賈業(yè)明

（安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司）

對(duì)于建筑工程而言，開(kāi)挖深度超過(guò)5 米的基坑，均屬于深基坑。而隨著當(dāng)前我國(guó)城市土地面積的愈發(fā)緊張，需要進(jìn)行深基坑施工的建筑工程數(shù)量也在不斷增加，所以必須要加強(qiáng)對(duì)于基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的重視。此外，在實(shí)際建筑工程中，為保障深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及合理性，還需要事前進(jìn)行巖土工程勘察。因此，加強(qiáng)對(duì)于深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)以及巖土勘察技術(shù)的分析和探討是十分有必要的。

一、工程概況

本文以某教學(xué)樓建筑工程項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目位于安徽某市區(qū)內(nèi)，案例工程施工區(qū)域內(nèi)地形相對(duì)較為平坦，建筑面積約22336 平方米，地下水位標(biāo)高為41.02 米，建筑場(chǎng)地周圍無(wú)其他高層建筑。

二、深基坑巖土勘察技術(shù)

1.巖土勘察技術(shù)內(nèi)容

對(duì)于深基坑支護(hù)工程而言，巖土勘察是十分關(guān)鍵的步驟，對(duì)于深基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)有著重要的參考意義，直接影響著深基坑支護(hù)的質(zhì)量效果以及安全性，因此必須要加強(qiáng)對(duì)于深基坑工程中巖土勘察的重視和研究。結(jié)合本工程項(xiàng)目實(shí)際情況，在進(jìn)行巖土工程勘察的過(guò)程中，主要應(yīng)用的勘察技術(shù)包括以下幾種。

第一，鉆探技術(shù)。鉆探就是利用機(jī)械工程設(shè)備對(duì)地層剖面進(jìn)行樣品采集，以此了解工程區(qū)域內(nèi)土層情況的一種勘探技術(shù)。在此過(guò)程中，應(yīng)合理控制土層鉆探的回次進(jìn)尺，大約在1m 以內(nèi)即可，對(duì)于巖層部分的鉆探，其回次進(jìn)尺的深度應(yīng)在2m 以內(nèi)。通常情況下，為適應(yīng)后續(xù)采樣需求，鉆探開(kāi)口直徑通常應(yīng)為130mm，終孔口徑應(yīng)控制在91mm 以上。

第二，采樣分析。采樣是巖土勘探過(guò)程中的必要環(huán)節(jié)，就是通過(guò)對(duì)工程區(qū)域內(nèi)的土樣進(jìn)行采集密封，并移交到實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)分析。主要采樣內(nèi)容包括水樣、土樣兩個(gè)部分。為保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)在完成采樣之后，盡快移交到實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中。

第三，水位測(cè)量。由于建筑工程在施工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)不同程度的沉降，而水位測(cè)量則是為了能夠更好地了解工程區(qū)域情況，以此預(yù)測(cè)沉降。水位測(cè)量操作是在鉆孔內(nèi)部直接進(jìn)行的，主要測(cè)量?jī)?nèi)容包括初見(jiàn)水位以及穩(wěn)定水位兩種，其中穩(wěn)定水位需要在完成勘探之后進(jìn)行測(cè)量，并確保測(cè)量精度應(yīng)控制在±20mm，以此保障結(jié)果的準(zhǔn)確性。

第四，工程測(cè)量。工程測(cè)量主要指的是平面坐標(biāo)、高程等方面的測(cè)量，需要在勘探孔設(shè)置GPS 進(jìn)行測(cè)量，并在完成施工之后還需要進(jìn)行相應(yīng)坐標(biāo)以及高程的復(fù)測(cè)，以此保障測(cè)量的可靠性。

2.土層基本性質(zhì)分析

巖土層基本性質(zhì)分析是進(jìn)行巖土勘察的主要目的之一，通過(guò)相應(yīng)勘探結(jié)果，對(duì)工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)巖土層的實(shí)際情況進(jìn)行深入分析，了解其基本性質(zhì)，為后續(xù)深基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)。巖土層基本性質(zhì)分析的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面，即地質(zhì)剖面情況、地下水文特點(diǎn)、水位指標(biāo)情況、巖土分布特征、腐蝕情況以及相應(yīng)力學(xué)性能等多個(gè)方面。

