论文部分内容阅读
摘 要：本文探讨深基坑工程的应用。深基坑工程是一项综合性非常强的系统工程。这个系统工程主要包括围护和支撑体系、降水工程、地基加固、土方开挖工程、监测和环境保护工程等。基坑支护体系是深基坑施工技术的重要组成部分，它主要是稳定深基坑的作用。由于深基坑工程在具有深度大、地质条件复杂和其他不确定因素多等特点，目前我国还没有深基坑工程的设计与施工方面的标准，多数通过采用理论与经验相结合的方法进行深基坑工程设计。所以深基坑施工技术还有待进一步研究
根据本工程的《岩土工程勘察报告》显示，场地岩土情况大致如下：
1、填土：填土的颗粒级配差，结构较为松散，均匀性差，层厚1.8-2.20m，平均 2.00m。
2、淤泥：饱和，流塑，以粘粒为主，含少量有机质，切面有光泽，干强度高，韧性高。层厚 10-21m，平均14.5m
3、含砂粘土：软塑状为主，局部可塑状，以粘粒为主，含粉细砂石英颗粒约 18～26%，无摇振反应，切面有光泽，干强度较高，韧性较高。
4、粉砂：松散状为主，局部呈稍密-中密状，以粉砂石英颗粒为主，含少量粘粒，分选性差。
5、淤泥质粉砂：灰黑色，饱和，松散，以粉砂石英顆粒为主，含粘粒约 25%，局部夹淤泥质土薄层，有腥臭味，摇振反应迅速，切面稍有光泽，干强度中等，韧性低。
6、地下水：场地地下水类型属空隙潜水，主要赋存于填土及冲积砂土空隙中，由大气降水及地表水补给，平均水位埋深 0.2-1.1m。地下水未受污染，对建筑材料钢筋混凝土无腐蚀性。
2. 深基坑支护设计与施工
基坑虽然具有临时性 ，但是基坑的稳定非常重要，采取不合理的支护可能会造成严重的工程事故。另外考虑到基坑支护结构的费用比较昂贵，所以在确保可靠安全的基础上，选择合理又经济的支护结构类型是非常必要的。支护类型有很多种，支护类型可分为土钉支护、内支撑和锚杆和放坡开挖等[1-2]。土钉支护由密集的土钉群被加固的原位土体喷混凝土面层和必要的防水系统组成，是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术。土钉支护一般与支护喷锚结合使用，当基坑不允许放坡 ，周围相邻无重要地下管线，基坑外有降水或地下水位较低 ，或基坑外地下空间可以使用土钉时，可以选择通过土钉支护来加固基坑坑壁土体。内支撑和锚杆对保证基坑稳定和控制周围底层变形起着重要作用。
支护结构的内支撑目前常用的有钢筋混凝土结构和钢结构支撑。用液压千斤顶施加于钢结构支撑预应力以减少挡墙的变形 ，多用圆钢管和大规格型钢作为钢结构支撑。钢筋混凝土结构支撑具有刚度大变形小等特点，可以很好的控制挡土墙和周围地面的变形。当深基坑地质条件和水文地质条件较好，场地较为开阔，不影响相邻建筑物和地下管线时，可以采取局部或全深度的边坡开挖。放坡开挖时要对边坡开挖的稳定性验算，一般采用极限平衡法来计算它的抗滑安全系数。另外，要严格控制设计、施工、监测和维护各个环节的质量要求[3-4]。结合本工程基坑的开挖深度、结构特点及该工程的地质条件，确定出下列支护方案：基坑西侧采用挂网喷浆护坡，其余采用工程基坑支护采用止水搅拌桩、长螺旋钻孔桩、预应力锚索、基坑内被动区搅拌桩加固及重力式水泥土搅拌桩支护设计。
（1） 挂网喷浆护坡施工方案
施工工艺：测放边线→挖土→修坡→挂网钉定位→打入挂网钉→绑扎钢筋网→焊接加强筋→配制砼→喷砼δ=60mm→下层挖土→，，，，→结束。
