摘 要：本文擬通過對現(xiàn)有深基坑開挖、圍護技術(shù)進行調(diào)研，分析現(xiàn)有圍護技術(shù)結(jié)構(gòu)存在的問題，通過對深基坑工程支護方案進行設(shè)計優(yōu)化，提出一種大型地下單體構(gòu)筑物與深基坑圍護一體化的新型結(jié)構(gòu)，另外通過對該一體化新型結(jié)構(gòu)的工作性能及設(shè)計進行研究，為城市大型地下單體構(gòu)筑物深基坑工程設(shè)計施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：深基坑;圍護結(jié)構(gòu);一體化

基坑工程施工是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是勞動安全與社會公共安全監(jiān)管的重點[1]。研究內(nèi)容針對傳統(tǒng)基坑支護設(shè)施的臨時性特點，提出的大型地下單體構(gòu)筑物與深基坑圍護一體化結(jié)構(gòu)型式既可作為圍護結(jié)構(gòu)進行基坑支護，同時作為構(gòu)筑物的一部分進行后續(xù)施工，對于上部結(jié)構(gòu)相對簡單、造價較低的大型地下單體構(gòu)筑物來講是一種相對經(jīng)濟的基坑圍護方法，在平原城市進行大型地下構(gòu)筑物建設(shè)時可在一定程度上節(jié)省工程費用，避免造成資金浪費，具有十分重要的實際意義[2]。

1 深基坑圍護方案

深基坑支護雖為一種施工臨時性輔助結(jié)構(gòu)物，但對保證工程順利進行和臨近地基和己有建筑物的結(jié)構(gòu)安全的影響極大，支護結(jié)構(gòu)選型應(yīng)充分考慮場地周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、基坑開挖深度，地下水等的影響，應(yīng)做到技術(shù)上先進、可行，經(jīng)濟上實用、合理，使用上安全、可靠，深基坑其主要支護形式有以下幾種類型[3]。

1.1 放坡開挖

放坡開挖適用于土質(zhì)條件較好，開挖深度較淺，無地下水或水位低于基坑底面以及現(xiàn)場有足夠的放坡條件。該方法特點是費用相對較低，施工工期短，能為主體結(jié)構(gòu)的施工提高寬敞的施工空間。

1.2 混凝土灌注樁排支護

混凝土灌注樁排支護在開挖基坑周圍，用鉆機、人工開挖等方式鉆孔，下鋼筋籠，現(xiàn)場澆注混凝土成樁，形成樁排做擋土支護，適用于土質(zhì)為粘性土、砂土、開挖面積較大、較深的基坑，以及臨近建筑物不允許放坡，不允許附近地基有較大下沉、位移時采用。屬于被動支護，當(dāng)?shù)叵滤惠^深時，輔以降排水措施，不適應(yīng)于位移控制嚴格的基坑。

1.3 土釘墻圍護結(jié)構(gòu)

土釘墻圍護結(jié)構(gòu)適用于地下水位以上和降水后的基坑邊坡加固，不適用沒有自穩(wěn)能力的淤泥質(zhì)土中和未經(jīng)降水處理的地下水以下的地基。與錨、撐式排粧墻支護等聯(lián)合使用，可適當(dāng)增加使用深度。

1.4 地下連續(xù)墻支護

地下連續(xù)墻支護具有強度大，剛度高，可擋土、承重、截水抗?jié)B和耐久性能好，變形小等優(yōu)點，可在狹窄的場地條件下進行施工，對周圍建筑地基無擾動，振動小，噪聲低，施工安全，適用于地下水位較高，開挖深度較大，周圍有高層建筑，不允許較大變形，采用機械挖方要求較大的空間，不允許內(nèi)部設(shè)支撐情況，屬被動支護。

1.5 樁撐、墻撐支護

樁錨、樁撐支護系在排樁支護基礎(chǔ)上，設(shè)置一層，或多層錨桿、支撐，以增加排樁抵抗土壓力、限制排樁變形能力，這種支護能有效控制臨近建筑物的變形量，適用于高深基坑工程支護，一般輔以排降水措施，屬于被動支護。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，基坑開挖與支護工程從設(shè)計理論、施工技術(shù)到施工機具均得到了不斷的改善和提高，這也為支護結(jié)構(gòu)選型提供了多種選擇[4]。

2 深基坑圍護與主體結(jié)構(gòu)一體化研究

2.1 基坑開挖土壓力計算理論分析

在土力學(xué)的經(jīng)典計算理論中，極限平衡法不失為計算土壓力的典型方法，且已廣泛應(yīng)用于基坑工程，諸如圍護結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算分析等，且由于其計算的簡便性，所以一直延續(xù)至今也是工程設(shè)計人員熟悉并認可的計算方法。

