基坑支護加固施工

一、基本概念

　　基坑支護，是為保證地下結構施工及基坑周邊環境的安全，對基坑側壁及周邊環境采用的支擋、加固與保護措施。

二、工程特點

       1、基坑支護工程是個臨時工程，設計的安全儲備相對可以小些，但又與地區性有關。不同區域地質條件其特點也不相同。基坑支護工程又是巖土工程、結構工程以及施工技術互相交叉的學科，是多種復雜因素交互影響的系統工程，是理論上尚待發展的綜合技術學科。

       2、由于基坑支護工程造價高，開工數量多，是各施工單位爭奪的重點，又由于技術復雜，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性的技術上的難點，同時也是降低工程造價，確保工程質量的重點。

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

       4、巖土性質千變萬化，地質埋藏條件和水文地質條件的復雜性、不均勻性，往往造成勘察所得的數據離散性很大，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計和施工增加了難度。

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

       6、工程實踐證明，要做好基坑支護工程，必須包括整個開挖支護的全過程，它包括勘察、設計、施工和監測工作等整個系列，因而強調要精心做好每個環節的工作。

       7、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施，不能放坡開挖，對基坑穩定和位移控制的要求很嚴。

       8、基坑支護工程包含擋土、支護、防水、降水、挖土等許多緊密聯系的環節，其中的某一環節失效將會導致整個工程的失敗。

       9、相鄰場地的基坑施工，如打樁、降水、挖土等各項施工環節都會產生相互影響與制約，增加事故誘發因素。

      10、在支護工程設計中應包括支護體系選型、圍護結構的承載力、變形計算、場地內外土體穩定性、降水要求、挖土要求、監測內容等，應注意避免"工況"和計算內容之間可能出現的"漏項"，從而導致基坑失誤。在施工過程中，尤其在軟土地區中施工時，應該認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生。

      11、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。可是，一旦出現事故，處理十分困難，造成的經濟損失和社會影響往往十分嚴重。

      12、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，常需經歷多次降雨、周邊堆載、振動、施工不當等許多不利條件，其安全度的隨機性較大，事故的發生往往具有突發性。

三、支護形式

　　常見的基坑支護形式主要有:

       1、排樁支護，樁撐、樁錨、排樁懸臂；

       2、地下連續墻支護，地連墻+支撐；

       3、水泥擋土墻；

       4、土釘墻(噴錨支護)；

       5、逆作拱墻；

       6、原狀土放坡；

       7、樁、墻加支撐系統；

       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，只要求穩定，位移控制無嚴格要求，價錢最便宜，回填土方較大。

       2、深層攪拌水泥土圍護墻

　　深層攪拌水泥土圍護墻是采用深層攪拌機就地將土和輸入的水泥漿強行攪拌,形成連續搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。水泥土圍護墻優點:由于一般坑內無支撐,便于機械化快速挖土；具有擋土、止水的雙重功能;一般情況下較經濟；施工中無振動、無噪音、污染少、擠土輕微,因此在鬧市區內施工更顯出優越性。水泥土圍護墻的缺點；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,它是利用高壓經過旋轉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,但其施工設備結構緊湊、體積小、機動性強、占地少,并且施工機具的振動很小,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重腐蝕的土質,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小顆粒,在地下水位高的地區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,頂部宜設置一道支撐或拉錨；支護剛度小,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、現場作業周期短等特點,曾在基坑中廣泛應用,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重,在城市工程中受到一定限制。此外,其制作一般在工廠預制,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需要設計,可制作厚度較大(如厚度達500mm 以上) 的板樁,并有液壓靜力沉樁設備,故在基坑工程中仍是支護板墻的一種使用形式。

       6、鉆孔灌注樁

　　鉆孔灌注樁圍護墻是排樁式中應用最多的一種,在我國得到廣泛的應用。其多用于坑深7~15m 的基坑工程,在我國北方土質較好地區已有8~9m 的臂樁圍護墻。鉆孔灌注樁支護墻體的特點有:施工時無振動、無噪音等環境公害,無擠土現象,對周圍環境影響小；墻身強度高,剛度大,支護穩定性好,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地區,需根據工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題；適用于軟粘土質和砂土地區,但是在砂礫層和卵石中施工困難應該慎用；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,當在重要地區,特殊工程及開挖深度很大的基坑中應用時需要特別慎重。

