岩土工程中复杂场地深基坑支护工程设计与施工研究

2019-11-20张荣才

工程建设与设计 2019年21期

张荣才

（河北中色华冠岩土工程有限公司，河北廊坊065201 ）

1 引言

在建筑工程施工中，基坑支护工程在岩土工程的地基施工中具有重要的作用。复杂施工场地的深基坑支护工程的质量决定了整个岩土工程施工的安全性，甚至对整个建筑工程的施工都起着重要的作用。因此，在复杂场地的岩土工程施工中，深基坑支护工程的科学设计和施工是非常重要的。

2 基坑支护工程特点分析

在岩土工程的地基施工中，基坑支护工程具有多种方式。基坑支护工程的围护结构可以保证岩土工程基坑施工的安全性，并可以对基坑开挖的土体变形情况进行有效的控制，保证建筑工程的安全施工。基坑支护工程可以起到挡土的效果，这在地下施工中可以为施工人员提供充足的空间进行施工。基坑工程施工采用科学的排水措施，可以为基坑内的工程施工提供干燥的施工环境。基坑支护工程是岩土工程施工的临时性工程，所以，采用临时结构进行设计，就不能对荷载情况进行充分的考虑，而且支护结构的强度和耐久性比较低，会对基坑支护工程的安全性造成影响。

3 复杂场地深基坑支护工程设计及施工研究

3.1 深基坑支护工程的土压力计算分析

在岩土工程中作用于深基坑支护工程的荷载主要是土压力，所以，对支护工程的土压力的准确计算，是深基坑支护工程设计的关键。基坑工程土压力计算的准确性，关系到整个深基坑支护工程和岩土工程施工的安全性。

根据基坑支护结构位移方向，土压力分为以下3 种类型：第一种，静止土压力。静止土压力是在基坑支护结构中，挡土墙体没有发生方向位移，或发生非常微小的方向位移的情况下，土体对挡土墙体发生作用而产生的土压力，静止土压力用Ea表示，如图1 所示[1]。

图1 静止土压力结构图

第二种，主动土压力。主动土压力是墙后土体的土压力作用于挡土墙体上，造成挡土墙体向前发生位移的变化，这样，墙后土体的应力达到了极限平衡时，墙后土体作用于墙体的最小压力。主动土压力用Eb表示，如图2 所示。

图2 主动土压力结构图

第三种，被动土压力。被动土压力是外力作用于挡土墙体，挡土墙体向土体方向发生了位移的变化，当墙后土体受到挤压后达到极限平衡时，土体与墙体之间的最大土体压力。被动土压力用Ep表示，如图3 所示。

图3 被动土压力结构图

本文对土压力的计算主要采用（郎肯）Rankine 土压力理论进行计算，在Rankine 土压力计算中设定地表面是水平的，挡土结构光滑并且竖直，根据土体极限平衡条件计算得出土压力的值，计算公式如以下所示：

式中，Ep为被动土压力值；γ为土体的重度值；H为土体围墙的高度值；Kp为被动土压力系数。

在岩土工程中，基坑支护工程具有很强的综合性和专业性，并且在基坑支护工程的设计中，对基坑施工土压力的计算要进行充分的考虑，这样，基坑支护工程的设计才会更准确。在基坑支护工程中，对结构内力的荷载能力进行计算，不仅要考虑到土体压力值的计算，而且还要考虑到整个基坑施工的荷载值，这样计算出来的结果数值才不会失真[2]。

3.2 深基坑支护结构设计及施工研究

复合土钉墙支护结构设计及施工，土钉墙可以保证土体开挖面的稳定性，可以抵挡水土压力的荷载作用力。复合土钉墙是土钉墙和多种预应力构件结合在一起构成的多种基坑支护体系。土钉墙和锚杆组成的支护结构应用比较广泛，可以在基坑比较深的工程和基坑土体周围位移要求严格的工程中使用。在施工中，可以按照1∶0.3 的比例做土钉墙支护，并设置8排锚杆，如果第一排的锚杆在施工中遇到了水管等管线，那么可以调整到-0.3m 的位置进行施工，剩下7 个锚杆的位置保持不变。在现场基坑施工中，对每次的开挖深度都要进行计算，如果土体的自立性不好，那么可以在垂直方向打入一排钢管桩，这样可以起到好的支护作用。然后进行锚喷和注浆等操作，按照工程施工的进度，如果有需要，可以在水泥中放入早强剂，及时对钢管桩进行加固。

预应力锚索钢绞线应力为117kN，外加锁定力为80kN。土钉墙和隔水帷幕的组合设计可以有效地防止水对基坑造成的破坏，避免因为水压力而造成的土体沉降等情况发生。土钉墙和微型桩组合设计可以应用于基坑工程土体质量比较差的基坑工程中，在地下土层防水性好并且地下水位低的基坑工程中较多使用。

护坡桩施工，本工程施工工艺首先成孔，采用长螺旋钻机进行钻孔，由施工人员对装维进行复核，然后进行钻孔并灌注混凝土。钢筋笼吊放，钢筋的材料要严格执行材料标准，插入钻孔中。钢筋笼要垂直平稳地分段分节下放。混凝土灌注，在灌注混凝土前要对混凝土的孔落度进行实测，在进行灌注的过程中要充分搅拌，这样可以保证桩的质量。锚索施工，在护坡施工后，在土方开挖的设计标高位置进行施工，施工工艺是放线、成孔、安装、注浆和施加预应力。桩顶连梁施工，混凝土强度标准C25，对其进行充分搅拌，去除带有杂质的混凝土。桩与桩之间的护壁施工是护坡桩施工的最后工艺，对桩的泥土进行清理，并铺设钢编网，然后喷射混凝土，保证桩与桩之间的稳定[3]。