建筑科学 深基坑支护设计与施工要点分析 深基坑支护设计与施工要点分析 李忠宝 宗元春 （江苏省地质矿产局第五地质大队，江苏 徐州 221004） 【摘 要】随着我国经济发展水平的不断提高，建筑业得到了稳定、持续发展，其中，深基坑支护是理论实践结合十分密切的新兴技术，具有非常强的技术性与社会性。该深基坑技术主要应用的是墙背与土接触面上的剪应力为零的边界条件，在该条件下能够推出主、被动土压力计算，进而对岩土体强度或者是变形做出更为深入的研究。深基坑支护设计与施工的技术性要求较高并且操作较为复杂，而且涉及的内容较广，需要大量的工程信息对其做出检验与修整，进而确保深基坑工程开展能够更加安全、合理。下面本文将对具体的深基坑支护设计方法进行论述，并对施工要点进行分析。 【关键词】基坑支护；设计；施工要点 自改革开放以来，伴随着市场经济的蓬勃发展，城市进入了一个新发展时期，城市规模在不断扩大、人口在不断增长，高层建筑物的数量在不断增多，基坑开挖的次数也越来越多，开挖深度与开挖的面积都在增大并已经成为一种趋势。为此，要想确保建筑基坑支护工程的稳定性，就要做好设计与施工工作，这样既能够确保支护结构变得稳定，还能对土体变形做好控制。为此，找到可行、安全、经济合理的基坑支护设计方法是至关重要的。 1 基坑支护设计问题的分析 1.1 支护结构设计当中存在的问题 当前，深基坑支护结构设计计算主要是建立在权限平衡理论基础上的，但是在实际支护工作当中，受力并不是非常容易的。各项工程实例显示，很多支护结构设计都会将极限平衡理论计算出来的安全系数当成参考指标，从理论上讲是绝对安全的，但却发生破坏；有的支护结构却恰恰相反，即安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中却获得成功。 权限的平衡理论是深基坑支护结构的一种静态设计方法，而实际开挖土体则是一种平衡下的状态，更是一个不断松弛、扩展的过程，这是在长时间开挖下，土体变得松软造成的，严重的话还会产生土体变形。这足以说明，做好对设计计算的综合考虑是非常重要的。 支护结构在设计过程中，要能够对超空隙水压力对土体的作用有足够的认识，还要明确土体的各项物理学性质特征，取值一定要仔细，为了使取值变得更加安全，则要在桩基结束以后，做好土体的原位测试与试验，进而获取到更加准确的资料，积累到更多的经验，使工程设计与施工水平得到提高，并能降低事故发生率。 1.2 土体物理力学参数选择问题 深基坑支护结构一般都会承受来自土体的压力，压力的大小直接影响着支护结构的安全性与稳定性，鉴于地质情况较为复杂，必须要能够将土压计算出来，但是要想使压力计算变得精准却非常困难。当今仍然使用库式或者是朗肯公式。对于土体物理参数来说，土体参数在选择上非常复杂，尤其是在完成基坑的开挖以后，其含水率、内部摩擦以及粘聚力的参数都是处于不断变化当中的，但是要想准确计算出支护结构的实际受力情况则非常困难。 在深基坑支护结构的设计当中，如果不能准确的对物力力学参数取值进行考虑，则会影响到设计效果。各项实验数据显示：开挖前、后土体的摩擦角度是不一样的，差异度为5°，并且主动土压也存在较大差异；原有的土体内部凝聚力与开挖以后的土体内部凝聚力存在差异，通常都在6KPa以上。施工工艺与支护结构在土体结构上有非常大的不同，能够直接对物理学参数的选择产生影响。 1.3 支护结构的空间效益问题 深基坑开挖过程中，通过各项数据表明：基坑外围会不断向基坑内倾斜，变化规律是沿着水平位移的方向呈现出中间大两边小的变化趋势。基坑的边坡失稳现象常发生在基坑长边的中间位置处，这就表现了基坑开挖只是一个空间问题，与空间的联系较为紧密。当前，支护结构当中起到支撑的形式非常多，主要分为两类：一类是内部支撑一类是拉锚式支撑。拉锚式支撑就是使用几根单独作用的锚杆再配合上内在的水平承载力，依靠锚固之间的平衡作用与腰梁的联系维持桩墙的平衡。内撑式则是使用井字梁立柱与支撑梁、排桩墙一起组成一个空间框架式结构，如果是对于两道以上的支撑，空间效应将更为显著，在这种情况下，水平支撑梁起到的作用则更多，不仅起到单根的支撑作用，还会对整体结构形式起到支撑作用。但是，在当前很多的支护结构设计当中，对内撑式支护结构组成的空间效应考虑的较少，并且内撑式只能提供一个水平的支撑作用力，不能满足支护需求。 1.4 基坑土体的取样问题 在深基坑支护结构设计前，要先做好土层的取样工作，对选取的样品做好分析与检验，进而使土体的物理学指标更加合理，还能够为支护结构设计提供更为准确的依据。