[摘要]80年代以來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展,高層建筑不斷的增加,隨著建筑高度的增加,根據(jù)構(gòu)造要求與使用要求,基礎(chǔ)的埋深也隨之不斷增加。為確;A(chǔ)工程的安全施工,及其周邊建筑物的安全,須對(duì)因基礎(chǔ)施工的要求而開(kāi)挖的基坑進(jìn)行有效的支護(hù)。建筑物的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)是一門從實(shí)踐中發(fā)展起來(lái)的技術(shù)。隨著我國(guó)建設(shè)的發(fā)展,基坑支護(hù)技術(shù)有了較大的提高,出現(xiàn)很多基坑支護(hù)型式同時(shí),隨著基坑支護(hù)工程的發(fā)展,基坑支護(hù)設(shè)計(jì)理論也有很大的提高。本文介紹了高層建筑物基坑降水支護(hù)設(shè)計(jì)的一些體會(huì)和施工中采取的具體措施.并對(duì)基坑降水支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工提出若干建議。 
[關(guān)鍵字]基坑工程 支護(hù) 降水 
  1引言 
  基坑施工過(guò)程中,為避免產(chǎn)生管涌、流砂、坑底突涌,有效防止坑壁土體的坍塌,減少基坑開(kāi)挖對(duì)周圍環(huán)境的影響和保證施工安全,當(dāng)基坑開(kāi)挖深度內(nèi)存在飽和軟土層和含水層及下部承壓水對(duì)基坑底板產(chǎn)生影響時(shí),就需選擇合適的降低地下水水頭或水位的方法進(jìn)行基坑降水。 
  2基坑工程的內(nèi)涵 
  基坑工程是基礎(chǔ)工程的組成部分。如果形象而完整地說(shuō),它是為了高聳塔桿和高層建筑、煙囪等構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),或城市地下商場(chǎng)、地下影劇院、地鐵車站、地下車庫(kù)、地下工業(yè)槽坑等各類地下工程開(kāi)辟地下空間,以便它們進(jìn)入施工的一個(gè)重要技術(shù)領(lǐng)域;庸こ套罱K并不形成任何固定資產(chǎn)或物質(zhì)產(chǎn)品,它是-種技術(shù)含量高的、大型的"服務(wù)性工程行為"。如果地下工程或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工完畢,基坑會(huì)完全消失。因此,也可以把它稱為地下工程或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工的先導(dǎo)技術(shù)。 
  因?yàn)楦邔咏ㄖ幕由疃容^深,又通常被稱為深基坑。除在較少的情況下基坑或者深基坑工程可用放坡開(kāi)挖外,一般應(yīng)考慮以下各項(xiàng)的內(nèi)容: 
  (1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的撐錨體系的施工與設(shè)計(jì); 
 。2)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工與設(shè)計(jì); 
 。3)施工控制與監(jiān)測(cè)、險(xiǎn)情處理及環(huán)境保護(hù)。 
 。4)土方開(kāi)挖設(shè)計(jì)與施工; 
 。5)基坑內(nèi)外土體加固的施工與設(shè)計(jì); 
  (6)控制或降低基坑內(nèi)外地下水位的施工與設(shè)計(jì); 
  其中第6項(xiàng)應(yīng)包括土方開(kāi)挖全過(guò)程對(duì)支錨體系和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、內(nèi)力和位移、降水的效果、基坑周圍臨近建筑物、工程樁的狀況、土體加固效果、道路和地下管線等的劣損、傾斜、位移和安全狀況進(jìn)行監(jiān)控與觀測(cè),以及發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)的應(yīng)急措施。 
  3基坑支護(hù)的選型與建議 
  基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的首要工作是基坑支護(hù)形式的合理選擇,應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境、地質(zhì)條件的要求及不同支護(hù)形式的造價(jià)、特點(diǎn)等綜合確定。一般當(dāng)周邊環(huán)境要求較寬松,地質(zhì)條件較好的時(shí)候,可采用柔性支護(hù),如土釘墻等;如果周邊環(huán)境要求比較高,需用較剛性的支護(hù)形式,從而控制水平位移,如地下連續(xù)墻或排樁等。同樣,對(duì)于支撐的形式,當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差,周邊環(huán)境要求較高時(shí),采用錨桿易擾動(dòng)周邊土體并對(duì)周邊環(huán)境的安全造成影響,采用內(nèi)支撐形式是比較好的;當(dāng)周邊環(huán)境要求高,基坑深度較大,地質(zhì)條件比較差時(shí),可利用地下連續(xù)墻加逆作法,這種支護(hù)形式是最強(qiáng)的。保證周邊環(huán)境的安全是基坑支護(hù)最重要的。 
