基坑支護(hù)加固施工

一、基本概念

　　基坑支護(hù)，是為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護(hù)措施。

二、工程特點

       1、基坑支護(hù)工程是個臨時工程，設(shè)計的安全儲備相對可以小些，但又與地區(qū)性有關(guān)。不同區(qū)域地質(zhì)條件其特點也不相同?；又ёo(hù)工程又是巖土工程、結(jié)構(gòu)工程以及施工技術(shù)互相交叉的學(xué)科，是多種復(fù)雜因素交互影響的系統(tǒng)工程，是理論上尚待發(fā)展的綜合技術(shù)學(xué)科。

       2、由于基坑支護(hù)工程造價高，開工數(shù)量多，是各施工單位爭奪的重點，又由于技術(shù)復(fù)雜，涉及范圍廣，變化因素多，事故頻繁，是建筑工程中最具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)上的難點，同時也是降低工程造價，確保工程質(zhì)量的重點。

       3、基坑支護(hù)工程正向大深度、大面積方向發(fā)展，有的長度和寬度均超過百余米，深度超過20余米。工程規(guī)模日益增大。

       4、巖土性質(zhì)千變?nèi)f化，地質(zhì)埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性、不均勻性，往往造成勘察所得的數(shù)據(jù)離散性很大，難以代表土層的總體情況，并且精確度較低，給基坑支護(hù)工程的設(shè)計和施工增加了難度。

       5、在軟土、高地下水位及其他復(fù)雜場地條件下開挖基坑，很容易產(chǎn)生土體滑移、基坑失穩(wěn)、樁體變位、坑底隆起、支擋結(jié)構(gòu)嚴(yán)重漏水、流土以致破損等病害，對周邊建筑物、地下構(gòu)筑物及管線的安全造成很大威脅。

       6、工程實踐證明，要做好基坑支護(hù)工程，必須包括整個開挖支護(hù)的全過程，它包括勘察、設(shè)計、施工和監(jiān)測工作等整個系列，因而強(qiáng)調(diào)要精心做好每個環(huán)節(jié)的工作。

       7、隨著舊城改造的推進(jìn)，各城市的主要高層、超高層建筑大都集中在建筑密度大、人口密集、交通擁擠的狹小場地中，基坑支護(hù)工程施工的條件均很差。鄰近常有必須保護(hù)的永久性建筑和市政公用設(shè)施，不能放坡開挖，對基坑穩(wěn)定和位移控制的要求很嚴(yán)。

       8、基坑支護(hù)工程包含擋土、支護(hù)、防水、降水、挖土等許多緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)，其中的某一環(huán)節(jié)失效將會導(dǎo)致整個工程的失敗。

       9、相鄰場地的基坑施工，如打樁、降水、挖土等各項施工環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生相互影響與制約，增加事故誘發(fā)因素。

      10、在支護(hù)工程設(shè)計中應(yīng)包括支護(hù)體系選型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力、變形計算、場地內(nèi)外土體穩(wěn)定性、降水要求、挖土要求、監(jiān)測內(nèi)容等，應(yīng)注意避免"工況"和計算內(nèi)容之間可能出現(xiàn)的"漏項"，從而導(dǎo)致基坑失誤。在施工過程中，尤其在軟土地區(qū)中施工時，應(yīng)該認(rèn)真研究合理安排好挖土的方法，以及支撐與挖土的配合，將會顯著地減少基坑變形和基坑支護(hù)事故的發(fā)生。

      11、基坑支護(hù)工程造價較高，但又是臨時性工程，一般不愿投入較多資金?？墒?，一旦出現(xiàn)事故，處理十分困難，造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響往往十分嚴(yán)重。

      12、基坑支護(hù)工程施工周期長，從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程，常需經(jīng)歷多次降雨、周邊堆載、振動、施工不當(dāng)?shù)仍S多不利條件，其安全度的隨機(jī)性較大，事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性。

三、支護(hù)形式

　　常見的基坑支護(hù)形式主要有:

       1、排樁支護(hù)，樁撐、樁錨、排樁懸臂；

       2、地下連續(xù)墻支護(hù)，地連墻+支撐；

       3、水泥擋土墻；

       4、土釘墻(噴錨支護(hù))；

       5、逆作拱墻；

       6、原狀土放坡；

       7、樁、墻加支撐系統(tǒng)；

       8、簡單水平支撐；

       9、鋼筋混凝土排樁；

      10、上述兩種或者兩種以上方式的合理組合等。

四、適用范圍

       1、放坡開挖

　　適用于周圍場地開闊，周圍無重要建筑物，只要求穩(wěn)定，位移控制無嚴(yán)格要求，價錢最便宜，回填土方較大。

       2、深層攪拌水泥土圍護(hù)墻

　　深層攪拌水泥土圍護(hù)墻是采用深層攪拌機(jī)就地將土和輸入的水泥漿強(qiáng)行攪拌,形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。水泥土圍護(hù)墻優(yōu)點:由于一般坑內(nèi)無支撐,便于機(jī)械化快速挖土；具有擋土、止水的雙重功能;一般情況下較經(jīng)濟(jì)；施工中無振動、無噪音、污染少、擠土輕微,因此在鬧市區(qū)內(nèi)施工更顯出優(yōu)越性。水泥土圍護(hù)墻的缺點；首先是位移相對較大,尤其在基坑長度大時,為此可采取中間加墩、起拱等措施以限制過大的位移;其次是厚度較大,只有在紅線位置和周圍環(huán)境允許時才能采用,而且在水泥土攪拌樁施工時要注意防止影響周圍環(huán)境。

