魏利斌

摘 要：近年來(lái)，因城市道路、地鐵隧道、綜合管廊等工程的迅猛發(fā)展，基坑工程的規(guī)模與難度越來(lái)越大。特別是在城市的復(fù)雜環(huán)境中，基坑周邊復(fù)雜的相鄰建筑物以及地下管網(wǎng)等極大的增加了基坑支護(hù)的難度。在市政工程建設(shè)過(guò)程中，如何合理選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)，并依據(jù)基坑工程特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)成為當(dāng)前基坑工程亟待解決的重要問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：市政工程；基坑支護(hù)；結(jié)構(gòu)類型

1市政工程常用基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型

1.1放坡開(kāi)挖

由于放坡開(kāi)挖只對(duì)土質(zhì)的要求高，在技術(shù)方面的要求低，所以采用放坡開(kāi)挖施工成本相對(duì)較低。此外，對(duì)于放坡挖掘施工場(chǎng)地也有一定的要求，如果放坡的場(chǎng)地過(guò)小，不能滿足放坡所需要的面積，則不利于放坡施工的正常開(kāi)展。放坡的坡度是根據(jù)土質(zhì)的狀況、放坡周圍土體的荷載能力和施工技術(shù)、施工設(shè)備決定的，同時(shí)，放坡的坡度要滿足設(shè)計(jì)要求，確保基坑邊坡的穩(wěn)定性。

1.2土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

土釘墻是由天然土體通過(guò)土釘加固并與噴射混凝土面板相結(jié)合，形成一個(gè)類似于重力式的擋墻以此來(lái)抵抗墻后的土壓力，從而保持基坑邊坡的穩(wěn)定，這個(gè)擋墻就被稱為土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。土釘墻支護(hù)施工成本小、所需施工場(chǎng)地小。在利用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)前，要對(duì)施工區(qū)域周圍土體和環(huán)境進(jìn)行勘測(cè)，對(duì)勘測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以滿足工程的施工需求。

1.3排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是以某種樁型按隊(duì)列布置組成的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，多用于深基坑施工場(chǎng)地。通常由支護(hù)樁、支撐及防滲帷幕等組成。排樁可根據(jù)施工情況分為懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)、拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)。

懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)更適用于基坑深度不大或是坑底地質(zhì)條件較好的情況，否則，過(guò)大的設(shè)計(jì)內(nèi)力會(huì)導(dǎo)致樁頂位移不好控制或者配筋過(guò)大，從而增加基坑支護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)且不經(jīng)濟(jì)。拉錨式結(jié)構(gòu)適用于基坑周邊無(wú)其他建、構(gòu)筑物基礎(chǔ)的情況，否則錨桿可能會(huì)影響相鄰建、構(gòu)筑物而無(wú)法實(shí)施。內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)適用于地質(zhì)條件較差或支護(hù)內(nèi)力較大的情況，但其缺點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工組織有較大影響。

2深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的基本理論與方法

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算包括外力分析、內(nèi)力計(jì)算、基坑整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性、地基承載力、支護(hù)結(jié)構(gòu)及鄰近建構(gòu)筑物的變形等。近年來(lái)，隨著巖土力學(xué)理論的發(fā)展，研究者們提出了多種計(jì)算理淪和方法，歸納起來(lái)，其基本方法大致包括極限平衡法、彈性抗力法、數(shù)值計(jì)算法三類。

極限平衡法是在經(jīng)典土壓力理論的基礎(chǔ)上形成的，極限平衡理論認(rèn)為當(dāng)巖土體中某一破壞面上的各點(diǎn)達(dá)到極限平衡時(shí)巖土體發(fā)生破壞，此時(shí)在支護(hù)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的外力則運(yùn)用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。其理論本身有較多的假設(shè)，因此，理論計(jì)算和實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果有一定的出入。然而，多年來(lái)的工程實(shí)踐證明，在沒(méi)有找到更為完善的土壓力理論之前，按經(jīng)典的庫(kù)侖土壓力理論或朗肯土壓力理論進(jìn)行工程計(jì)算是簡(jiǎn)潔并且符合工程安全需求的。

彈性抗力法是基于變形的計(jì)算方法，其基本假設(shè)是認(rèn)為被支護(hù)的巖土體處于彈性抗力階段，從而由于變形而導(dǎo)致的土體對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的力就可以通過(guò)彈性抗力系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。一般適用于錨拉式結(jié)構(gòu)或受力對(duì)稱的內(nèi)支撐式平面結(jié)構(gòu)。

數(shù)值分析法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而得以更廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是可以更加全面的考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體之間的相互作用，可以從整體上分析支護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍土體的應(yīng)力和位移，可以考慮時(shí)間等動(dòng)態(tài)因素，完成人力無(wú)法完成的大量復(fù)雜計(jì)算。然而準(zhǔn)確的選取巖土體參數(shù)甚至本構(gòu)模型是數(shù)值分析的關(guān)鍵，如果沒(méi)有這方面的準(zhǔn)確把握，數(shù)值分析也僅僅是數(shù)字游戲而已。

3深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案概念設(shè)計(jì)

