基坑支護與基坑支護施工方案介紹
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基坑支護工程是個臨時工程,不同區(qū)域地質(zhì)條件其特點也不相同?;又ёo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。由于基坑支護工程造價高,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。
一、基坑支護的定義及基坑支護結(jié)構(gòu)安全等級和適用條件
《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012對基坑支護的定義如下:為保護地下主體結(jié)構(gòu)施工和基坑周邊環(huán)境的安全,對基坑采用的臨時性支擋、加固、保護與地下水控制的措施。
安全等級 | 破壞后果 | 重要性系數(shù) |
一級 | 支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)影響很嚴(yán)重 | 1.10 |
二級 | 支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)影響一般 | 1.00 |
三級 | 支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)影響不嚴(yán)重 | 0.90 |

二、常見的基坑支護形式
主要有:
10.上述兩種或者兩種以上方式的合理組合等。
三、基坑支護工程的現(xiàn)狀
(1)基坑支護工程正向大深度、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。
(2)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,給基坑支護工程的設(shè)計和施工增加了難度。
(3)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。
(4)工程實踐證明,要做好基坑支護工程,必須包括整個開挖支護的全過程,它包括勘察、設(shè)計、施工和監(jiān)測工作等整個系列,因而強調(diào)要精心做好每個環(huán)節(jié)的工作。
(5)隨著舊城改造的推進,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,基坑支護工程施工的條件均很差。鄰近常有必須保護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)。
(6)基坑支護工程包含擋土、支護、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。
(7)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。
(8)在支護工程設(shè)計中應(yīng)包括支護體系選型、圍護結(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事故的發(fā)生。
(9)基坑支護工程造價較高,但又是臨時性工程,一般不愿投入較多資金??墒牵坏┏霈F(xiàn)事故,處理十分困難,造成的經(jīng)濟損失和社會影響往往十分嚴(yán)重。
(10)基坑支護工程施工周期長,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,其安全度的隨機性較大,事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性。
四、基坑支護總體施工方案
基坑支護總體方案的選擇直接關(guān)系到工程造價、施工進度及周圍環(huán)境的安全??傮w方案主要有順作法和逆作法兩類基本形式,它們具有各自鮮明的特點。在同一個基坑工程中,順作法和逆作法也可以在不同的基坑區(qū)域組合使用,從而在特定條件下滿足工程的技術(shù)經(jīng)濟性要求?;庸こ痰目傮w支護施工方案分類如圖1所示。

基坑支護結(jié)構(gòu)通常由圍護墻、隔水帷幕、水平內(nèi)支撐系統(tǒng)(或錨桿系統(tǒng))以及支撐的豎向支承系統(tǒng)組成。所謂順作法,是指先施工周邊圍護結(jié)構(gòu),然后由上而下分層開挖,并依次設(shè)置水平支撐(或錨桿系統(tǒng)),開挖至坑底后,再由下而上施工主體地下結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底板、豎向墻柱構(gòu)件及水平樓板構(gòu)件,并按一定的順序拆除水平支撐系統(tǒng),進而完成地下結(jié)構(gòu)施工的過程。當(dāng)不設(shè)支護結(jié)構(gòu)而直接采用放坡開挖時,則是先直接放坡開挖至坑底,然后自下而上依次施工地下結(jié)構(gòu)。
順作法是基坑工程的傳統(tǒng)開挖施工方法,施工工藝成熟,支護結(jié)構(gòu)體系與主體結(jié)構(gòu)相對獨立,相比逆作法,其設(shè)計、施工均比較便捷。由于是傳統(tǒng)工藝,對施工單位的管理和技術(shù)水平的要求相對較低,施工單位的選擇面較廣。另外順作法相對于逆作法而言,其基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計與主體設(shè)計關(guān)聯(lián)性較低,受主體設(shè)計進度的制約小,基坑工程有條件盡早開工。
順作法常用的總體方案包括放坡開挖、直立式圍護體系和板式支護體系三大類;其中直立式圍護體系又可分為水泥土重力式圍護、土釘支護和懸臂板式支護;板式支護又包括圍護墻結(jié)合內(nèi)支撐系統(tǒng)和圍護墻結(jié)合錨桿系統(tǒng)兩種形式。
相對于順作法,逆作法則是每開挖一定深度的土體后,即支設(shè)模板澆筑永久的結(jié)構(gòu)梁板,用以代替常規(guī)順作法的臨時支撐,以平衡作用在圍護墻上的土壓力。因此當(dāng)開挖結(jié)束時,地下結(jié)構(gòu)即已施工完成。這種地下結(jié)構(gòu)的施工方式是自上而下澆筑,同常規(guī)順作法開挖到坑底后再自下而上澆筑地下結(jié)構(gòu)的施工方法不同,故成為逆作法。當(dāng)逆作地下結(jié)構(gòu)的同時還進行地上結(jié)構(gòu)的施工,則稱為全逆作法;

當(dāng)僅逆作地下結(jié)構(gòu)而并不同步施工地上結(jié)構(gòu)時,則稱為半逆作法。

由于逆作法的梁板重量較常規(guī)順作法的臨時支撐要大得多,因此必須考慮立柱和立柱樁的承載能力問題。尤其是采用全逆作法時,地上結(jié)構(gòu)所能同時施工的最大層數(shù)應(yīng)根據(jù)立柱和立柱樁的承載力確定。
逆作法通常采用支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合,根據(jù)支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的程度,逆作法可以有兩種類型,即周邊臨時圍護體結(jié)合坑內(nèi)水平梁板體系替代支撐采用逆作法施工、支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)全面相結(jié)合采用逆作法施工。
對于某些條件復(fù)雜或具有特別技術(shù)經(jīng)濟性要求的基坑工程,采用單純的順作法或逆作法都難以同時滿足經(jīng)濟、技術(shù)、工期及環(huán)境保護等多方面的要求。在工程實踐中,有時為了同時滿足多方面的要求,采用了順作法與逆作法結(jié)合的方案,通過充分發(fā)揮順作法與逆作法的優(yōu)勢,取長補短,從而實現(xiàn)工程的建設(shè)目標(biāo)。
工程中常用的順逆結(jié)合方案主要有:
(1)主樓先順作、裙樓后逆作方案;(2)裙樓先逆作、主樓后順作方案;(3)中心順作、周邊逆作方案。
