馬 冉

(秦皇島市恒勝建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 秦皇島 066000)

1 基坑支護(hù)的類型及其特點和適用范圍

1.1 放坡開挖。適用于周圍場地開闊，周圍無重要建筑物，只要求穩(wěn)定，位移控制五嚴(yán)格要求，價錢最便宜，回填土方較大。

1.2 深層攪拌水泥土圍護(hù)墻。深層攪拌水泥土圍護(hù)墻是采用深層攪拌機(jī)就地將土和輸入的水泥漿強(qiáng)行攪拌,形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。水泥土圍護(hù)墻優(yōu)點:由于一般坑內(nèi)無支撐,便于機(jī)械化快速挖土;具有擋土、止水的雙重功能;一般情況下較經(jīng)濟(jì);施工中無振動、無噪音、污染少、擠土輕微,因此在鬧市區(qū)內(nèi)施工更顯出優(yōu)越性。水泥土圍護(hù)墻的缺點:首先是位移相對較大,尤其在基坑長度大時,為此可采取中間加墩、起拱等措施以限制過大的位移;其次是厚度較大,只有在紅線位置和周圍環(huán)境允許時才能采用,而且在水泥土攪拌樁施工時要注意防止影響周圍環(huán)境。

1.3 高壓旋噴樁。高壓旋噴樁所用的材料亦為水泥漿,它是利用高壓經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥土加固體,相互搭接形成排樁,用來擋土和止水。高壓旋噴樁的施工費用要高于深層攪拌水泥土樁,但其施工設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動性強(qiáng)、占地少,并且施工機(jī)具的振動很小,噪音也較低,不會對周圍建筑物帶來振動的影響和產(chǎn)生噪音等公害,它可用于空間較小處,但施工中有大量泥漿排出,容易引起污染。對于地下水流速過大的地層,無填充物的巖溶地段永凍土和對水泥有嚴(yán)重腐蝕的土質(zhì),由于噴射的漿液無法在注漿管周圍凝固,均不宜采用該法。

1.4 槽鋼鋼板樁。這是一種簡易的鋼板樁圍護(hù)墻,由槽鋼正反扣搭接或并排組成。槽鋼長6～8m,型號由計算確定。其特點為:槽鋼具有良好的耐久性,基坑施工完畢回填土后可將槽鋼拔出回收再次使用;施工方便,工期短;不能擋水和土中的細(xì)小顆粒,在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水措施;抗彎能力較弱,多用于深度≤4m的較淺基坑或溝槽,頂部宜設(shè)置一道支撐或拉錨;支護(hù)剛度小,開挖后變形較大。

1.5 鋼筋混凝土板樁。鋼筋混凝土板樁具有施工簡單、現(xiàn)場作業(yè)周期短等特點,曾在基坑中廣泛應(yīng)用,但由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法,振動與噪音大,同時沉樁過程中擠土也較為嚴(yán)重,在城市工程中受到一定限制。此外,其制作一般在工廠預(yù)制,再運至工地,成本較灌注樁等略高。但由于其截面形狀及配筋對板樁受力較為合理并且可根據(jù)需要設(shè)計,目前已可制作厚度較大 (如厚度達(dá)500mm以上)的板樁,并有液壓靜力沉樁設(shè)備,故在基坑工程中仍是支護(hù)板墻的一種使用形式。

1.6 鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁圍護(hù)墻是排樁式中應(yīng)用最多的一種,在我國得到廣泛的應(yīng)用。其多用于坑深7～15m的基坑工程,在我國北方土質(zhì)較好地區(qū)已有8～9m的臂樁圍護(hù)墻。鉆孔灌注樁支護(hù)墻體的特點有:施工時無振動、無噪音等環(huán)境公害,無擠土現(xiàn)象,對周圍環(huán)境影響小;墻身強(qiáng)度高,剛度大,支護(hù)穩(wěn)定性好,變形小;當(dāng)工程樁也為灌注樁時,可以同步施工,從而施工有利于組織、方便、工期短;樁間縫隙易造成水土流失,特別時在高水位軟粘土質(zhì)地區(qū),需根據(jù)工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題;適用于軟粘土質(zhì)和砂土地區(qū),但是在砂礫層和卵石中施工困難應(yīng)該慎用;樁與樁之間主要通過樁頂冠梁和圍檁連成整體,因而相對整體性較差,當(dāng)在重要地區(qū),特殊工程及開挖深度很大的基坑中應(yīng)用時需要特別慎重。

1.7 地下連續(xù)墻。通常連續(xù)墻的厚度為600mm、800mm、1000mm，也有厚達(dá) 1200mm的，但較少使用。地下連續(xù)墻剛度大，止水效果好，是支護(hù)結(jié)構(gòu)中最強(qiáng)的支護(hù)型式，適用于地質(zhì)條件差和復(fù)雜，基坑深度大，周邊環(huán)境要求較高的基坑，但是造價較高，施工要求專用設(shè)備。

1.8 土釘墻。土釘墻是一種邊坡穩(wěn)定式的支護(hù),其作用與被動的具備擋土作用的上述圍護(hù)墻不同,它是起主動嵌固作用,增加邊坡的穩(wěn)定性,使基坑開挖后坡面保持穩(wěn)定。土釘墻主要用于土質(zhì)較好地區(qū),我國華北和華東北部一帶應(yīng)用較多,目前我國南方地區(qū)亦有應(yīng)用,有的已用于坑深10m以上的基坑,穩(wěn)定可靠、施工簡便且工期短、效果較好、經(jīng)濟(jì)性好、在土質(zhì)較好地區(qū)應(yīng)積極推廣。