挂网喷浆护坡施工技术要求
（1）放样：坡顶线、坡脚线测放，根据现场轴线和设计图纸，由专业测量工程师用经纬仪及钢尺进行测放。
（2）所有的钢材、水泥、黄砂、石子必须经过复试合格后才能使用。
（3）超前注浆钢管施工：按设计要求制作超前注浆钢管，超前注浆钢管制作要求：超前注浆钢管制作尺寸允许偏差：超前注浆钢管长度±100mm；超前注浆钢管弯曲度<1%；超前注浆钢管宜每隔1m左右设置一道护孔倒刺，确保注浆孔不被泥土堵塞。每隔1m在坡顶线外侧500mm处用液压挖掘机将超前注浆钢管压入土中。分二次注浆，一次注浆为常压注浆，注入M20砂浆，二次注浆采用纯水泥浆，在M20砂浆初凝后进行，注浆压力为3.0Mpa，并稳定2-3分钟。纯水泥浆，水灰比为0.4，采用32.5级普硅水泥配置，强度不得低于M20。
（4）根据设计要求进行土方开挖，并按设计要求放坡。
（5）制作、安放挂网钉： 材料要求：挂网钉采用φ48*3钢管制成，锚杆长度不低于1.5m，锚杆打入土中长度不少于1400mm，与坡面上夹角成90°。
（6）钢筋网制作要求：钢筋网规格为φ6.5@300钢筋双向布置，使用前应调平并清除污垢，与坡面的间隙不宜小于30mm，施工时用插入土中的挂网钉固定，确保在喷射混凝土前，面层内的钢筋网片牢牢固定在边壁上并符合保护层厚度（30mm）要求，网筋搭接处需绑扎，搭接长度不小于30cm，在钢筋网片外采用φ12加强筋固定在挂网钉上，焊接牢固。
（2）止水搅拌桩+螺旋钻孔桩+锚索+被动区加固方案
1、止水搅拌桩
（1）桩径650mm，两桩搭接 150mm。
（2）桩长平均 15m，设2排。
（3）桩芯间距 400mm，排距 400mm。
（4）搅拌桩每米水泥用量约为55-65KG，水灰比为 0.4-0.6 之间。
（5）搅拌桩采用四喷四搅施工工艺。
2、长螺旋钻孔桩
（1）桩径 800mm，桩间距 1.0m。
（2）桩长 26m，实桩段 18m，素桩段 8m。
（3）混凝土强度 C25。
3、预应力锚索
（1）锚索设一排，长度为 YM=44m ； （2）锚索横向间距 1.50m。
（3）锚索材料3Ф15.2 钢绞线，单根直径φ15.2，强度为1860N/mm2
（4）锚索灌浆：灌浆采用标号为 32.5R 的纯水泥浆，水灰比为 0.5，采用二次灌浆工艺，一次灌浆压力为 0.5MPa，二次灌浆压力为 2.0MPa。
（5）锚索钻孔直径：150 mm，钻孔角度：300
（6）锚索锁定力：200KN，设计荷载 250KN。
4、混凝土冠梁：
（1）冠梁截面：800*600
（2）冠梁混凝土：标号为 C25，采用商品混凝土。
（3）冠梁主筋 13Ф20，箍筋Ф8@200
5、基坑底部被动区搅拌桩加固
（1）桩长平均 5m，设 10 排。采用格栅式分布。
（2）桩径Ф550mm，两桩搭接 150mm。
（3）桩芯间距为 400mm，排距为 400mm。
（4）搅拌桩每米水泥用量约为 60～65KG 水泥，水泥浆水灰比为 0.5～0.6 之间。
（5）搅拌桩采用四喷四搅施工工艺。
3. 基坑变形监测