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

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

    （2）臨邊防護欄桿離基坑邊口的距離不得小于50cm。

       3、坑壁支護

    （1）坑槽開挖時設置的邊坡符合安全要求。坑壁支護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結構設計方案的要求。

    （2）支護設施產生局部變形，應會同設計人員提出方案并及時采取相應的措施進行調整加固。

       4、排水措施

    （1）基坑施工應根據施工方案設置有效的排水、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、料具堆放的數量和距基坑邊距離等應符合有關規定和施工方案的要求。

    （2）機械設備施工與基坑(槽)邊距離不符合有關要求時，應根據施工方案對機械施工作業范圍內的基坑壁支護、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人員上下。

    （2）設置的通道，在結構上必須牢固可靠，數量、位置滿足施工要求并符合有關安全防護規定。

       7、土方開挖

    （1）施工機械應由企業安全管理部門檢查驗收后進場作業，并有驗收記錄。

    （2）施工機械操作人員應按規定進行培訓考核，持證上崗，熟悉本工種安全技術操作規程。

    （3）施工作業時，應按施工方案和規程挖土，不得超挖、破壞基底土層的結構。

       8、監測

　　基坑支護結構應按照方案進行變形監測，并有監測記錄。對毗鄰建筑物和重要管線、道路應進行沉降觀測，并有觀測記錄。

基坑工程監測包括: 基坑及支護結構監測和周圍環境監測。

　　六、設計要求

　　基坑支護作為一個結構體系，應要滿足穩定和變形的要求，即通常規范所說的兩種極限狀態的要求，即承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。所謂承載能力極限狀態，對基坑支護來說就是支護結構破壞、傾倒、滑動或周邊環境的破壞，出現較大范圍的失穩。一般的設計要求是不允許支護結構出現這種極限狀態的。而正常使用極限狀態則是指支護結構的變形或是由于開挖引起周邊土體產生的變形過大，影響正常使用，但未造成結構的失穩。

　　因此，基坑支護設計相對于承載力極限狀態要有足夠的安全系數，不致使支護產生失穩，而在保證不出現失穩的條件下，還要控制位移量，不致影響周邊建筑物的安全使用。因而，作為設計的計算理論，不但要能計算支護結構的穩定問題，還應計算其變形，并根據周邊環境條件，控制變形在一定的范圍內。

　　一般的支護結構位移控制以水平位移為主，主要是水平位移較直觀，易于監測。水平位移控制與周邊環境的要求有關，這就是通常規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筑物需要保護的，則應控制小變形，此即為通常的一級基坑的位移要求;對于周邊空曠，無構筑物需保護的，則位移量可大一些，理論上只要保證穩定即可，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內地面不致有明顯的裂縫，當最大水平位移在40-50mm內會有可見的地面裂縫，因此，一般的基坑最大水平位移應控制不大于50mm為宜，否則會產生較明顯的地面裂縫和沉降，感觀上會產生不安全的感覺。

　　一般較剛性的支護結構，如擋土樁、連續墻加內支撐體系，其位移較小，可控制在30mm之內，對于土釘支護，地質條件較好，且采用超前支護、預應力錨桿等加強措施后可控制較小位移外，一般會大于30mm。

　　基坑支護是一種特殊的結構方式，具有很多的功能。不同的支護結構適應于不同的水文地質條件，因此，要根據具體問題，具體分析，從而選擇經濟適用的支護結構

　　七、破壞形式

       1、由支護強度,剛度和穩定性不足引起的破壞；

       2、由支護深度不足,導致基坑隆起引起的破壞；

       3、由水平帷幕處理不好，導致管涌等引起的破壞；

       4、由人工降水處理不好引起的破壞。