深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工探析

隨著改革開放的不斷深入，人民的生活水平不斷提高，促進(jìn)了中、小城市不斷的發(fā)展；因而在中、小城市的城市建設(shè)中，具有多層地下室或補(bǔ)償式基礎(chǔ)的高層建筑日益增多。這些新建筑物很多在其周圍有建筑物、道路、地下管道的情況下進(jìn)行建設(shè)的。因此，如何從設(shè)計(jì)、施工方法上考慮，使新建筑物的基礎(chǔ)施工對(duì)原有建筑物、道路、地下管道的使用影響降至最低限度，就成為工程實(shí)踐中一個(gè)十分重要而急需解決的問題。
　　一、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)種類
　　在建筑物的深基礎(chǔ)施工中，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)種類很多，如排樁、地下連續(xù)墻、水泥土墻、土釘墻等。哪種結(jié)構(gòu)類型適宜，就必須根據(jù)深基坑的大小、形狀、深度、土質(zhì)、地下水埋深及其與相鄰建筑物距離、地面荷載等因素選用。必須著重研究相鄰建筑物荷載的相互影響及滿足新老建筑物的生產(chǎn)、使用要求。特別是新建建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)深開挖時(shí)，更要加倍謹(jǐn)慎，深入研究解決深基坑底部及基坑周圍地基土的穩(wěn)定性，確保相鄰建筑物不致遭受損壞。
　　一般來說，在深開挖的補(bǔ)償式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工中，最關(guān)鍵的問題是坑側(cè)土向基坑方向的塑性流動(dòng)（包括基坑壁的側(cè)向位移），基坑底的彈性隆起和隨后沉降，以及坑外的地面沉降，而這些均與土的抗剪強(qiáng)度，應(yīng)力DD應(yīng)變DD時(shí)間特性及地下水影響密切相關(guān)。深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中必須運(yùn)用到極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式，其中就涵蓋正常使用極限狀態(tài)與承載能力極限狀態(tài)兩方面內(nèi)容。從深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路及施工工藝角度研究，這對(duì)于具體施工流程有著極其重要的導(dǎo)向作用。
　　二、深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容及設(shè)計(jì)思路
　　當(dāng)前國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展背景下，為了盡可能提升土地資源的利用率，不少地區(qū)紛紛加大了高層及超高層建設(shè)的設(shè)計(jì)與施工力度。然而伴隨建筑物高度的不斷提升，不斷增加的基礎(chǔ)埋深使得深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更加廣泛。所謂的深基礎(chǔ)主要是指一種特殊的建筑支擋結(jié)構(gòu)，具體包括了錨拉基礎(chǔ)、樁或墩基礎(chǔ)、沉箱沉井以及地下連續(xù)墻等。從被支護(hù)的土體作用來分析，深基礎(chǔ)支護(hù)也被劃分為支護(hù)型與加固型兩大類，支護(hù)型結(jié)構(gòu)包括地下連續(xù)墻、排樁以及板樁墻等，而加固型結(jié)構(gòu)則包括了水泥攪拌、注漿和樹根樁等結(jié)構(gòu)。除此之外，有時(shí)深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工還涉及到第三種類型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，那就是將支護(hù)型與加固型相互融合的混合型支護(hù)結(jié)構(gòu)，其中比較常用的深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)除了深層水泥攪拌樁與組合式擋墻之外，還有地下連續(xù)墻以及排樁等內(nèi)容。
　　由于高層或超高層建筑上部結(jié)構(gòu)的巨大荷載力需要傳到地基位置，因此深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)正是實(shí)現(xiàn)了對(duì)這一荷載力的重要補(bǔ)償，同時(shí)也從地下空間設(shè)計(jì)與規(guī)劃方面滿足了實(shí)際的施工建設(shè)需求，一般高層或超高層建筑的基礎(chǔ)埋深都較大。關(guān)于深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，一般涵蓋兩個(gè)方面的主要內(nèi)容：第一，關(guān)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的比較與選型工作，而其中的支護(hù)體系主要涉及支撐體系與擋墻等方面的內(nèi)容；第二，關(guān)于支護(hù)結(jié)構(gòu)變形及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計(jì)算，其中主要涉及水壓力和土壓力的計(jì)算，地面超載與影響范圍的計(jì)算，還有施工荷載的計(jì)算工作。關(guān)于支護(hù)工程外力計(jì)算問題基本是沿用擋土墻的計(jì)算理論來實(shí)施具體計(jì)算，然而也有一些科研機(jī)構(gòu)指出深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)在受力條件方面與擋土墻有著顯著差異，因此其計(jì)算過程也應(yīng)有所革新。從實(shí)際土質(zhì)條件以及支護(hù)方式角度分析，深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)以及施工方案選擇應(yīng)當(dāng)從具體的施工環(huán)境和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)著手，做好設(shè)計(jì)部門與施工單位之間的協(xié)調(diào)工作。此外，還應(yīng)在施工預(yù)算造價(jià)中做好相關(guān)的設(shè)計(jì)費(fèi)用計(jì)算，完善項(xiàng)目審批環(huán)節(jié)，避免由于支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題而導(dǎo)致施工過程中的問題出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致施工效率有所下降。
