唐靖武 （中國建筑第八工程局有限公司，上海 200000）

隨著城市的持續(xù)開發(fā)，地下空間的利用程度不斷增大，出現(xiàn)了較多深基坑工程，且深基坑工程的規(guī)模和復(fù)雜程度也越來越大[1-2]。深基坑支護(hù)技術(shù)不僅可以提高基坑穩(wěn)定性，還有利于地下資源的開發(fā)利用，增強(qiáng)地下結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性[3-4]。但深基坑工程在施工時(shí)會(huì)受到諸多因素的影響，如復(fù)雜的地質(zhì)情況、周圍建筑物荷載以及市政管線穿過等，均會(huì)影響基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果，一旦支護(hù)失效，基坑出現(xiàn)失穩(wěn)坍塌，將會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇十分重要[5]。羅杰等[6]以某地鐵車站深基坑為例，結(jié)合基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過正交法優(yōu)化了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，提高了基坑的安全性并降低了支護(hù)成本；程周炳等[7]對水泥攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并分析了其支護(hù)效果。通過對基坑支護(hù)中的常見問題和病害進(jìn)行討論，以實(shí)際工程為背景，分析鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑工程中的處理方式和關(guān)鍵技術(shù)，監(jiān)測鋼板樁的樁頂沉降、樁頂水平位移的變化趨勢，為類似工程提供指導(dǎo)和借鑒。

1 基坑支護(hù)存在的問題

1.1 深基坑邊坡修整困難

深基坑開挖方式通常分為機(jī)械設(shè)備開挖和人工開挖，其中，人工開挖對現(xiàn)場施工環(huán)境、施工條件有較高的要求，受到限制較多，難以保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，且開挖成本較高。而對于機(jī)械設(shè)備開挖，在施工時(shí)需要配備專業(yè)的技術(shù)人員來操作大型設(shè)備挖掘土體，要求人機(jī)具有高配合性和靈活性。但在使用大型設(shè)備進(jìn)行基坑開挖時(shí)，容易出現(xiàn)基坑邊坡不平整、開挖深度不相同等問題，同時(shí)由于難以精準(zhǔn)控制挖方數(shù)量，故機(jī)械開挖時(shí)常發(fā)生基坑邊坡不平坦、超挖等情況。

1.2 基坑變形過大

在基坑開挖和支護(hù)時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度不足、嵌固深度不夠等會(huì)導(dǎo)致基坑出現(xiàn)變形。另外，施工過程可能存在管理缺陷，如開挖順序不合理、支撐拆除過早等，也會(huì)使基坑產(chǎn)生變形?；颖O(jiān)測可能存在疏忽和操作失誤，或者監(jiān)測數(shù)據(jù)存在誤差，錯(cuò)過了采取相應(yīng)措施的最佳時(shí)機(jī)，同時(shí)降雨和地下水位變化會(huì)使基坑土體承載力發(fā)生變化，無法承受上部荷載，最終變形過大發(fā)生坍塌。如果基坑附近水管存在長時(shí)間漏水的情況，大量水分滲入到基坑土體中，降低了土體強(qiáng)度，同樣會(huì)造成基坑邊坡失穩(wěn)破壞。

1.3 基坑滲水

施工圍護(hù)樁時(shí)土層的土體種類變化較大、上下層土體性質(zhì)不一、施工操作不規(guī)范等原因使部分圍護(hù)樁樁間距離太大，超過設(shè)計(jì)值，使部分含水層出現(xiàn)滲漏；或是在施工基坑冠梁時(shí)，失誤挖除了部分止水帷幕，使得止水帷幕頂部高度小于或接近冠梁頂部高度，地下水位高于止水帷幕，從而出現(xiàn)滲水情況。

1.4 地基土層取樣不準(zhǔn)確

在深基坑支護(hù)施工過程中，需要對地基土層進(jìn)行取樣分析，然而由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和不確定性，地基土層的取樣分析結(jié)果往往存在誤差，導(dǎo)致對地基土層的性質(zhì)和特征的判斷錯(cuò)誤，從而影響深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工。

2 土建施工中深基坑支護(hù)處理措施

對于以上基坑支護(hù)工程中存在的各項(xiàng)問題，以鋼板樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)為例，分析鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)處理方式和關(guān)鍵技術(shù)，并對基坑變形進(jìn)行監(jiān)測，分析其支護(hù)效果。

某基坑屬于二級基坑，深度為7m，支護(hù)結(jié)構(gòu)中的鋼板樁外形與“U”形相似。相鄰兩鋼板樁之間依靠“U”形的邊部的卡口進(jìn)行連接，兩卡口連接后處于鎖閉狀態(tài)，以此保證鋼板樁的穩(wěn)定性和密封性，具體如圖1所示。

圖1 鋼板樁連接示意圖

鋼板樁基坑支護(hù)體系是利用鋼板樁沿地面向下打入一定深度而形成的基礎(chǔ)支撐體系，從而實(shí)現(xiàn)加固基坑的目的。鋼板樁基坑支護(hù)體系包括內(nèi)支撐、檀條以及鋼板樁，具有強(qiáng)度高、剛性好、使用壽命長等特點(diǎn)，能夠有效抵御地下水、土體側(cè)向壓力和斷層等自然力的影響，其組成構(gòu)件和作用見表1。