       3、高壓旋噴樁

　　高壓旋噴樁所用的材料亦為水泥漿,它是利用高壓經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥土加固體,相互搭接形成排樁,用來擋土和止水。高壓旋噴樁的施工費用要高于深層攪拌水泥土樁,但其施工設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動性強(qiáng)、占地少,并且施工機(jī)具的振動很小,噪音也較低,不會對周圍建筑物帶來振動的影響和產(chǎn)生噪音等公害,它可用于空間較小處,但施工中有大量泥漿排出,容易引起污染。對于地下水流速過大的地層,無填充物的巖溶地段永凍土和對水泥有嚴(yán)重腐蝕的土質(zhì),由于噴射的漿液無法在注漿管周圍凝固,均不宜采用該法。

       4、槽鋼鋼板樁

　　這是一種簡易的鋼板樁圍護(hù)墻,由槽鋼正反扣搭接或并排組成。槽鋼長6～8m ,型號由計算確定。其特點為:槽鋼具有良好的耐久性,基坑施工完畢回填土后可將槽鋼拔出回收再次使用；施工方便,工期短；不能擋水和土中的細(xì)小顆粒,在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水措施；抗彎能力較弱,多用于深度≤4m的較淺基坑或溝槽,頂部宜設(shè)置一道支撐或拉錨；支護(hù)剛度小,開挖后變形較大。

       5、鋼筋混凝土板樁

　　鋼筋混凝土板樁具有施工簡單、現(xiàn)場作業(yè)周期短等特點,曾在基坑中廣泛應(yīng)用,但由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法,振動與噪音大,同時沉樁過程中擠土也較為嚴(yán)重,在城市工程中受到一定限制。此外,其制作一般在工廠預(yù)制,再運至工地,成本較灌注樁等略高。但由于其截面形狀及配筋對板樁受力較為合理并且可根據(jù)需要設(shè)計,可制作厚度較大(如厚度達(dá)500mm 以上) 的板樁,并有液壓靜力沉樁設(shè)備,故在基坑工程中仍是支護(hù)板墻的一種使用形式。

       6、鉆孔灌注樁

　　鉆孔灌注樁圍護(hù)墻是排樁式中應(yīng)用最多的一種,在我國得到廣泛的應(yīng)用。其多用于坑深7~15m 的基坑工程,在我國北方土質(zhì)較好地區(qū)已有8~9m 的臂樁圍護(hù)墻。鉆孔灌注樁支護(hù)墻體的特點有:施工時無振動、無噪音等環(huán)境公害,無擠土現(xiàn)象,對周圍環(huán)境影響??；墻身強(qiáng)度高,剛度大,支護(hù)穩(wěn)定性好,變形小。

　　工程樁也為灌注樁時,可以同步施工,從而施工有利于組織、方便、工期短；樁間縫隙易造成水土流失,特別時在高水位軟粘土質(zhì)地區(qū),需根據(jù)工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題；適用于軟粘土質(zhì)和砂土地區(qū),但是在砂礫層和卵石中施工困難應(yīng)該慎用；樁與樁之間主要通過樁頂冠梁和圍檁連成整體,因而相對整體性較差,當(dāng)在重要地區(qū),特殊工程及開挖深度很大的基坑中應(yīng)用時需要特別慎重。

五、施工工藝

       1、地下水控制

　　基坑開挖期間，地下水控制也屬于基坑支護(hù)的一部分，地下水控制方法可分為集水明排、降水、截水和回灌等型式單獨或組合使用。

       2、臨邊防護(hù)

    （1）基坑施工必須進(jìn)行臨邊防護(hù)。深度不超過2M的臨邊可采用1.2M高欄桿式防護(hù)，深度超過2M的基坑施工還必須采用密目式安全網(wǎng)做封閉式防護(hù)。

    （2）臨邊防護(hù)欄桿離基坑邊口的距離不得小于50cm。

       3、坑壁支護(hù)

    （1）坑槽開挖時設(shè)置的邊坡符合安全要求?？颖谥ёo(hù)的做法以及對重要地下管線的加固措施必須符合專項施工方案和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的要求。

    （2）支護(hù)設(shè)施產(chǎn)生局部變形，應(yīng)會同設(shè)計人員提出方案并及時采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整加固。