通常来说，深基坑的开挖区域要在2～3倍的开挖范围内，并且要严格按照行业准则与规范进行钻井取样。为了使勘探工作量减少，使工程造价降低，就要控制好钻井的数量与深度；为此，在取样过程中会存在随机性与不完全性。鉴于地质构造与形态较为复杂，在这种情况下选择的土样数据非常不准确，不能真实反映出土层的变化情况。为此，会为支护结构的设计造成阻碍，不能结合地质情况开展设计工作。 2 基坑支护施工的要点 2.1 地下水控制 通常来说，对于基坑支护施工来说，地下水的控制一直都是一个难点，再加上地下水位不稳定，使用的基坑开挖方法也存在一定的差异。如果没有地下水或者是地下水活动较为稳定的话，可开挖的深度6m或更深；但如果地下水位较高，其中存在较多的砂土或者是粉质性土时，开挖的深度则要控制在3m以下，如果过深将容易出现塌方。为此，对于沿海或者是沿江区域，如果留滞的水较为丰富的地区，深基坑工程中最重要的就是做好对地下水的控制。在具体开挖过程中，降水、排水、止水都会影响到基坑工程的经济性与科学性，很多工程事故的发生都是发生在这些区域。通常情况下，软土地区的地下水位较高，在开挖基坑过程中，为了使挖土操作条件得以改善，就要尽量增强土体的抗剪强度，还要增加土体的抗管涌能力、抗承压能力、抗流砂侵蚀能力等，进而减少对围护体的侧压力，最终会使基坑施工的安全度提升，坑内、坑外降水是非常常见的。 当前，降水井点主要分为轻型的井点、多层轻型井点、喷射井点以及深井井点、电渗井点等方式。在降水过程中，鉴于含水层中地下水位会出现降低，土层内的液压也会随之降低，使土体间的应力、有效应力得以增加，进而出现了地面沉降问题，使周围建筑物出现了倾斜甚至是坍塌，地下管线也会由此遭到破坏。此外，坑内降水过程中，如果降水深度较大，水位差将增加，这样则容易出现水流涌管，引发工程事故。为此，在准备施工前，要对工程中可能存在的危害因素有一定了解，从而提出最优化的决策方案，还能够获取到最优的经济效益与环境效益。为了有效防止出现因为降水引起的事故，采取的措施有： （1）在基坑的周围设置的如果是不渗水挡土墙，可以将坑外降水取消。 （2）在实施坑外降水前，还要在外侧进行回灌处理； （3）要控制好初期的抽水速度，尽量使次数减少，使降水漏斗线位呈现逐渐放缓的趋势； （4）要控制好坑内的降水量，通常来说，降水深度要在基坑开挖前就要做好控制，控制的限度为0.5m～1.0m； （5）对挡土墙的入土的深度进行合理设计，防止造成管涌现象。 2.2 深基坑施工监测 当前，基坑的支护设计方法还在逐步成熟当中，基坑周围土体变形的计算方法还有待研究，为此，只能通过及时、准确的监测指导基坑开挖与支护，这样会使基坑开挖存在问题得到及时解决，避免出现较大的破坏。 基坑支护的监测时要首先做好以下内容的测量：做好对监控点高程与平面位移的测量；支护结构与被支护的土体内侧向位移要做好观察与测量；基坑坑底部位凸起位置的测量；支护结构内外土层压力的测量；支护结构及其空隙内压力测量；支护结构内在压力的测量；地下水位的变化情况测量；相邻基坑中建筑物与管线变形情况的测量等。通常来说，深基坑施工监测具有以下特征： 2015.10︱61︱ Building & Science （1）时效性 对于普通的工程测量来说，时间效应非常不明显。并且，基坑监测的同时会配合使用降水与开挖工序，具有非常鲜明的时效性。测量的动态变化较为常见，一天以前（甚至几小时以前）的测量结果都会失去直接的意义，为此，深基坑施工中做好监测工作显得非常重要，通常是1次/d，如果测量对象存在经常性的变化，可能每天需要测量数次。 基坑监测的时效性指标取决于监测的方法与设备的准确性，能够实现数据采集及时性与快捷性，甚至在大雾天气也能够开展监测。 （2）精度高 一般的工程测量误差仅在毫米，比如，60m以下的建筑物其测定的高差中的误差仅为2.5mm，但是受基坑施工中环境变化的 （上接第52页） 为三层，分别是：通信层、间隔层与监控层，具体结构布局如图2所示。 影响，变形速率都在0.1mm/d以下，要想对这种精度的变形做出准确的测量需要使用精度更高的测量工具，为此，特殊高精度的仪器使用的较为普遍。 3 结语 本文主要对深基坑支护设计问题、参数选择问题、空间效应问题、土体取样等问题进行了深入分析，并在最后从地下水控制与深基坑施工监测两方面探讨了深基坑施工要点。可见，做好深基坑支护设计与施工要点分析是提高建筑稳定性与安全性的关键。 参考文献： [1]吴字飞.岩土工程中的深基坑支护设计问题探讨[J]黑龙江科技信息,2008. [2]沈礼斌.