摘要:隨著我國城市建設的快速發展,高層和超高層建筑不斷增加,深基坑支護逐漸成為新的課題,本文就深基坑工程的特點、內容、設計中出現的問題提出了建議。
　　關鍵詞:深基坑;支護;特點;設計;建議
　　一、前言
　　隨著經濟的發展和科技的進步,城市建設的投入不斷加大,城市化進程日益加快,為了充分利用有限的土地資源,增加空中和地下的使用空間,近年興建了許多高層建筑物、地下室和地下通道。從發展的觀點看來,無論是民用建筑還是市政交通工程,深基坑設計已成為一種發展趨勢,同時許多大型水利水電工程也已建成或正在規劃建設中,在這些大型工程中深基坑也得到了廣泛應用。深基坑工程投資較大,對安全性要求很高,同時深基坑設計與施工技術手段尚未十分成熟,因此尋找節約工程投資和增大工程安全性之間的平衡點是巖土工程界迫切需要解決的問題。
　　二、深基坑工程的特點及其內容
　　1．工程特點
　　⑴深基坑支護工程的設計與施工涉及許多專業學科及部門或單位;
　　⑵深基坑支護工程的施工往往集中在市區及主要街道的兩旁,建筑密度大、人口密集、交通擁擠、場地狹小,施工環境較復雜;
　　⑶基坑開挖深度越來越大,給設計與施工增加了一定的難度;
　　⑷影響基坑工程的不確定(不可預見)因素較多;
　　⑸對周邊環境保護要求較高,很多矛盾難以協調,如發生工程事故則會造成巨大的經濟損失。
　　2．深基坑工程的內容
　　巖土工程勘察與環境調查;支護結構選型及設計;地下水控制的設計及施工;基坑開挖、支護結構施工與檢測;基坑地基處理及監測;施工過程的環境保護評估及實施。
　　三、深基坑支護設計
　　1．深基坑的設計要求
　　深基坑工程的實施,是在任務重、條件差、要求進度快、質量高、造價低等條件下完成的,這就給設計和施工人員提出了新的課題,因此基坑工程設計和施工總的要求就是要做到設計先進、經濟合理、施
　　工方便、安全可靠。基坑工程各環節的工作必須遵守國家和地方以及行業現行的法律和法規,并執行現行的有關技術標準。
　　2．深基坑支護結構的設計計算
　　⑴靜力平衡法與等值梁法
　　利用墻前后土壓力的極限平衡條件,求出支護結構的插入深度和結構內力等,從理論上說,首先支護結構前后土壓力是否達到極限狀態是很難確定的,尤其是被動土壓力情況有很大的推測性,實際工程測試已證明了這一點;其次該類方法并未考慮結構與土體變形,而變形對土壓力重分布及結構內力有很大影響,故該類方法正逐漸失去它原有的地位,但對于簡單基坑開挖,靜力平衡法中一些簡化使計算變得簡單,可以憑經驗使用。
　　⑵彈性地基梁的m法及彈塑有限元法
　　m法的優點是考慮了支護結構與土體的變形,但也有一些問題有待解決,如計算時一般工程的參數m難以通過試驗確定,現有文獻提供的取值范圍各地區差別較大,該參數雖按彈性體來計算變形,物理意義明確,但實際參數m則是一個反映彈性的綜合指標。工程實踐表明,在軟土中的懸臂樁支護采用m法計算位移與實測位移有很大差異,實測位移值可達計算值的幾倍,這說明樁后土體變形已不再屬于彈性范圍(實測數值見表1)。　　                                
　　此外,m法無法直接確定支護結構的插入深度,通常假定試算有很大的隨意性,有時樁底落在軟弱土層中,還須經驗來修正。
　　有限單元法作為今后基坑支護設計計算的發展方向,其優點是不但考慮了土體與支護結構的變形,而且可得出塑性區的分布,從而判斷支護結構的整體穩定性。但選取合理的本構模型與計算參數,以及塑性區范圍與穩定性之間的定量關系均缺乏經驗。在結構計算方面,建立了能考慮基坑圍護結構和土壓力的空間非線性共同作用理論及其計算方法,并編成程序方便高效地完成基坑維護工程的計算。
　　3．設計思路
　　對于一個支護結構的設計,首先要根據擬建工程的自然地形、地質條件、當地的經驗及技術條件,綜合考慮來選擇一個最適合的設計方案。它應當符合國家的經濟技術方針、政策法規和規范、規定等,且技術先進、安全可靠、造價經濟、施工方便。因此設計首先應是概念設計,重點在于可行性方案的篩選與優化,對支護結構方案的選擇和優化可按以下步驟進行:
　　對于深度不大的基坑支護工程,應首先考慮懸臂式支護結構,該結構主要利用基坑地面以下土體提供的土壓力來維持支護體系平衡,主要結構形式為樁排支護結構和地下連續墻兩類,當邊坡土質較好,地下水位較低時可利用樁排支護結構。而地下連續墻因具有良好的抗彎性、防滲性和整體性,且對周圍環境影響較小,對地層條件適應性強,墻體長度可任意調節,適用于各種深度基坑的開挖,同時還可采用逆作法施工,因此被廣泛采用。懸臂式板樁支擋的優點是不需構筑與拆除支撐結構,同時為土方作業和基礎施工提供較自由的操作空間。當基坑較淺或被動區土層性質較好時,懸臂式板樁支護方案較為經濟合理;而當基坑較深或被動區土層性質較差時,樁插入深度較大,樁徑與配筋量也相對較大,該方案就相對不經濟,同時懸臂式支擋的側向位移一般稍大,這也是需要注意的。在基坑開挖深度相對較大,且對邊坡變形要求較高時,就應考慮對懸臂式支護結構增加內支撐的方法,使之形成混合式支護結構,支撐形式常采用錨桿拉接或內支撐形式。
　　如懸臂式支擋不妥當,則可考慮其它形式的方案,如鋼板樁、土釘、錨桿、拱圈、網狀樹根樁加固、逆作法等。設計人員應根據工程的具體情況,通過綜合分析比較的方法來確定支護結構的種類、平面布置形式及其支護材料。
　　設計時應充分考慮地下水的影響,它直接關系到設計方案的成敗,如基坑土層為滲透系數較高的土層(如粉土、粉砂、圓礫等)時,井點降水法是一種經濟有效的方法。采用該法不僅可使基坑處于干燥狀態而便于施工,還可顯著改善土層的物理力學性質,有效減少支護結構的內力和變形,從而可達到節約和安全的目的。但要注意場地土質是否適宜井點降水,特別是降水是否會影響周圍環境,有時為了減小降水引起的地面附加沉降或對鄰近建(構)筑物造成影響,還可采用井點回灌技術。當底層為滲透系數較小的土層(如粘性土、淤泥等)時,可采用深層攪拌樁和高壓旋噴注漿形成止水帷幕,由于深層攪拌樁造價相對較低,故應用較多,無論是降水或止水,地表滯水的處理都不能忽視,地表滯水一般采用排水溝與集水井收集,然后用水泵排除,這對于放坡或局部放坡的基坑尤為重要,同時還應對坡面采取一定的保護措施。
　　四、對深基坑工程的建議
　　深基坑支護工程是基礎施工所必須的臨時結構,其工程造價與設計的合理性緊密相關,合理的設計是影響整個工程施工進度與造價的關鍵所在。由于存在諸多因素的影響,因此如何選擇經濟、安全、進度之間的合理平衡就是一個需要思考的重要問題,為了保證基坑設計的合理性與經濟性,對基坑設計與施工提出以下建議:
　　1．提高設計人員的素質。由于基坑設計與水文地質、工程地質條件密切相關,地基土參數的試驗方法、取值、地下水的影響往往是確定支護結構設計的因素,同時降水施工過程也可能改變地基土的性質。這些復雜因素都要求設計人員根據自身的巖土工程設計經驗來確定基坑支護設計方案。
　　2．采用動態設計和信息施工技術,確保基坑安全施工。由于基坑工程的不確定因素較多,設計人員應對支護結構較薄弱而可能出現事故的環節,以及出現事故的應急方案等提前加以適當考慮,及時修改相應的設計,并在設計圖上說明,一旦發生事故,使之確實能起到應急作用。動態設計方法與信息施工技術,要求工程技術人員隨時注意和掌握巖土工程施工過程中的信息反饋和資料積累。應用計算機監測,提供施工過程中支護體系及環境的受力狀態及變形數據,對支護狀態實行動態檢測與控制,工程監測數據應及時反饋,以指導設計與施工。
　　3．對于深基坑開挖中存在的時空效應,目前大多是憑經驗解決,尚無法在理論上精確計算,但如能較好地解決這一問題,則將對深基坑支護結構設計具有重要意義。
　　
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