3.施工環(huán)境調(diào)查研究

施工環(huán)境調(diào)查也是進(jìn)行巖土勘察的主要內(nèi)容，對(duì)于建筑施工的安全性以及可靠性有著直接影響。在實(shí)際進(jìn)行施工環(huán)境調(diào)查的過(guò)程中，應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)于基坑周圍建筑物穩(wěn)定性情況、圍護(hù)情況以及相應(yīng)位移情況等方面的研究和分析，了解周圍建筑的結(jié)構(gòu)形式和基礎(chǔ)類型，以免在實(shí)際進(jìn)行深基坑施工的過(guò)程中，對(duì)周圍建筑工程等造成擾動(dòng)，影響建筑使用以及施工安全，尤其應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于地下部分障礙物的調(diào)查和研究。

三、常用支護(hù)結(jié)構(gòu)及其使用條件

當(dāng)前建筑工程中，常用的深基坑支護(hù)方式主要包括土釘墻支護(hù)、錨拉式結(jié)構(gòu)、樁錨支護(hù)、地下連續(xù)墻支護(hù)、重力式水泥土墻以及內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)其有著不同特點(diǎn)，因此適用于不同的工程條件。

土釘墻支護(hù)就是通過(guò)在土體當(dāng)中加入土釘，再噴射混凝土面層的方式，將土釘支護(hù)體系與土體進(jìn)行融合處理，這種支護(hù)方式主要適用于深度較淺的基坑。錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)就是通過(guò)將錨桿打入土體當(dāng)中，通過(guò)以此產(chǎn)生的錨固力抵消土體對(duì)于擋土結(jié)構(gòu)的壓力，這種支護(hù)方式比較適合基坑深度較深的情況，適用于的土層類型較為廣泛。樁錨支護(hù)方式主要是使用錨桿為支護(hù)樁提供錨固力，以此實(shí)現(xiàn)擋土、隔水的作用，比較適用于深基坑、邊坡支護(hù)，以及施工區(qū)域較窄的環(huán)境。地下連續(xù)墻的主要優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、安全性好、變形較小，而且有著較好的防水性能，多用于基坑較深，對(duì)于防水抗?jié)B有著較高需求的工程當(dāng)中。重力式水泥土墻，該基坑支護(hù)方法是完全依靠水泥土墻自身重力、摩擦力和土壓力實(shí)現(xiàn)的，屬于一種無(wú)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，比較適合深度較淺的基坑，以及淤泥質(zhì)土基坑。內(nèi)支撐支護(hù)方式是依靠?jī)?nèi)部支撐結(jié)構(gòu)和擋土結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)基坑支護(hù)的，適用范圍相對(duì)較為廣泛。

四、深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)分析

1.支護(hù)方案初選

本次深基坑支護(hù)工程項(xiàng)目其支護(hù)方案的選取和設(shè)計(jì)必須要滿足以下幾個(gè)要求：首先，應(yīng)確保支護(hù)設(shè)計(jì)的安全性，安全性是進(jìn)行深基坑支護(hù)的首要要求和基本條件，因此在進(jìn)行支護(hù)方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)避免一味節(jié)約成本，應(yīng)將更多的注意力放置在保障工程安全方面。其次，在保障工程安全的基礎(chǔ)上，合理進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)一步節(jié)約項(xiàng)目成本。最后，要確保支護(hù)方案設(shè)計(jì)的便捷性，促使支護(hù)施工能夠得以順利推進(jìn)，以此強(qiáng)化對(duì)于施工質(zhì)量、進(jìn)度、成本等方面的控制。結(jié)合案例工程實(shí)際情況，以及相應(yīng)巖土勘察結(jié)果，經(jīng)過(guò)對(duì)周圍環(huán)境，方案的經(jīng)濟(jì)性、可靠性，以及相應(yīng)施工技術(shù)發(fā)展情況的綜合考慮，最終確定了樁錨支護(hù)和土釘墻支護(hù)兩種方式。

樁錨支護(hù)方式的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐探索，樁錨支護(hù)形式無(wú)論是在設(shè)計(jì)成熟度，還是在施工方面都有著十分豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠有效保障深基坑支護(hù)質(zhì)量和安全性；第二，在實(shí)際進(jìn)行樁錨支護(hù)施工過(guò)程中，可對(duì)周圍邊坡進(jìn)行垂直挖掘，然后再使用錨桿進(jìn)行加固處理，在節(jié)約空間方面有著極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)；第三，樁錨支護(hù)的樁體是直接嵌入地下的，因此有著較好的剛度和抗形變能力。