基坑变形监测是必要的，为保证基坑支护结构的稳定安全，本工程在基坑支护施工过程中对基坑变形进行持续性监测，沿基坑边坡顶部共布置28个监测点，间距约 18m，监测频率参见文献[6]要求，并及时将监测结果反馈给建设单位和施工单位。对于坡下基坑施工监测边坡支护系统的稳定，并控制挖土速度，确保施工的安全。根据监测数据，本工程最大累计水平位移为 33 mm，最大累计竖向位移为 23 mm，平均位移速率为0.33 mm/d，最大位移点在边坡顶部位置，周边建筑物没有出现明显的位移变化，通过全体施工人员的共同努力，该工程深基坑开挖顺利完成并取得良好的效果。
结论
深基坑工程是一项综合性非常强的系统工程，而且深基坑工程也是一项具有很大風险性的工程。深基坑工程包括围护和支撑体系、降水工程、地基加固、土方开挖工程、监测和环境保护工程等，因此它需要涉及多方面的知识：岩土工程和结构工程方面的知识并综合土力学稳定、变形和渗漏课题处理问题。能否对深基坑支护工程进行合理的设计和正确的施工方法，是确保基坑的稳定和安全的前提，也是避免造成重大损失甚至危及人们生命财产安全重大举措。此外，对深基坑工程进行监测是保证安全的必要手段。另外由于深基坑的开挖深度和工程量要相对于浅基坑要大，为了减小深基坑的变形，减小深基坑施工对周围环境的影响，必须加快施工进程，缩短施工工期。
参考文献
[1]金亚兵，周志雄.软土层深基坑边坡支护工程实例分析与设计[J].岩石力学与工程学报， 2000， 19（2）： 250–253.
[2]李钟.深基坑支护技术现状及发展趋势（一）[J].岩土工程界，2001（1）：42-45.
[3]陈朝阳，刍议.建筑深基坑支护工程施工安全管理措施[J].中国科技博览， 2013，31：142.
[4]张四忠.深基坑支护工程现状及施工管理措施[J].建筑知识，2012，6：323，325.
[5]曹太然.钢板桩应用于基坑支护施工技术与效果分析[J].建材与装饰，2013，4：127-128.
[6]魏浩，陈前军.广州地铁三号线车辆段下穿隧道水泥搅拌桩重力式挡墙基坑维护的设计与施工管理[J].资源环境与工程，2006，1：67-72.
根据本工程的《岩土工程勘察报告》显示，场地岩土情况大致如下：
1、填土：填土的颗粒级配差，结构较为松散，均匀性差，层厚1.8-2.20m，平均 2.00m。
2、淤泥：饱和，流塑，以粘粒为主，含少量有机质，切面有光泽，干强度高，韧性高。层厚 10-21m，平均14.5m
3、含砂粘土：软塑状为主，局部可塑状，以粘粒为主，含粉细砂石英颗粒约 18～26%，无摇振反应，切面有光泽，干强度较高，韧性较高。
4、粉砂：松散状为主，局部呈稍密-中密状，以粉砂石英颗粒为主，含少量粘粒，分选性差。
5、淤泥质粉砂：灰黑色，饱和，松散，以粉砂石英顆粒为主，含粘粒约 25%，局部夹淤泥质土薄层，有腥臭味，摇振反应迅速，切面稍有光泽，干强度中等，韧性低。
6、地下水：场地地下水类型属空隙潜水，主要赋存于填土及冲积砂土空隙中，由大气降水及地表水补给，平均水位埋深 0.2-1.1m。地下水未受污染，对建筑材料钢筋混凝土无腐蚀性。
2. 深基坑支护设计与施工
