面以外沒有足夠的空間供放坡之用或此空間內(nèi)存在鄰近建筑物、地下管線、運(yùn)輸?shù)缆返炔辉试S放坡而只能采用支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行垂直開挖的設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)。

本文結(jié)合筆者參與的位于上海市的中船長(zhǎng)興造船基地一期工程民船造船區(qū)1、2號(hào)船塢工程，簡(jiǎn)要分析深基坑支護(hù)技術(shù)船塢基地建設(shè)中的應(yīng)用。

1 工程簡(jiǎn)介

為實(shí)現(xiàn)成為世界第一造船大國及中船集團(tuán)成為世界第一大造船集團(tuán)的宏偉目標(biāo)，借上海市即將召開2010年世博會(huì)的契機(jī)，中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司（CSSC）將在位于上海市長(zhǎng)江口長(zhǎng)興島的南岸規(guī)劃建造世界最大的造船基地。

造船基地一期工程將主要用于江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司的搬遷。其中規(guī)劃民品至2015年實(shí)現(xiàn)年造船能力450萬載重噸，工程主要圍繞4座大型造船塢展開，其中1、2號(hào)塢并列布置，位于工程區(qū)內(nèi)的上游，3、4號(hào)塢并列布置，位于工程區(qū)內(nèi)的下游，距1、2號(hào)塢約2km。按照總體建設(shè)計(jì)劃，1、2號(hào)船塢區(qū)為工程的1號(hào)線，1、2號(hào)造船塢及其配套工程，包括1、2號(hào)塢主體結(jié)構(gòu)、水泵房、船塢圍堰、吊車道以及船塢區(qū)的變電站等。

本工程的二座船塢均為軟土地基上的特大型造船塢，船塢主體采用設(shè)排水減壓的輕型分離式結(jié)構(gòu)；塢口主體為樁基上的現(xiàn)澆整體“U”型鋼筋砼結(jié)構(gòu)；水泵房為樁基上的地下箱型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。塢口施工不設(shè)大圍堰，采用鋼板樁水上基坑圍護(hù)的施工方案。

2 深基坑支護(hù)技術(shù)船塢建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 深基坑支護(hù)方案選擇

基坑開挖的施工工藝一般有兩種: 放坡開挖(無支護(hù)開挖)和在支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下開挖(有支護(hù)開挖)。前者既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)，在空曠地區(qū)或周圍環(huán)境允許時(shí)能保證邊坡穩(wěn)定的條件，應(yīng)優(yōu)先選用。

深基坑采用何種支護(hù)型式，一方面要深刻認(rèn)識(shí)上述支護(hù)型式的特點(diǎn)，包括其合理性、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；另一方面要根據(jù)工程周圍環(huán)境、主體工程地下結(jié)構(gòu)型式、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，本著經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的原則進(jìn)行選擇。

2.1.1 基礎(chǔ)資料收集

為了選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)和合理地組織施工，需要對(duì)影響基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)資料，全面地進(jìn)行收集，并加以深入了解和分析。主要是收集3方面的資料：工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料;場(chǎng)地周圍環(huán)境及地下管線狀況;地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料。

2.1.2 支護(hù)方案的選擇

收集資料完成后，就根據(jù)各種支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)選擇支護(hù)方案。一般初選兩個(gè)以上方案進(jìn)行費(fèi)用估算，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度綜合考慮，最終選定安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)形式。由于深基坑施工的特殊性，施工過程中存在大量的不可預(yù)見因素，這些因素都從不同的角度對(duì)基坑的施工設(shè)計(jì)提出較高的要求，從而增加基坑工程的施工措施，影響基坑工程的費(fèi)用，因此選擇支護(hù)形式時(shí)應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)方面：

第一，基坑工程的設(shè)計(jì)施工首先要求確保安全，方便施工，同時(shí)盡可能降低工程費(fèi)用。基坑支護(hù)是基礎(chǔ)施工中一項(xiàng)臨時(shí)措施，不是永久性設(shè)施，因此設(shè)計(jì)的安全度不同于永久工程。但另一方面，深基坑施工和土方開挖，其難度和風(fēng)險(xiǎn)都很大，如無足夠的安全保證，其后果較為復(fù)雜和嚴(yán)重。