土釘墻支護(hù)構(gòu)造的主要優(yōu)勢(shì)在于：首先，土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括鋼筋網(wǎng)、混凝土面層以及土釘和土體，有著較好的穩(wěn)定性；其次，土釘墻支護(hù)施工無(wú)需大型、重型機(jī)械設(shè)備，施工過(guò)程中的噪音也相對(duì)較低，對(duì)于周圍建筑物幾乎沒(méi)有沉降影響；再次，土釘墻支護(hù)施工需要層層開(kāi)挖，能夠更好地對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)調(diào)整，有助于保障工程質(zhì)量效果；最后，相較于樁錨支護(hù)而言，土釘墻支護(hù)所占空間較大，但是由于案例工程土質(zhì)情況相對(duì)較好，因此可以合理調(diào)整加大邊坡坡度，彌補(bǔ)該方案的缺陷問(wèn)題。

2.支護(hù)方案設(shè)計(jì)

（1）樁錨支護(hù)方案設(shè)計(jì)

首先，根據(jù)相應(yīng)勘察以及土質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，確定工程區(qū)域內(nèi)主要包括雜填土、粘性土以及中砂，其土層具體情況如表1所示。

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其次，結(jié)合土層實(shí)際情況以及樁錨支護(hù)相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行部分支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)。其中支護(hù)樁直徑為0.6m，支護(hù)樁之間的距離設(shè)計(jì)為1m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，樁的螺旋箍筋間距為150mm。設(shè)置承臺(tái)，臺(tái)寬1.5m，坡高1.5m。支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)；支護(hù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1；基坑深度為7m；嵌固深度為3m；樁頂標(biāo)高為-1.5m；樁材料類型為鋼筋混凝土；樁截面類型為矩形。錨樁支護(hù)支錨類型為錨桿，錨桿水平間距為4m，入射角度為35°，錨桿長(zhǎng)度為6.3m，錨固段長(zhǎng)度為2.8m。

再次，結(jié)合樁錨支護(hù)施工實(shí)際操作情況，將其施工過(guò)程劃分為以下三個(gè)階段。第一階段，打樁支護(hù)施工，在深基坑挖掘到3.5m 左右的時(shí)候，進(jìn)行支護(hù)樁施工，此時(shí)的土壓力范圍在-57.41kN/m 到40.80kN/m 之間。第二階段，在-3m 的位置進(jìn)行錨桿施工，此時(shí)進(jìn)行土壓力值的測(cè)算分析，發(fā)現(xiàn)錨桿的加入與否對(duì)于土壓力值的影響不大，但是有效減少了邊坡位移情況。第三階段，為挖掘到-7m 時(shí)。

最后，針對(duì)樁錨支護(hù)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)驗(yàn)算。其中支護(hù)系統(tǒng)整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果為2.4，大于1.35 能夠滿足工程要求?？孤∑痱?yàn)算中，需要根據(jù)實(shí)際情況，分層進(jìn)行抗隆起計(jì)算，其中支護(hù)底部抗隆起計(jì)算結(jié)果為19.8；深度12.5m 的位置，其抗隆起驗(yàn)算結(jié)果為3.8；坑底抗隆起計(jì)算結(jié)果為2.3，上述驗(yàn)算結(jié)果均大于1.8，因此該支護(hù)方案的抗隆起穩(wěn)定性能夠滿足工程需求。

（2）土釘墻支護(hù)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)相應(yīng)勘察以及土質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行土釘墻支護(hù)方案設(shè)計(jì)分析。

第一，根據(jù)相應(yīng)勘察結(jié)果，明確所選擇工程地段的土層情況，如表2 所示，其中各土層與錨固體阻力、與土釘摩擦力情況如表2 所示。

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第二，根據(jù)建筑工程項(xiàng)目實(shí)際情況以及土釘墻支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范，確定相應(yīng)安全等級(jí)、基坑深度等相關(guān)參數(shù)。此次深基坑支護(hù)工程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)；支護(hù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1；基坑深度為7m；土釘墻坡角為85°；放坡級(jí)數(shù)為0；超載個(gè)數(shù)為1，超載值為20kPa，作用深度為0m，作用寬度為12m，距坑邊距為12m，形式為條形。

第三，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)土釘?shù)罃?shù)、水平間距等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及巖土勘測(cè)結(jié)果，確定土釘?shù)罃?shù)為6 道，土釘之間的水平間距和豎向間距均為1m，入射角度為12°，鉆孔直徑為100mm，土釘長(zhǎng)度為8m。