  3.1支護(hù)結(jié)構(gòu)方案選擇的依據(jù) 
  選擇基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案主要依據(jù)以下幾個(gè)方面: 
  (1)地下室的結(jié)構(gòu)狀況及層數(shù),如底板及樓板的厚度、地下室層高、內(nèi)墻分布狀況、地下室墻板的厚度等; 
 。2)基坑的面積、基坑開(kāi)挖的深度及形狀; 
 。3)基坑周圍環(huán)境,包括地下管線、臨近建筑物、其它活荷載及恒荷載; 
  (4)地下室所在場(chǎng)地的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件,主要是各土層的含水率、土層分布、抗剪強(qiáng)度、重度、壓縮模量、滲透系數(shù)、地下水位及基床系數(shù)等; 
 。5)工程造價(jià)及施工工期; 
 。6)降水、挖土方法及總的施工流向。 
  3.2單道錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)的靜力平衡法 
  靜力平衡法其實(shí)就是在墻下端是自由支撐時(shí),求解內(nèi)力時(shí)按靜定結(jié)構(gòu)。這就需要首先求得墻插入坑底以下的深度t。它的要求在插入深度為f時(shí),令墻后的主動(dòng)土壓力對(duì)支撐點(diǎn)產(chǎn)生的力矩和墻前被動(dòng)±壓力對(duì)支撐點(diǎn)產(chǎn)生的力矩相等。用這種方法得到的平衡方程是關(guān)于t3的函數(shù),這方程比較難解,特別是在層狀土中且有地下水的條件下。因此,一般均采用試算法。 
  關(guān)于增大值t的計(jì)算方法:當(dāng)伊值較小時(shí),可能需要較大的插入深度才能平衡,有的甚至無(wú)法平衡。并且這種情況下的插入深度會(huì)比按下述的深埋條件下的等值梁法計(jì)算的插入深度更大,這就會(huì)導(dǎo)致淺埋比深埋還要深的現(xiàn)象。確定了墻的插入深度之后,就應(yīng)對(duì)支撐力進(jìn)行計(jì)算,由于這時(shí)按平衡條件下的墻插入深度已變大,通常,被動(dòng)土與主動(dòng)壓力的合力都應(yīng)該對(duì)應(yīng)的有些增大,而且主動(dòng)土壓力合力的增量小于被動(dòng)土壓力合力的增量,所以與增大前相比,支撐力插入深度將減小。由于考慮到安全,可仍按插入深度增大前的被動(dòng)與主動(dòng)土壓力合力計(jì)算支撐力。即RA=EA-EP式中RA為支撐力;EA主動(dòng)土壓力合力;EP被動(dòng)土壓力合力。 
  撐力RA確定以后,即可求圍護(hù)墻的彎矩分布,為求Mmax,可先求剪力為零點(diǎn)的位置,該處的彎矩即為Mmax。 
  4支護(hù)結(jié)構(gòu)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 
  用下面的方法計(jì)算基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值epjk 
 、艑(duì)于砂土及碎石土,基坑內(nèi)側(cè)抗力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計(jì)算: 
  式中, σpij為作用于基坑底面以下深度Zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值,可按下式計(jì)算: Kpi第i層土的被動(dòng)土壓力系數(shù),應(yīng)按下式計(jì)算: 
 、茖(duì)于粘性土和粉土,基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值宜按下列計(jì)算: 
  5降水設(shè)計(jì)方案比選分析 
  在降水工程中,在保證降水效果的同時(shí)應(yīng)盡量降低對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的不利影響。所以,對(duì)降水進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)以坑內(nèi)降水優(yōu)先考慮對(duì)象,坑外降水要在坑內(nèi)降水不能夠達(dá)到降水要求時(shí)考慮。下面的方法也可以進(jìn)行坑內(nèi)降水,盡量避免降水對(duì)環(huán)境的有害之處。加深隔水帷幕的深度,在已有的隔水體系之下高壓旋噴灌漿,延長(zhǎng)隔水帷幕深入目的承壓含水層的距離,含水層的水平向水力聯(lián)系應(yīng)該被隔斷,減小水力梯度,滲透路徑在垂直方向上應(yīng)該延長(zhǎng),從而減小涌水量及涌水速率。   對(duì)于開(kāi)挖面以下,隔水體系底端以上某一深度的地層進(jìn)行高壓旋噴灌漿,人工形成一層弱透水夾層,該夾層四周連接著隔水帷幕,使得減小了含水層滲透的速率,垂向滲透系數(shù)大大降低,最終使得涌水速率和涌水量減小了。 