基坑虽然具有临时性 ，但是基坑的稳定非常重要，采取不合理的支护可能会造成严重的工程事故。另外考虑到基坑支护结构的费用比较昂贵，所以在确保可靠安全的基础上，选择合理又经济的支护结构类型是非常必要的。支护类型有很多种，支护类型可分为土钉支护、内支撑和锚杆和放坡开挖等[1-2]。土钉支护由密集的土钉群被加固的原位土体喷混凝土面层和必要的防水系统组成，是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术。土钉支护一般与支护喷锚结合使用，当基坑不允许放坡 ，周围相邻无重要地下管线，基坑外有降水或地下水位较低 ，或基坑外地下空间可以使用土钉时，可以选择通过土钉支护来加固基坑坑壁土体。内支撑和锚杆对保证基坑稳定和控制周围底层变形起着重要作用。
支护结构的内支撑目前常用的有钢筋混凝土结构和钢结构支撑。用液压千斤顶施加于钢结构支撑预应力以减少挡墙的变形 ，多用圆钢管和大规格型钢作为钢结构支撑。钢筋混凝土结构支撑具有刚度大变形小等特点，可以很好的控制挡土墙和周围地面的变形。当深基坑地质条件和水文地质条件较好，场地较为开阔，不影响相邻建筑物和地下管线时，可以采取局部或全深度的边坡开挖。放坡开挖时要对边坡开挖的稳定性验算，一般采用极限平衡法来计算它的抗滑安全系数。另外，要严格控制设计、施工、监测和维护各个环节的质量要求[3-4]。结合本工程基坑的开挖深度、结构特点及该工程的地质条件，确定出下列支护方案：基坑西侧采用挂网喷浆护坡，其余采用工程基坑支护采用止水搅拌桩、长螺旋钻孔桩、预应力锚索、基坑内被动区搅拌桩加固及重力式水泥土搅拌桩支护设计。
（1） 挂网喷浆护坡施工方案
施工工艺：测放边线→挖土→修坡→挂网钉定位→打入挂网钉→绑扎钢筋网→焊接加强筋→配制砼→喷砼δ=60mm→下层挖土→，，，，→结束。
挂网喷浆护坡施工技术要求
（1）放样：坡顶线、坡脚线测放，根据现场轴线和设计图纸，由专业测量工程师用经纬仪及钢尺进行测放。
（2）所有的钢材、水泥、黄砂、石子必须经过复试合格后才能使用。
（3）超前注浆钢管施工：按设计要求制作超前注浆钢管，超前注浆钢管制作要求：超前注浆钢管制作尺寸允许偏差：超前注浆钢管长度±100mm；超前注浆钢管弯曲度<1%；超前注浆钢管宜每隔1m左右设置一道护孔倒刺，确保注浆孔不被泥土堵塞。每隔1m在坡顶线外侧500mm处用液压挖掘机将超前注浆钢管压入土中。分二次注浆，一次注浆为常压注浆，注入M20砂浆，二次注浆采用纯水泥浆，在M20砂浆初凝后进行，注浆压力为3.0Mpa，并稳定2-3分钟。纯水泥浆，水灰比为0.4，采用32.5级普硅水泥配置，强度不得低于M20。
（4）根据设计要求进行土方开挖，并按设计要求放坡。
（5）制作、安放挂网钉： 材料要求：挂网钉采用φ48*3钢管制成，锚杆长度不低于1.5m，锚杆打入土中长度不少于1400mm，与坡面上夹角成90°。
（6）钢筋网制作要求：钢筋网规格为φ6.5@300钢筋双向布置，使用前应调平并清除污垢，与坡面的间隙不宜小于30mm，施工时用插入土中的挂网钉固定，确保在喷射混凝土前，面层内的钢筋网片牢牢固定在边壁上并符合保护层厚度（30mm）要求，网筋搭接处需绑扎，搭接长度不小于30cm，在钢筋网片外采用φ12加强筋固定在挂网钉上，焊接牢固。
（2）止水搅拌桩+螺旋钻孔桩+锚索+被动区加固方案
1、止水搅拌桩
（1）桩径650mm，两桩搭接 150mm。
（2）桩长平均 15m，设2排。
（3）桩芯间距 400mm，排距 400mm。
（4）搅拌桩每米水泥用量约为55-65KG，水灰比为 0.4-0.6 之间。
（5）搅拌桩采用四喷四搅施工工艺。
2、长螺旋钻孔桩
（1）桩径 800mm，桩间距 1.0m。