表1 鋼板樁支護(hù)體系組成和規(guī)格

鋼板樁開始施工前放樣得到捶打位置，再通過吊擊振錘對其進(jìn)行施打，在捶打時(shí)要保證鋼板樁處于垂直狀態(tài)，且勻速捶打，表2 所示為鋼板樁施工時(shí)的垂直度標(biāo)準(zhǔn)。鋼板樁之間連接的是否牢固對鋼板樁的捶打十分關(guān)鍵，在對某一片鋼板樁進(jìn)行捶打時(shí)，必須保證該鋼板樁的“U”形卡口能夠恰好伸入另一片鋼板樁的卡口中，使兩鋼板樁連接牢固，完美貼合。

表2 鋼板樁垂直度偏差范圍

將鋼板樁捶打進(jìn)土體中后開始圍檀和圍檀支架施工。施工鋼板樁時(shí)按照先支撐再開挖的順序，嚴(yán)禁土體先開挖再進(jìn)行支護(hù)，避免出現(xiàn)基坑坍塌的情況。選擇L80mm×5mm的角鋼制作圍檀支架，并將其焊接在鋼板樁上，參考設(shè)計(jì)方案安裝圍檀支架來支撐圍檀，以此確保支撐上荷載的順利傳遞。在鋼板樁的側(cè)面焊接圍檀支架，依次焊接完成后在支架上吊裝多片工字鋼，并將工字鋼進(jìn)行焊接形成圍檀，并將鋼板樁和圍檀焊接。最后，通過吊車將內(nèi)支撐吊裝在圍檀上，并對圍檀和內(nèi)支撐進(jìn)行焊接，形成完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)。內(nèi)支撐一端為活動(dòng)端，一端為固定端，通過焊接方式將內(nèi)支撐固定端與圍檀相連接，借助千斤頂對活動(dòng)端施加荷載將其頂出一定的距離，同時(shí)用鋼楔再次頂緊加固，將內(nèi)支撐固定于圍檀兩側(cè)。

3 鋼板樁支護(hù)效果分析

為確?；邮┕み^程的安全性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對基坑變形進(jìn)行監(jiān)測，分析鋼板樁的支護(hù)效果。監(jiān)測項(xiàng)目包括鋼板樁樁頂沉降和水平位移。根據(jù)本項(xiàng)目情況在基坑周圍設(shè)置沉降監(jiān)測點(diǎn)，每間隔15m～20m 布置一測點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測基坑支撐結(jié)構(gòu)的變形情況以及基坑附近存在的不利變形，具體監(jiān)測項(xiàng)目信息見表3。

表3 監(jiān)測項(xiàng)目具體信息

監(jiān)測時(shí)設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移和豎向位移累計(jì)值和變化速率的監(jiān)測報(bào)警值，從表3 中能夠得出，其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移和豎向位移的變化速率監(jiān)測報(bào)警值分別為6mm/d 和4mm/d，水平位移累計(jì)值監(jiān)測報(bào)警值為50mm，豎向位移累計(jì)值監(jiān)測報(bào)警值為30mm。在監(jiān)測樁頂豎向沉降和水平位移時(shí)，將開挖基坑時(shí)作為監(jiān)測起始點(diǎn)，持續(xù)監(jiān)測到基坑挖至基底5d 后。由于所監(jiān)測基坑深6m，從地面挖至基坑底部共耗時(shí)15d，故總監(jiān)測時(shí)長為20d。監(jiān)測時(shí)考慮到基坑形狀近似于長方形，故選取基坑每邊的中點(diǎn)一測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)對樁頂水平位移和沉降值進(jìn)行分析，共4 個(gè)測點(diǎn)，編號為A～D，結(jié)果見表4。

表4 鋼板樁樁頂沉降和水平位移監(jiān)測結(jié)果/mm

由表4可以看出，對于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)鋼板樁的樁頂水平位移，在開始的5d 內(nèi)緩慢增加，在開挖中期（5d～15d）時(shí)水平位移快速增大，而在開挖后期（15d～20d）時(shí)逐漸趨于穩(wěn)定，且各測點(diǎn)水平位移增加幅度在6mm/d以下，45mm為水平位移最終累計(jì)峰值，未超過預(yù)警值50mm。對于鋼板樁樁頂沉降的變化趨勢，隨著土體開挖，樁頂沉降整體上表現(xiàn)出緩慢增大的規(guī)律，各測點(diǎn)樁頂沉降增加幅度在4mm/d以下，22mm 為樁頂沉降最終累計(jì)峰值，未超過預(yù)警值30mm，表明基坑工程變形值在允許范圍內(nèi)，較為安全。

4 結(jié)語

為了進(jìn)一步分析深基坑施工中支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果，對基坑支護(hù)中的常見問題進(jìn)行了分析，以鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)為例研究了此支護(hù)結(jié)構(gòu)的處理方式，并監(jiān)測鋼板樁的樁頂沉降、樁頂水平位移的變化趨勢，對其應(yīng)用效果進(jìn)行了分析，主要得出以下結(jié)論：

（1）對基坑支護(hù)中的常見問題進(jìn)行了總結(jié)，并對鋼板樁基坑支護(hù)體系中圍檀、內(nèi)支撐、圍檀支架以及鋼板樁捶打安裝的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了分析。

（2）在基坑施工監(jiān)測期間，鋼板樁樁頂水平位移增加幅度在6mm/d 以下，45mm 為水平位移最終累計(jì)峰值，未超過預(yù)警值50mm；樁頂沉降增加幅度在4mm/d以下，22mm 為樁頂沉降最終累計(jì)峰值，未超過預(yù)警值30mm，基坑工程變形值在允許范圍內(nèi)，表明鋼板樁支護(hù)體系能夠控制基坑變形，保證基坑的穩(wěn)定和安全。