       4、排水措施

    （1）基坑施工應(yīng)根據(jù)施工方案設(shè)置有效的排水、降水措施。

    （2）深基坑施工采用坑外降水的，必須有防止臨近建筑物危險沉降的措施。

       5、坑邊荷載

    （1）基坑邊堆土、料具堆放的數(shù)量和距基坑邊距離等應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定和施工方案的要求。

    （2）機(jī)械設(shè)備施工與基坑(槽)邊距離不符合有關(guān)要求時，應(yīng)根據(jù)施工方案對機(jī)械施工作業(yè)范圍內(nèi)的基坑壁支護(hù)、地面等采取有效措施。

       6、上下通道

    （1）基坑施工必須有專用通道供作業(yè)人員上下。

    （2）設(shè)置的通道，在結(jié)構(gòu)上必須牢固可靠，數(shù)量、位置滿足施工要求并符合有關(guān)安全防護(hù)規(guī)定。

       7、土方開挖

    （1）施工機(jī)械應(yīng)由企業(yè)安全管理部門檢查驗收后進(jìn)場作業(yè)，并有驗收記錄。

    （2）施工機(jī)械操作人員應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行培訓(xùn)考核，持證上崗，熟悉本工種安全技術(shù)操作規(guī)程。

    （3）施工作業(yè)時，應(yīng)按施工方案和規(guī)程挖土，不得超挖、破壞基底土層的結(jié)構(gòu)。

       8、監(jiān)測

　　基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)按照方案進(jìn)行變形監(jiān)測，并有監(jiān)測記錄。對毗鄰建筑物和重要管線、道路應(yīng)進(jìn)行沉降觀測，并有觀測記錄。

基坑工程監(jiān)測包括: 基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測和周圍環(huán)境監(jiān)測。

　　六、設(shè)計要求

　　基坑支護(hù)作為一個結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)要滿足穩(wěn)定和變形的要求，即通常規(guī)范所說的兩種極限狀態(tài)的要求，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。所謂承載能力極限狀態(tài)，對基坑支護(hù)來說就是支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、傾倒、滑動或周邊環(huán)境的破壞，出現(xiàn)較大范圍的失穩(wěn)。一般的設(shè)計要求是不允許支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)這種極限狀態(tài)的。而正常使用極限狀態(tài)則是指支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形或是由于開挖引起周邊土體產(chǎn)生的變形過大，影響正常使用，但未造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。

　　因此，基坑支護(hù)設(shè)計相對于承載力極限狀態(tài)要有足夠的安全系數(shù)，不致使支護(hù)產(chǎn)生失穩(wěn)，而在保證不出現(xiàn)失穩(wěn)的條件下，還要控制位移量，不致影響周邊建筑物的安全使用。因而，作為設(shè)計的計算理論，不但要能計算支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題，還應(yīng)計算其變形，并根據(jù)周邊環(huán)境條件，控制變形在一定的范圍內(nèi)。

　　一般的支護(hù)結(jié)構(gòu)位移控制以水平位移為主，主要是水平位移較直觀，易于監(jiān)測。水平位移控制與周邊環(huán)境的要求有關(guān)，這就是通常規(guī)范中所謂的基坑安全等級的劃分，對于基坑周邊有較重要的構(gòu)筑物需要保護(hù)的，則應(yīng)控制小變形，此即為通常的一級基坑的位移要求;對于周邊空曠，無構(gòu)筑物需保護(hù)的，則位移量可大一些，理論上只要保證穩(wěn)定即可，此即為通常所說的三級基坑的位移要求;介于一級和三級之間的，則為二級基坑的位移要求。

　　對于一級基坑的最大水平位移，一般宜不大于30mm，對于較深的基坑，應(yīng)小于0.3%H,H為基坑開挖深度。對于一般的基坑，其最大水平位移也宜不大于50mm。一般最大水平位移在30mm內(nèi)地面不致有明顯的裂縫，當(dāng)最大水平位移在40-50mm內(nèi)會有可見的地面裂縫，因此，一般的基坑最大水平位移應(yīng)控制不大于50mm為宜，否則會產(chǎn)生較明顯的地面裂縫和沉降，感觀上會產(chǎn)生不安全的感覺。

　　一般較剛性的支護(hù)結(jié)構(gòu)，如擋土樁、連續(xù)墻加內(nèi)支撐體系，其位移較小，可控制在30mm之內(nèi)，對于土釘支護(hù)，地質(zhì)條件較好，且采用超前支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨桿等加強(qiáng)措施后可控制較小位移外，一般會大于30mm。

　　基坑支護(hù)是一種特殊的結(jié)構(gòu)方式，具有很多的功能。不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于不同的水文地質(zhì)條件，因此，要根據(jù)具體問題，具體分析，從而選擇經(jīng)濟(jì)適用的支護(hù)結(jié)構(gòu)

　　七、破壞形式

       1、由支護(hù)強(qiáng)度,剛度和穩(wěn)定性不足引起的破壞；

       2、由支護(hù)深度不足,導(dǎo)致基坑隆起引起的破壞；

       3、由水平帷幕處理不好，導(dǎo)致管涌等引起的破壞；

       4、由人工降水處理不好引起的破壞。