第四，進(jìn)行混凝土面層厚度、強(qiáng)度等級(jí)等方面的計(jì)算，確定混凝土面層厚度為100mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，土釘以梅花形方式進(jìn)行布置，拉區(qū)鋼筋合力點(diǎn)到板外皮的距離為15mm，荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2。

按照上述方案設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)土釘墻支護(hù)抗拔承載力、整體穩(wěn)定性以及抗隆起情況進(jìn)行驗(yàn)算分析，經(jīng)計(jì)算，土釘墻支護(hù)體系的安全系數(shù)在2.0～3.7 之間，支護(hù)底部和深度7.5m 位置的抗隆起穩(wěn)定性分別為2.8 和4.6，均大于1.6，滿足實(shí)際工程需求。

3.方案設(shè)計(jì)對(duì)比分析

經(jīng)過(guò)上述樁錨支護(hù)和土釘墻支護(hù)設(shè)計(jì)分析，明確了相應(yīng)支護(hù)方案，并通過(guò)對(duì)不同支護(hù)方案下支護(hù)體系的穩(wěn)定性、抗隆起性能等進(jìn)行計(jì)算，確定了兩種設(shè)計(jì)方案均能夠滿足案例工程中深基坑支護(hù)需求?，F(xiàn)對(duì)兩種支護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析。

第一，支護(hù)穩(wěn)定性方面。經(jīng)過(guò)上述方案設(shè)計(jì)，以及穩(wěn)定性驗(yàn)算分析可知，在整體穩(wěn)定性方面，樁錨支護(hù)方案有著更好的安全效果，但是從坑底隆起穩(wěn)定性方面進(jìn)行分析，土釘墻有著更加明顯的優(yōu)勢(shì)。

第二，施工工藝方面。兩種支護(hù)方案各有利弊。其中土釘墻支護(hù)施工需要進(jìn)行分層開(kāi)挖，并在第一工況下，打入土釘、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、噴施混凝土面層等施工環(huán)節(jié)全部完成之后，才可進(jìn)行后續(xù)施工。在此過(guò)程中，需要注意以下幾個(gè)方面，首先，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于開(kāi)挖深度的控制，一旦挖掘深度超過(guò)方案設(shè)計(jì)要求，就會(huì)對(duì)整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響；其次，在進(jìn)行施工過(guò)程中，需要及時(shí)對(duì)基坑以及土釘孔洞進(jìn)行清理，以此保障土釘打入的準(zhǔn)確性，并設(shè)置定位架，確保土釘打入的角度和深度都能夠符合設(shè)計(jì)要求；最后，還需要做好排水工作，避免基坑存水，影響土體穩(wěn)定性。對(duì)于樁錨支護(hù)方案而言，需要注意以下兩個(gè)方面，一方面，樁錨支護(hù)對(duì)于支護(hù)樁打入施工有著較高的要求，應(yīng)避免樁體傾斜，若出現(xiàn)樁體傾斜的情況，會(huì)影響后續(xù)施工，以及支護(hù)樁的強(qiáng)度；另一方面，在錨桿施工階段，雖然其施工過(guò)程與土釘墻較為相似，但是有著更加嚴(yán)苛的要求，必須要確保錨桿的長(zhǎng)度、打入的角度都嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也需要做好相應(yīng)排水工作，以免含水量過(guò)高，降低土壤粘性。此外，雖然樁錨支護(hù)施工難度較大、要求較高，但是該支護(hù)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性都相對(duì)更好。

第三，周圍環(huán)境影響。樁錨支護(hù)需要進(jìn)行打樁施工，因此會(huì)對(duì)土地以及周圍建筑產(chǎn)生一定影響，引發(fā)沉降現(xiàn)象；而土釘墻則無(wú)需進(jìn)行打樁，而且施工工具簡(jiǎn)單、操作便捷，因此不會(huì)引發(fā)周圍建筑物沉降，而且噪聲較小。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)際深基坑支護(hù)工程當(dāng)中，必須要做好巖土勘察工作，確保相應(yīng)勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性以及可靠性，并根據(jù)勘察結(jié)果，以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理選擇深基坑支護(hù)方式，加強(qiáng)支護(hù)方案設(shè)計(jì)，并針對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行整體穩(wěn)定性計(jì)算分析，以此確保方案設(shè)計(jì)的可靠性和安全性。相信隨著對(duì)巖土勘察以及深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的研究和實(shí)踐探索，我國(guó)基坑支護(hù)水平將會(huì)得到進(jìn)一步提升。