关于深基坑支护设计问题的探讨[J]四川建材,2009. 讯层通过设置通信管理机和网络交换机来进行管理。在监控层设置监控主机、打印机、显示器和UPS进行管理。 5 结语 高层楼宇建筑对电力的能耗比较大，尤其是功能复杂的商业型高层楼宇建筑。所以，在高层楼宇建筑施工的过程中，通过对供电配电系统的合理设计、对电气照明系统的合理设计、对能源管理系统的合理设计，能够有效的提高高层楼宇建筑在电气节能方面的效果，对建筑节能减排目标的实现具有重要的意义。 参考文献： [1]刘振辉.高层楼宇建筑电气节能技术研究[J].建材与装饰,2014, (10):73-74. [2]陈紫光.浅谈高层楼宇建筑中的电气节能技术[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(13):5337-5338. [3]张琪.超高层建筑中电气节能技术的应用[J].现代建筑电气,2013, (8):50-53. 图2 能源管理系统配置 其中间隔层在高压线路一侧使用Sepam1000+S40进行保护；在低压侧使用PMAC720电力检测仪表进行检测和PMAC600智能综合表进行保护；在其他位置设置查流屏、变压器等装置进行保护。在通 （上接第53页） 采用最后确定的最优混凝土配合比，对本公路某一桥箱梁混凝土进行了浇筑。现场浇筑情况表明，混凝土和易性、粘聚性良好，无离析、泌水现象；混凝土强度及弹性模量稳定；成型后结构表面无浮浆、空洞现象，满足内实外光的设计要求 综上所述，高性能混凝土配合比设计的方式和方法有很多，在这其中，添加高效减水剂和活性矿物细掺料的方法能有效的提升它的性能，能有效的推广高性能混凝土。但是，总体来说，高性能混凝土是将来建筑行业中的关键材料，使用前景相当广阔，这就需要 （上接第57页） 影响着居民生产生活，阻碍着国内经济及社会发展，可谓是现代化城市发展的主要阻碍。为了能够有效处理此类问题则国内土木工程建设开始趋向于高空及地下建设，从而扩张生存及生活空间。高层建筑物体是城市持续发展的主要产物，高度持续升高与地面高空发展相适应，并且地面基坑挖掘程度不断加深。 5 结束语 土木工程建设行业在伴随着国内经济发展，这也是建筑行业不断发展的黄金阶段。土木工程对国民经济建设和人民生活具有重要影响，能够集中更大力量展开各项土木工程建设，获得良好的市场 （上接第58页） 在实际工作中能够更好地把握设计、勘察工作的重点和方向，从而有效提升设计与勘察工作的水平。 2.5 加强对施工区域性差异的重视 我国幅员辽阔，地质环境特点十分复杂，在不同的区域内，地形地貌有着十分大的差异，适用的地基设计方法和岩土工程勘察手段有着极大的不同。因此，低地基设计和岩土工程勘察过程中，要充分重视施工区域性的差异，加强对地形特点、地理环境的了解，选择与之适应的勘察和设计方法，保证勘察数据的准确性、合理性，确保地基设计方案的可行性。 3 结语 业内人员深入研究配合比设计。 参考文献： [1]黄世敏,刘连新.高性能混凝土配合比设计[J].青海大学学报(自然科学版),2008(1)． [2]成国强.高性能混凝土配合比设计与配制的研究[J].混凝土,2008(3)． [3]万朝均.高强超高强高性能混凝土配合比设计经验探讨[J].混凝土,2009(3)． 运营效益。但是不难看出在管理和运营方式上，还有不太合理的因素。所以新管理技术和运营方式的采用仍将是我国土木工程建设发展的一个重要方面。本文就科学发展下的土木工程施工技术创新进行了详细探析，提出相关策略以促进国内土木工程施工技术水平提升。 参考文献： [1]杨晓光.探析科学发展下的土木工程施工技术创新[J].城市建设理论研究2013(16). [2]余丹丹.对土木工程施工技术创新的分析[J].城市建设理论研究2015(10). [3]赵东方,姚大伟.土木工程施工技术创新探讨[J].中国建筑金属结构,2013(22). 综上所述，地基设计和岩土勘察过程中还存在着许多问题，这些问题也是建筑工程安全事故发生的主要原因，给人们的生命财产安全造成了严重威胁。因此，加强对地基设计和岩土勘察过程相关问题的分析和研究，探索相应的处理对策，是相关建设部门和企业的重要工作，对于建筑工程的良好发展有着重要的作用。 参考文献： [1]王玉杰,王义兵.地基设计及岩土工程勘察中常见的问题及对策分析[J].科技与企业,2015,04:159. [2]刘敏.地基设计和岩土工程勘察过程中的常见问题分析[J].山西建筑,2015,14:58-60. ︱62︱华东科技