1.9 SMW工法。SMW工法亦稱勁性水泥土攪拌樁法,即在水泥土樁內(nèi)插入H型鋼等(多數(shù)為H型鋼,亦有插入拉森式鋼板樁、鋼管等),將承受荷載與防滲擋水結(jié)合起來,使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻。SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)特點主要為:施工時基本無噪音,對周圍環(huán)境影響小;結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠,凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場合都可使用,特別適合于以粘土和粉細(xì)砂為主的松軟地層;擋水防滲性能好,不必另設(shè)擋水帷幕;可以配合多道支撐應(yīng)用于較深的基坑;此工法在一定條件下可代替作為地下圍護(hù)的地下連續(xù)墻,在費用上如果能夠采取一定施工措施成功回收H型鋼等受拉材料;則大大低于地下連續(xù)墻,因而具有較大發(fā)展前景。

1.10 基坑支護(hù)選型小結(jié)?；又ёo(hù)型式的合理選擇，是基坑支護(hù)設(shè)計的的首要工作，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，周邊環(huán)境的要求及不同支護(hù)型式的特點、造價等綜合確定。一般當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好，周邊環(huán)境要求較寬松時，可以采用柔性支護(hù)，如土釘墻等；當(dāng)周邊環(huán)境要求高時，應(yīng)采用較剛性的支護(hù)型式，以控制水平位移，如排樁或地下連續(xù)墻等。同樣，對于支撐的型式，當(dāng)周邊環(huán)境要求較高地質(zhì)條件較差時，采用錨桿容易造成周邊土體的擾動并影響周邊環(huán)境的安全，應(yīng)采用內(nèi)支撐型式較好；當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件特別差，基坑深度較深，周邊環(huán)境要求較高時，可采用地下連續(xù)墻加逆作法這種最強(qiáng)的支護(hù)型式?；又ёo(hù)最重要的是要保證周邊環(huán)境的安全。

2.基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)可靠性分析及其計算方法

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括支護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)兩部分。使用較多的支護(hù)結(jié)構(gòu)為灌注樁和地下連續(xù)墻。因灌注樁間距較小而形成的空間效應(yīng)和擠土效應(yīng)等，可以把灌注樁簡化成墻體結(jié)構(gòu)計算。依據(jù)上文，進(jìn)行深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)可靠度計算，必須首先找出深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)。深基坑主要支護(hù)形式內(nèi)支撐基坑的破壞現(xiàn)象主要為：墻體折斷或支撐軸力過大而破壞或產(chǎn)生危險的大變形；產(chǎn)生很大的圍護(hù)墻踢腳變形；擋墻整體滑移破壞；支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和地面塌陷；坑底土體產(chǎn)生塑性流動而產(chǎn)生隆起；坑底突涌破壞；管涌破壞；圍護(hù)墻的四周向坑內(nèi)傾倒破壞?？梢?，對于深基坑結(jié)構(gòu)的失效，主要由以下兩方面起控制作用：（1）深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，包括支護(hù)結(jié)構(gòu)因受彎而失穩(wěn)、折斷、支護(hù)結(jié)構(gòu)或支撐結(jié)構(gòu)等的強(qiáng)度破壞等；（2）深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，包括整體滑移破壞、基坑底部土體隆起、地基沉降造成現(xiàn)場和周圍環(huán)境的損害、坑底管涌或流土等。

通過對近年來國內(nèi)基坑事故調(diào)查分析，變形控制的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其強(qiáng)度控制，權(quán)重較大。因此，在不考慮自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的失效模式主要為：整體滑移破壞以及滑動破壞、傾覆破壞、基坑底部隆起、坑底管涌以及周圍沉降破壞。

計算深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)可靠度的步驟為:（1）,對土性進(jìn)行空間折減，計算其空間性質(zhì)參數(shù)；（2）使用隨機(jī)有限元方法確定基坑在任一時刻的應(yīng)力及應(yīng)變；（3）進(jìn)行離散并進(jìn)行隨機(jī)變量以及過程的當(dāng)量正態(tài)化；（4）找出主要失效模式，并計算每主要失效模式的可靠指標(biāo)及失效模式之間的相關(guān)系數(shù)；（5）計算串聯(lián)結(jié)構(gòu)的可靠度及失效概率。

用上述方法計算量較少，功能函數(shù)易得，理論清晰，且隨機(jī)變量較易控制，對后期優(yōu)化設(shè)計以及監(jiān)測方案的提出，均有相當(dāng)?shù)膸椭?/p>

結(jié)語：基坑支護(hù)是一種特殊的結(jié)構(gòu)方式，具有很多的功能。不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于不同的水文地質(zhì)條件，因此，要根據(jù)具體問題，具體分析，從而選擇經(jīng)濟(jì)適用的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

[1]王志新,卜曉翠.深基坑支護(hù)的設(shè)計與施工[J].山西建筑,2007.

[2]JGJ120299,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]張錦屏.基坑工程的特點和若干問題分析[J].低溫建筑技術(shù),2003.