第二，基坑支護(hù)是為基礎(chǔ)施工服務(wù)的，因此在滿足安全原則下，又要強(qiáng)調(diào)盡量方便土方開挖和地下室工程施工，使綜合施工費(fèi)用最低。要解決好這個(gè)問題，關(guān)鍵是選擇好支護(hù)方案，設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行多方案比較，在安全和現(xiàn)場(chǎng)條件允許下，僅可能采用自立式支護(hù)、拉錨式支護(hù)、水平拱圈支護(hù)、錨桿支護(hù)或以上支護(hù)與內(nèi)支撐結(jié)合等方案，避免采用井格式支撐等密布復(fù)雜的支撐形式。

2.2 基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工內(nèi)容

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中首要任務(wù)就是選擇合適支護(hù)型式，然后進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析，根據(jù)計(jì)算分析進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)截面、支撐或錨桿尺寸、入土深度等。

2.2.1 整體穩(wěn)定性分析

采用圓弧滑動(dòng)法驗(yàn)算支護(hù)結(jié)構(gòu)和地基的整體抗滑動(dòng)穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)注意支護(hù)結(jié)構(gòu)一般有內(nèi)支撐或外錨拉結(jié)構(gòu)，墻面垂直的特點(diǎn)，不同于邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算的圓弧滑動(dòng)，滑動(dòng)面的圓心一般在擋墻上方，靠坑內(nèi)側(cè)附近，通過試算確定最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面和最小安全系數(shù)?？紤]內(nèi)支撐作用時(shí)，通常不會(huì)發(fā)生整體穩(wěn)定破壞，因此，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)，只設(shè)一道支撐時(shí)，需驗(yàn)算整體滑動(dòng)，對(duì)設(shè)置多道內(nèi)支撐時(shí)可不作驗(yàn)算。

2.2.2 基底抗隆起穩(wěn)定性分析

基底抗隆起穩(wěn)定性分析具有保證基坑穩(wěn)定和控制變形的重要意義，同時(shí)，由于基底抗隆起穩(wěn)定性支護(hù)墻體入土深度有著直接關(guān)系，因此確定合適的墻體入土深度就十分重要，既要保證不發(fā)生基底隆起，又要保證穩(wěn)定的基礎(chǔ)上盡量減小墻體入土深度。

基底抗隆起穩(wěn)定驗(yàn)算方法較多，常用的方法有:太沙基、隆起驗(yàn)算法、計(jì)及墻體抵抗彎矩的圓弧滑動(dòng)面抗隆起法。

2.2.3 抗管涌和抗承壓水驗(yàn)算

在地下位移較高地區(qū)基坑開挖以后，地下水形成水頭差，使地下水由高處向低處滲流。當(dāng)滲流力較大時(shí)，就有可能造成基坑底部的滲流或管涌穩(wěn)定性，故應(yīng)進(jìn)行抗管涌驗(yàn)算。當(dāng)基坑不透水層較薄，上覆土重不足以抵抗下部水壓時(shí)，基底就會(huì)隆起破壞，墻體就會(huì)失穩(wěn)，故應(yīng)進(jìn)行抗承壓水驗(yàn)算。

3 結(jié)論

作者從事工程施工多年，相信在未來的時(shí)間內(nèi)仍可能遇到關(guān)于深基坑支護(hù)問題。保證深基坑開挖安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理，并進(jìn)行技術(shù)改革、創(chuàng)新，對(duì)未來工作都具有重要的指導(dǎo)意義。目前基坑支護(hù)技術(shù)在我國尚處于發(fā)展階段，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法尚未完全統(tǒng)一，因此深基坑支護(hù)問題的研究將是長(zhǎng)期的、充滿活力的。

[1]楊光華，陸培炎.考慮施工過程的多撐或多錨式地下連續(xù)墻的增量計(jì)算法.廣東水利水電科學(xué)研究所，1993.

[2]陸海平.建筑工程施工新技術(shù).上海：上?？萍汲霭嫔?，1997.

[3]黃熙齡.高層建筑地下結(jié)構(gòu)及基坑支護(hù).北京：宇航出版社，1994.

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1674-6708（2010）23-0149-02