（2）桩长 26m，实桩段 18m，素桩段 8m。
（3）混凝土强度 C25。
3、预应力锚索
（1）锚索设一排，长度为 YM=44m ； （2）锚索横向间距 1.50m。
（3）锚索材料3Ф15.2 钢绞线，单根直径φ15.2，强度为1860N/mm2
（4）锚索灌浆：灌浆采用标号为 32.5R 的纯水泥浆，水灰比为 0.5，采用二次灌浆工艺，一次灌浆压力为 0.5MPa，二次灌浆压力为 2.0MPa。
（5）锚索钻孔直径：150 mm，钻孔角度：300
（6）锚索锁定力：200KN，设计荷载 250KN。
4、混凝土冠梁：
（1）冠梁截面：800*600
（2）冠梁混凝土：标号为 C25，采用商品混凝土。
（3）冠梁主筋 13Ф20，箍筋Ф8@200
5、基坑底部被动区搅拌桩加固
（1）桩长平均 5m，设 10 排。采用格栅式分布。
（2）桩径Ф550mm，两桩搭接 150mm。
（3）桩芯间距为 400mm，排距为 400mm。
（4）搅拌桩每米水泥用量约为 60～65KG 水泥，水泥浆水灰比为 0.5～0.6 之间。
（5）搅拌桩采用四喷四搅施工工艺。
3. 基坑变形监测
基坑变形监测是必要的，为保证基坑支护结构的稳定安全，本工程在基坑支护施工过程中对基坑变形进行持续性监测，沿基坑边坡顶部共布置28个监测点，间距约 18m，监测频率参见文献[6]要求，并及时将监测结果反馈给建设单位和施工单位。对于坡下基坑施工监测边坡支护系统的稳定，并控制挖土速度，确保施工的安全。根据监测数据，本工程最大累计水平位移为 33 mm，最大累计竖向位移为 23 mm，平均位移速率为0.33 mm/d，最大位移点在边坡顶部位置，周边建筑物没有出现明显的位移变化，通过全体施工人员的共同努力，该工程深基坑开挖顺利完成并取得良好的效果。
结论
深基坑工程是一项综合性非常强的系统工程，而且深基坑工程也是一项具有很大風险性的工程。深基坑工程包括围护和支撑体系、降水工程、地基加固、土方开挖工程、监测和环境保护工程等，因此它需要涉及多方面的知识：岩土工程和结构工程方面的知识并综合土力学稳定、变形和渗漏课题处理问题。能否对深基坑支护工程进行合理的设计和正确的施工方法，是确保基坑的稳定和安全的前提，也是避免造成重大损失甚至危及人们生命财产安全重大举措。此外，对深基坑工程进行监测是保证安全的必要手段。另外由于深基坑的开挖深度和工程量要相对于浅基坑要大，为了减小深基坑的变形，减小深基坑施工对周围环境的影响，必须加快施工进程，缩短施工工期。
参考文献
[1]金亚兵，周志雄.软土层深基坑边坡支护工程实例分析与设计[J].岩石力学与工程学报， 2000， 19（2）： 250–253.
[2]李钟.深基坑支护技术现状及发展趋势（一）[J].岩土工程界，2001（1）：42-45.
[3]陈朝阳，刍议.建筑深基坑支护工程施工安全管理措施[J].中国科技博览， 2013，31：142.
[4]张四忠.深基坑支护工程现状及施工管理措施[J].建筑知识，2012，6：323，325.
[5]曹太然.钢板桩应用于基坑支护施工技术与效果分析[J].建材与装饰，2013，4：127-128.
[6]魏浩，陈前军.广州地铁三号线车辆段下穿隧道水泥搅拌桩重力式挡墙基坑维护的设计与施工管理[J].资源环境与工程，2006，1：67-72.