由于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊環(huán)境及巖土體的復(fù)雜性，以及計(jì)算輸入的不確定性，甚至包括計(jì)算理論的不完備，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)更應(yīng)該著重于概念設(shè)計(jì)，確保能夠滿足工程建設(shè)的需要。

3.1充分重視基坑工程中水的作用

水對(duì)基坑邊坡的穩(wěn)定性影響極大，關(guān)鍵在于水對(duì)邊坡的物理作用、化學(xué)作用以及力學(xué)作用，這些作用從邊坡巖土體的材料性質(zhì)，結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度等方面顯著的提高邊坡的下滑力或是降低阻滑力，通常情況下是兩者兼有，從而降低基坑邊坡穩(wěn)定性。因此，基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)首先做好防排水措施，確保不會(huì)發(fā)生極端情況，從而保證支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的正確性。

3.2合理考慮施工方案對(duì)設(shè)計(jì)的影響

深基坑工程施工方案主要有順作法、逆作法、順逆結(jié)合法，不同的施工組織對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響是不同的，因?yàn)樯罨又ёo(hù)必須保證在每一個(gè)工況下結(jié)構(gòu)是安全可靠的，不同的工況下的支護(hù)結(jié)構(gòu)完成情況以及外力是不同的。因此，方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮逆作法的可能性，竟可能的減小施工過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的失效的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3做好對(duì)基坑工程建設(shè)過(guò)程的預(yù)判

如前所述，深基坑支護(hù)是一個(gè)非常復(fù)雜的工程。由于工程實(shí)際情況的變化而導(dǎo)致變更設(shè)計(jì)在所難免，因此在設(shè)計(jì)之初應(yīng)盡量去分析可能出現(xiàn)的問(wèn)題，從而給后續(xù)變更留有余地。

4深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

4.1考慮深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)性

基坑工程施工過(guò)程中很可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到的情況，可能會(huì)影響到施工的正常進(jìn)行，按照原先設(shè)計(jì)的方案已經(jīng)不能繼續(xù)施工，這是就需要針對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改。

根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整方案，這就是所謂的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，主要是為了適應(yīng)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工中遇到的不定因素，全面監(jiān)測(cè)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程，為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工作的正常進(jìn)行提供保障。

4.2支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇中需要注意的問(wèn)題

目前在市場(chǎng)上有許多類型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，形式比較多，在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)也屬于比較重要的環(huán)節(jié)，安全是選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)的最主要考慮的因素，在進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇工作中，首先需要考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的變形。另外，在支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇中，成本預(yù)算同樣比較關(guān)鍵，要在經(jīng)濟(jì)預(yù)算范圍之內(nèi)選擇安全性比較高的支護(hù)結(jié)構(gòu)，因?yàn)橹ёo(hù)結(jié)構(gòu)只是在深基坑的施工過(guò)程中具有作用，在深基坑工程完成之后就沒(méi)有利用價(jià)值，所以需要考慮成本控制問(wèn)題。最后要保證選擇的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠?yàn)槭┕ぬ峁┓奖悖Ｕ鲜┕さ男省?/p>

4.3在設(shè)計(jì)中利用新的技術(shù)理念

在進(jìn)行深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要按照實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用目前比較先進(jìn)的技術(shù)和先進(jìn)的理念設(shè)計(jì)，要具體情況具體分析。目前在進(jìn)行深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，都還處于探索階段，沒(méi)有固定的計(jì)算方式，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要與時(shí)俱進(jìn)，學(xué)會(huì)利用新的技術(shù)和理念進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.4需不斷研究深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)

由于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還處于不完善的階段，所以需要不斷進(jìn)行深基坑技術(shù)的研究與應(yīng)用。工程實(shí)踐在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要的作用，所以應(yīng)從以往的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中不斷總結(jié)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。目前我國(guó)建筑行業(yè)也處于不斷發(fā)展的階段，地下空間開(kāi)發(fā)強(qiáng)度越來(lái)越大展，有利于積累深基坑支護(hù)技術(shù)原始資料和數(shù)據(jù)，但是這種數(shù)據(jù)中很多部分沒(méi)有進(jìn)行科學(xué)的測(cè)試，所以不能形成理論性的資料數(shù)據(jù)，僅供在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中參考，所以深基坑支護(hù)技術(shù)還需要不斷發(fā)展。

5結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前的城市建設(shè)發(fā)展已經(jīng)朝著高空或地下發(fā)展，鑒于對(duì)城市環(huán)境的保護(hù)，城市建設(shè)更側(cè)重于地下空間的開(kāi)發(fā)，基坑巖土工程的數(shù)量與難度會(huì)越來(lái)越大，這對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)工作提出了巨大挑戰(zhàn)，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)該在充分分析建筑場(chǎng)地周邊環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行，積極推廣新技術(shù)在實(shí)際工程中的運(yùn)用，采用動(dòng)態(tài)法設(shè)計(jì)，逐步建立更為全面的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)模式，從而提高基坑支護(hù)設(shè)計(jì)能力，為城市地下空間開(kāi)發(fā)保駕護(hù)航。

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