  6工程施工 
  施工范圍包括灌注樁、冠梁、錨桿、降水井施工。 
  6.1施工工藝總流程 
  灌注樁施工一降水井施工一冠梁施工一第1次土方開(kāi)挖一描桿施工一第2次、第3次土方開(kāi)挖一盲溝、集水井施工一輕型井點(diǎn)施工。 
  6.2主要施工方法 
  6.2.1支護(hù)樁施工工藝流程: 
  施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→鉆孔→清孔→安放鋼筋籠→澆注水下混凝土 
  6.2.2降水井施工: 
 。1)施工工藝流程:測(cè)量放線→降水井鉆孔→清孔換漿→濾水管安裝→回填濾料→洗井。 
 。2)濾水管安裝:使用無(wú)砂水泥管作為濾水管,內(nèi)徑300mm,外徑380mm,單節(jié)長(zhǎng)度0.8m。安裝時(shí)有兩種方法,①井底安裝:在第1節(jié)井管上沿外圓綁3塊竹板后,下至井底,再下第2節(jié)井管,井管順著竹板騎在第1節(jié)管上,依次循環(huán),直到井管接至原地面,當(dāng)竹板不夠長(zhǎng)時(shí),應(yīng)在要下的井管上接竹板:②井口安裝:用鋼絲扣固定住第1節(jié)井管,并停留在孔口,然后在碼放第2節(jié)井管,并利用滑輪下放至管口與井口齊平,再接再下放,直至井管下到孔底。 
  (3)鉆孔:先使用?300鉆頭鉆孔,至設(shè)計(jì)底高程后,再用?600的鉆頭擴(kuò)孔,成孔時(shí)嚴(yán)禁使用粘土護(hù)壁,防止孔壁上形成泥皮而影響降水效果。 
 。4)回填濾料:濾料采用0.5~lcm機(jī)克細(xì)碎石,填在孔壁與管壁之間的縫隙里,回填至地面,濾料既能濾水,又起到防止塌孔的作用。 
 。5)洗井:洗井使用泥漿泵,抽至水清砂凈,洗井最好不要使用潛水泵,以防損壞潛水泵。 
  6.2.3錨桿施工 
 。1)施工工藝流程:施工準(zhǔn)備→鉆進(jìn)成孔→清孔換漿→錨桿和注漿管安放→第一次灌注砂漿→補(bǔ)漿→安裝腰梁→張拉→錨固。 
  7結(jié)語(yǔ) 
  基坑工程是地下建筑施工中內(nèi)容豐富而易于變化的領(lǐng)域。工程界已逐漸認(rèn)識(shí)到建筑基坑工程是一門新型綜合性強(qiáng)學(xué)科,也是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性工程。它涉及土力學(xué)、工程地質(zhì)、原位測(cè)試技術(shù)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、施工技術(shù)、基礎(chǔ)工程、土木與結(jié)構(gòu)共同作用以及環(huán)境巖土工程等多門學(xué)科,這種綜合技術(shù)學(xué)科在理論上尚待發(fā)展;庸こ毯芏喽际桥R時(shí)性工程,限制工程經(jīng)費(fèi)限制的比較緊。同時(shí)又有許多影響基坑工程的因素,例如地下水情況、地質(zhì)情況的影響、天氣變化、對(duì)工程具體的要求、施工管理及順序、周圍場(chǎng)地環(huán)境等等;庸こ痰氖┕づc設(shè)計(jì),既要控制結(jié)構(gòu)及其周圍土體的變形,又要保證施工過(guò)程中整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全,以保證周圍環(huán)境(相鄰建筑及地下公共設(shè)施等)的安全。在安全前提下,設(shè)計(jì)既要合理,又能使施工方便、使造價(jià)節(jié)約、將工期縮短。要提高基坑工程的設(shè)計(jì)與施工水平,必須正確選擇計(jì)算方法土壓力、和參數(shù),選擇合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。同時(shí),還要有豐富的施工與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。 
  參考文獻(xiàn) 
  [1]吳野.基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)、施工與監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究.內(nèi)蒙古科技大學(xué).2007年05期 
  [2]龍煥林.基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)中幾個(gè)問(wèn)題的探討.山西建筑.2012年04期 
  [3]張坤.深基坑工程降水實(shí)例分析.山西建筑.2010年23期