2.2 基坑變形理論分析

基坑的開挖過程本質(zhì)上是對基坑的開挖段卸載土的過程，卸荷導(dǎo)致坑內(nèi)外的土體出現(xiàn)壓力差從而產(chǎn)生圍護結(jié)構(gòu)側(cè)移，坑底發(fā)生隆起變形，同時，坑周邊的土體應(yīng)力場也隨之變化。這些環(huán)境效應(yīng)在很大程度上會影響基坑周圍建筑物、道路交通、地下管線等設(shè)施的穩(wěn)定性甚至可能會出現(xiàn)嚴重的安全問題。因此，應(yīng)全面了解在開挖過程中表現(xiàn)出的坑底隆起、墻體變形及地表沉降的變形機理和特點，只有確定了變形因素才能針對現(xiàn)場的開挖施工提供有效的預(yù)防措施。

2.3 “樁墻”一體化結(jié)構(gòu)

地下單體構(gòu)筑物與深基坑圍護一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，可能需要通過板樁及內(nèi)支撐對基坑進行圍護，然后對板樁內(nèi)側(cè)進行襯砌形成地下構(gòu)筑物側(cè)壁。在充分考慮工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的情況下，合理對板樁的參數(shù)進行設(shè)計，使得基坑變形量值控制在許可范圍內(nèi)，避免對周圍建筑物的運行及使用產(chǎn)生影響是一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

另外，地下單體構(gòu)筑物與基坑圍護一體化結(jié)構(gòu)總體上可分為滿足基坑圍護功能的結(jié)構(gòu)和滿足構(gòu)筑物功能的結(jié)構(gòu)兩部分，兩部分結(jié)構(gòu)的基底埋深差別顯著、在構(gòu)筑物運行中的受力狀態(tài)也有很大區(qū)別，合理實現(xiàn)兩部分結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)變形也是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

3 一體化結(jié)構(gòu)工作性能的影響因素

3.1 懸臂圍護結(jié)構(gòu)嵌固深度的影響

一體化基坑圍護結(jié)構(gòu)施工過程中的影響因素與傳統(tǒng)基坑圍護方式相比存在差異，首先明確該異同點，并在此基礎(chǔ)上對一體化新型結(jié)構(gòu)施工組織進行優(yōu)化設(shè)計，依據(jù)理論計算和數(shù)值模擬獲得的一體化新型結(jié)構(gòu)施工過程力學(xué)響應(yīng)，提出懸臂圍護結(jié)構(gòu)的最優(yōu)嵌固深度，可對該類新型基坑圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計及施工提供重要依據(jù)。

3.2 懸臂圍護結(jié)構(gòu)尺寸及間距的影響

近年來，因地面用地越來越緊張，城市地下空間發(fā)展迅速，基坑工程數(shù)量與日俱增，開挖越來越深，規(guī)模越來越大，支護形式越來越復(fù)雜，一體化結(jié)構(gòu)中懸臂圍護結(jié)構(gòu)尺寸及間距不僅直接影響基坑的安全，還對周邊的敏感建構(gòu)筑物，如歷史保護建筑、高層建筑、地鐵車站、區(qū)間隧道、高架橋梁樁基礎(chǔ)及各種地下市政管線設(shè)施等產(chǎn)生較大影響。

3.3 內(nèi)支撐剛度及布設(shè)方式的影響

內(nèi)支撐的種類及材料形式以及布設(shè)方式對基坑的安全穩(wěn)定也產(chǎn)生巨大的影響。不同深度以及不同環(huán)境條件的基坑可以依據(jù)具體工程地質(zhì)條件分配不同的支撐材料和布設(shè)形式，對于周邊環(huán)境復(fù)雜的基坑，則應(yīng)選取更為保守和安全的形式，以保證工程的安全施工和運行。

本文針對平原城市大型地下單體構(gòu)筑物建設(shè)中深基坑圍護造價高、技術(shù)難點多等問題，首先開展深基坑圍護現(xiàn)有技術(shù)調(diào)研以及問題分析，提出大型地下單體構(gòu)筑物深基坑圍護新型結(jié)構(gòu)型式，其次，通過對其工作性能及設(shè)計方法進行研究分析，提出該新型圍護結(jié)構(gòu)型式的施工關(guān)鍵技術(shù)，進一步指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

參考文獻

[1]吳洋.基坑支護的優(yōu)化設(shè)計與應(yīng)用研究[D].南京大學(xué)，2013.

[2]張戈，毛海和.軟土地區(qū)深基坑圍護結(jié)構(gòu)綜合剛度研究[J].巖土力學(xué)（5）：1467-1474，共8頁.

[3]付建軍.二元地質(zhì)環(huán)境下狹長型基坑圍護體系與防滲體系研究[D].中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所），2010.

[4]舒安，陳無平，張文軍，etal.基坑支護設(shè)計與地下室結(jié)構(gòu)施工一體化技術(shù)應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013.

作者簡介

陳爽爽（1994-），男，漢族，山東臨沂市人，工學(xué)學(xué)士，重慶交通大學(xué)河海學(xué)院水工結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，研究方向：水工結(jié)構(gòu)與巖土工程相互作用理論。