建筑基坑支护工程安全性影响因素及对策

2015-12-10黄俊凤

中国科技纵横 2015年14期

关键词：抗剪深基坑岩土

黄俊凤

（深圳市超卓工程有限公司，广东深圳 518172）

建筑基坑支护工程安全性影响因素及对策

黄俊凤

（深圳市超卓工程有限公司，广东深圳 518172）

随着城市建设的快速发展，高层住宅建筑拔地而起，深基坑工程项目也越来越多，本文对基坑支护类型、基坑工程水效应和支护设计计算进行了分析，并对存在的问题提出了建议。建筑基坑支护设计与施工技术是一门从实践中发展起来的技术，它涉及土力学中典型的强度、稳定及变形问题，还涉及土与支护结构共同作用问题、基坑中的时空效应问题以及结构计算问题等。结合工程实例，对高层建筑深基坑支护技术的应用进行了分析，并提出一些具有工程应用价值的建议措施。

建筑基坑基坑支护安全性

1　引言

几十年来，随着国内外大量高层建筑的建造，基坑深度不断加深，规模和复杂程度不断加大，基坑支护已成为高、大建筑中的一个非常大的课题，建筑基坑支护的安全性也成为施工人员十分关注的热点问题。

2　深基坑支护设计计算

基坑支护设计必须满足安全性、经济性和可行性这三项基本要求。设计的基本原则是在满足安全与技术可行的前提下，尽量节省工程造价。在基坑支护设计中，首先应满足支护结构的强度要求，然后，根据基坑周边环境的复杂程度进行变形控制。基坑各侧环境不同，其变形控制值也应相应变化，避免由于支护结构变形过大，造成周边建（构）筑物、地下管线破坏。

2.1岩土层计算指标的选用

基坑支护设计首先遇到的是岩土层抗剪强度c值的选取。如何根据场地的工程地质资料，以及基坑工程特点和采用的计算理论来选用合适的抗剪强度指标是至关重要的。

不同的试验方法，得出的抗剪强度指标差别很大。目前，确定抗剪强度指标的方法主要有:①直剪试验的快剪和固结快剪，②三轴试验，③原位测试的十字板剪切试验。

2.2土压力计算

基坑支护结构土压力计算大多以朗肯土压力和库伦土压力理论为基础。用的更多的是朗肯土压力理论。有的采用土压力三角形分布简图；有的采用梯形简图。墙或桩顶发生很小位移时，主动土压力即可发挥出来，而被动土压力充分发挥时需有大得多的位移，这往往是实际工程所不允许的；对于悬臂式和单层支撑（或单锚式）支护，开挖过程中一般都能达到主动土压力极限状态；而对多层支撑（或多层拉锚）式，其土压力比较复杂，墙或桩位移产生拱效应，从而在挖方以下的土压力减小，在支撑附近侧压力增大，此外，侧压力还与支撑是否施加预载及支撑刚度有关，故对于排桩悬臂式支护，一般采用三角形简图，但被动土压力需作一定折减，以减小排桩的水平变位；当用等值梁法计算排桩内支撑支护、排桩锚拉支护时，可选用梯形简图。

3　存在问题

尽管深基坑支护工程的设计与施工已积累丰富经验，但由于在理论和实践上，都还存在许多不成熟与不完善之处，至今仍存在不少问题。（1）基坑工程勘察问题。基坑工程勘察常常不能满足设计要求，土层抗剪强度指标试验方法及取值不统一。基坑工程勘察应满足规范中规定的要求，包括勘察范围、勘探点的深度及间距，场地水文地质勘察、岩土工程测试参数、基坑周边环境的勘查及对基坑工程的建议等，其中尤其重要的是岩土工程测试参数及对基坑周边环境的勘查。现有岩土工程报告中岩土的取样数量均偏少，岩土参数测试值变异较大，大部分岩土抗剪强度参数取值均为经验值，直接导致基坑工程计算结果的不够准确。对于基坑周边环境的勘查则很少有勘察报告能达到基坑设计阶段的要求，周边建筑物的结构型式、基础型式及埋深、与基坑周边的距离等描述一般均过于粗略，对于地下管线的描述则更不清晰，管线的类型、接头型式、管径及埋深等都不详。（2）施工质量问题。基坑工程特别是土钉墙和喷锚工程专业特殊性强，许多施工单位没有岩土工程专业工程经验，甚至对岩土工程专业知识知之甚少，有的甚至完全不懂；但出于利益的驱使，偷工减料的现象时有发生，特别是有的土方开挖单位，为了方便省钱，根本就没有分层开挖，基坑工程一次开挖到底，直接导致坑顶开裂、坑壁失稳。基坑工程除保护周边环境外，还要保证坑内工程桩的安全，软土基坑必须分层均衡开挖，每层高度不宜超过1m。饱和流塑状态的淤泥层，对桩周的约束效应很低，工程桩（预应力管桩）的横截面，不论是横向抗切的配筋，还是截面积都相对比较薄弱。由于土方开挖未严格按要求进行，桩体位移、倾斜、断裂很容易发生，类似的事故不少。

4　深基坑周围土体止水效果的控制

在地下水位较高的地区，地下水对深基坑工程施工带来的危险程度是相当高的。地下水的来源一般为上层滞水、潜水、承压水、雨水及基坑周围的渗漏管道水，由于水的来源复杂，以及枯水期和丰水期水位变化的影响，在制定止水方案时，应从深基坑工程的防水、降水和排水3个方面考虑，根据地质勘察部门提供的地质资料，深入分析地下水的成因，了解深基坑周围环境，对周边有建筑物的基坑，宜采用以堵为主，抽水为辅，否则会导致基坑周围土体与水体的流失，造成建筑物不均匀沉陷，甚至发生坑底流沙、管涌等现象，增大处理难度，拖延工期；反之，以降水为主。

止水帷幕是高水位地区深基坑支护工程中常用的止水措施，其施工方法主要有高压喷射注浆法、浆喷深层搅拌法、粉喷深层搅拌法和压力注浆法等。采用浆喷深层搅拌法进行止水帷幕的止水施工时，如果止水帷幕的搅拌桩成桩质量不好，深基坑开挖后会出现渗水较多的现象。若此时再采用灌浆的方法进行处理，则会延误工期，增加造价。在该类止水帷幕施工时要注意以下几点:（1）保证桩体质量。确定合理的水泥浆掺加量，保证桩体搅拌均匀，桩长达到设计深度，避免桩头出现搅而无浆的情况，特别是在土层变异较大的地区，因搅拌桩的桩径不易控制，容易导致止水失效。（2）保证桩的搭接长度和密实度，杜绝空洞、蜂窝及桩头开叉的现象。（3）不得随意在基坑支护结构上开口，否则会影响支护结构的安全，也破坏了止水帷幕，导致地下水的渗入。