　　三、深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
　　1、清楚了解擬建建筑物場(chǎng)地的工程地質(zhì)資料；
　　2、查明周圍建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載資料及建筑物的現(xiàn)狀；
　　3、調(diào)查并收集場(chǎng)地地下水的變遷資料；
　　4、收集擬建建筑物周圍場(chǎng)地的地面荷載資料。了解上述資料后，才能初步估算施工時(shí)間可能發(fā)生的位移變化，事先考慮并準(zhǔn)備有效的技術(shù)措施，使相鄰建筑物的影響降至最低限度。由于地基處理工程的復(fù)雜性，影響因素較多，機(jī)械化施工是一個(gè)很好的技術(shù)措施。隨著工程的進(jìn)展，監(jiān)測(cè)資料的分析及地基土質(zhì)的變化，設(shè)計(jì)施工方案也需要不斷地進(jìn)行修改與補(bǔ)充。
　　四、深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的具體施工方法
　　作為建筑基礎(chǔ)工程施工的核心內(nèi)容，深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量與整體工程的安全穩(wěn)定有著密切聯(lián)系。當(dāng)前技術(shù)發(fā)展背景下，關(guān)于深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝日趨復(fù)雜，主要有鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻以及螺旋鉆孔灌注樁等。以其中的地下連續(xù)墻施工為例，深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中需要使用到專用挖槽機(jī)等專業(yè)化設(shè)備，于地下空間挖掘出一條連續(xù)溝槽，并往其中注入必要的材料以達(dá)到防水、擋土以及承重的作用。其中主要的澆筑材料有塑性混凝土、自硬泥漿、固化灰漿以及鋼筋混凝土等，這就導(dǎo)致混凝土墻、泥漿墻、固化灰漿墻以及塑制墻等結(jié)構(gòu)的形成。除了具備擋土承重與防水防滲的作用之外，地下連續(xù)墻還作為重要的建筑基礎(chǔ)常見于工程建設(shè)初期的水庫(kù)截流與壩體防滲工作當(dāng)中，因此它也被廣泛用于地下停車場(chǎng)的建設(shè)。具體到這一支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝，主要包括了導(dǎo)墻、成槽施工、泥漿護(hù)壁以及灌注混凝土施工等內(nèi)容。
　　1、導(dǎo)墻施工。所謂的導(dǎo)墻通常是指特定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，作為一種必要的措施，導(dǎo)向的使用保證了地下連續(xù)墻的幾何尺寸，與此同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)部分泥漿的容蓄。在承受施工過程中的荷載作用方面導(dǎo)向也有極其顯著的功能，這對(duì)于保證成槽施工過程中的土壁穩(wěn)定有著極其重要的作用。
　　2、泥漿護(hù)壁施工。通過對(duì)槽壁施工一定的壓力還盡可能保證深槽的形狀不發(fā)生改變，再利用混凝土灌注的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)泥漿的置換。需要注意的是，槽壁上泥漿的附著會(huì)形成一層泥皮，這層泥皮是不透水的，這就使得泥漿的靜水壓力能夠在槽壁范圍施工壓力，這對(duì)于壁面防滲以及槽壁脫落都有積極的穩(wěn)定作用。
　　3、成槽施工環(huán)節(jié)。成槽施工環(huán)節(jié)主要是通過沖擊鉆以及旋轉(zhuǎn)切削多頭鉆等專業(yè)設(shè)備來完成必要的挖槽操作。
　　4、水下灌注混凝土施工。遵照水下混凝土施工的基本方法，灌注混凝土施工需要通過必要的導(dǎo)管法來完成相關(guān)的灌注操作，通常采用的是連續(xù)灌注的方式，對(duì)實(shí)際灌注量以及上升高度進(jìn)行測(cè)量。
　　5、墻段接頭處理環(huán)節(jié)。從施工工藝角度分析，地下連續(xù)墻主要是由多個(gè)獨(dú)立墻段構(gòu)成，因此這一環(huán)節(jié)也需要采用連續(xù)施工的方式展開。實(shí)施混凝土澆筑前，我們需要實(shí)施鎖口鋼管的預(yù)插工作，并于達(dá)到初凝狀態(tài)之后將其取出，這就使得相鄰墻段之間形成了一個(gè)聯(lián)合的整體。
　　五、問題延伸
　　相鄰建筑物地基處理時(shí)，確定側(cè)向土壓力是一個(gè)重要問題。以前，不少科研人員曾對(duì)這一問題進(jìn)行了大量的研究。側(cè)向土壓力問題，大致可分為兩種方法，即考慮土體剪切破壞所必須的變形條件的塑性平衡方法和考慮土體局部剪切破壞的彈性塑性理論方法，由于土質(zhì)條件，地下水及施工方法等許多因素的影響，要準(zhǔn)確地確定土壓力值是有困難的。對(duì)于深基坑的坑壁土壓力計(jì)算（包括各項(xiàng)物理力學(xué)參數(shù)選取）和挖孔灌注樁作為受彎構(gòu)件的計(jì)算方法，需待有關(guān)專家進(jìn)一步深入研究，對(duì)現(xiàn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算方法予以改進(jìn)、完善。
　　綜上所述，從當(dāng)前深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及具體施工環(huán)節(jié)不難分析，無論是深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路還是施工方法都存在著各種弊端，施工技術(shù)的完善與改進(jìn)顯得尤為迫切，只有從施工方法選擇及施工方案優(yōu)化方面才能更好地提升深基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量與效率。