基坑开挖支护结构分析

2021-04-03申彦

建筑与装饰 2021年6期

关键词：深层基坑工程项目

申彦

奥雅纳工程咨询有限公司广州分公司广东广州 510000

引言

本文对基坑开挖支护结构的分析研究进行了简要的说明，总结了地下工程项目建设的行业现状、基坑开挖项目普遍面临的建设难点以及常用的基坑开挖支护结构形式，具有科学性、合理性，体现了基坑支护结构的选择对地下工程项目的重要意义。

1 行业现状

近年来，随着城市化的发展进程，农村人口骤减，城市人口与日俱增，人群聚居情况日益严重，人口膨胀、住房紧张和交通拥堵等现象已然成为社会发展与进步亟须解决的问题。城市的规划开发也开始逐步由地上建设向地下空间利用转变和过渡，诸如地铁、车站、地下停车场、地下商贸中心、地下住宅区等各种地下建筑物的数量都在逐年递增。随着基坑开挖深度的日益增大，需要维持基坑施工安全的支护结构变得越来越复杂，审查报建单位对基坑安全性与稳定性的检查标准亦越来越高。为应对基坑开挖日益提升的专业性技术要求，国家积极发布并完善了基坑开挖支护结构设计的标准与规范，更不断推出相关政策，鼓励全社会对结构及岩土高端人才的培养。在社会的不断发展进步过程中，这些人不仅完成了自己的梦想，还为国家的现代化建设做出了巨大的贡献[1]。

2 常见的基坑开挖难点

在现存地下工程项目设计与施工过程中普遍存在着以下基坑开挖的难点问题，其对项目整体的运作和管理、建设的效率与收益等均有着深远的影响：

（1）基坑开挖范围广、深度大，技术要求较高。在现代化城市地下工程的开发建设过程中，一般为利用广阔的横向及纵向地下空间，项目在规划与设计阶段普遍需求采用深度大、范围广的基坑工程，其在后续施工阶段往往将面临施工技术难度大、安全事故易发、总体成本造价增加等问题。同时，此类工程对技术要求较高，需要各方团队人员具备较广的知识面和较强的专业性，且对施工中突发的各种问题，要有丰富的项目经验作为支持及时进行判断，以保证项目的顺利实施。

（2）地质及场地条件复杂，不确定性较大。我国地大物博，幅员辽阔，不同地理位置的地质情况千差万别。基坑开挖过程中往往会遇到土质条件较差、地下管道众多、地表交通复杂等情况，复杂的地质及场地条件极大地增加了工程项目的不确定性，增加了基坑开挖支护结构设计的难度。举例而言，在滨水区域进行基坑开挖施工时，可能由于土质过于松散、地下水位过高、承压水头过大等地质原因造成诸如边坡失稳或突涌、流沙等工程灾害，严重者甚至会扩散影响施工场地的周围环境。另外，极端恶劣的天气环境也会对基坑开挖造成一定程度的影响，比如严冬出现的冻土问题，会使土壤变得坚硬而难以挖掘，从而造成施工效率降低，进一步影响工程整体进度。

（3）建设周期长，对周边影响较大。一般的地下工程项目相较于地上项目建设周期偏长，施工场地的限制因素较多，与周边的接口情况更为复杂。一些大型市政公建类的地下工程项目，更是会对城市的整体管理运营产生长时间、持续性的影响。例如地铁的扩建需在城市中心闹市区开展基坑开挖作业，且基坑的施工及维护往往将持续一段较长的时间，其对城市空间的占用、市民的出行、车流交通的疏导、噪音的控制等都将造成一定程度的不良影响，从而降低周边人们生活及出行的幸福感和便利感[2]。

3 常见的基坑开挖支护结构

为应对上述基坑开挖过程中存在的重点难点问题，结合工程项目背景和基坑特征，正确选择合适的基坑开挖支护结构形式就显得尤为重要。下文对几种常见的基坑开挖支护结构形式进行了简单的分析与介绍。不同的支护结构在不同的场地条件和基坑环境情况下存在着各自的优势与缺陷，地下工程基坑开挖应结合自身的项目特点，对支护结构的选择进行综合考虑。

（1）深层搅拌水泥土围护墙。用深层搅拌机就地将土和水泥浆进行混合搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状固体挡墙，作为基坑开挖的支护结构，这种方法搭建的围护墙就是深层搅拌水泥土围护墙。深层搅拌机挖土速度快、形成的固体挡墙既能挡土也能止水、价格较低廉、噪音小、污染少，比较适用于大型闹市区的建设工程使用。譬如城市中心区、重要商业中心附近的地下项目开发、大型地下轨道交通的修建、旧城区人员密集型楼房改造等项目，可综合考虑采用深层搅拌水泥土围护墙的支护形式。

（2）高压旋喷桩。利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥加固体，相互搭接形成排桩的设备叫作高压旋喷桩。高压旋喷桩依旧采用水泥浆进行挡土和止水，但相比于深层搅拌水泥土围护墙施工，具有施工设备占地面积小，施工器械基本无噪音的优点。然而采用高压旋喷对土体进行加固，在施工过程中将产生大量泥浆排出，对泥浆的收集与处理难度较大，在项目规模较大的情况下容易造成周边土体环境污染。因此，它比较适用于施工空间较小的工程，如市政下穿马路地下通道的建设。

（3）钻孔灌注桩。钻孔灌注桩通过机械钻孔后放置钢筋笼的施工工艺，灌注混凝土形成钢筋混凝土结构桩体作为挡土支护结构，具有承载能力高和沉降小的两大特点。它的优点是适用于基坑开挖深度较大的工程，且施工过程无噪音，对周围环境影响微小可控，缺点则是施工工艺及流程较复杂，成品质量受影响程度大，桩间缝隙易造成水土流失，挡土止水效果不易控制。比较适用于开挖深度较大、工期要求相对宽松的基坑工程，如地铁、车站、地下商场的开发与建设[3]。