隨著我國(guó)城市化的進(jìn)行和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的不斷發(fā)展，城市的數(shù)量、人口和規(guī)模都有了巨大增長(zhǎng)，高層、超高層建筑物的數(shù)量越來(lái)越多。同時(shí)，公共交通網(wǎng)絡(luò)也越來(lái)越密集，這種現(xiàn)象在一線(xiàn)城市中尤其顯著。目前大多數(shù)基坑工程周?chē)�，既有建筑、地下管線(xiàn)、道路橋梁、地鐵隧道或人防工程相對(duì)密集，基坑施工對(duì)周?chē)h(huán)境影響較大。雖然基坑工程屬于臨時(shí)性工程，但是相比于永久性的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或上部結(jié)構(gòu)，基坑工程更加復(fù)雜、難度更大。稍有不慎，不但基坑工程的自身安全受到影響，而且會(huì)危及周?chē)h(huán)境(相鄰建筑和地下公共設(shè)施等)的安全，極易造成群死群傷的工程事故。隨著基坑開(kāi)挖的越來(lái)越深、面積也越來(lái)越大，基坑周?chē)h(huán)境的安全對(duì)工程的要求越來(lái)越高，這對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工工作提出了更高要求。基坑工程往往風(fēng)險(xiǎn)性很大，如何對(duì)其采取有效的支護(hù)措施以保障工程的安全施工及周?chē)h(huán)境的安全是業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的問(wèn)題。
基坑工程主要包括基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)與施工和土方開(kāi)挖，是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，不僅涉及到基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體的相互作用問(wèn)題，還涉及到強(qiáng)度、變形與穩(wěn)定問(wèn)題�；庸こ淌窃诨A(chǔ)設(shè)計(jì)位置按基底標(biāo)高和基礎(chǔ)平面尺寸向下開(kāi)挖一個(gè)土坑，四周要設(shè)置圍護(hù)支撐結(jié)構(gòu)以保證基坑的安全。圍護(hù)結(jié)構(gòu)起到擋土、擋水的作用，一般是由有一定嵌固深度的板(樁)墻構(gòu)成的;支撐結(jié)構(gòu)分為內(nèi)支撐式和拉錨式，其作用是為了改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力形式，減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。
基坑支護(hù)體系的設(shè)計(jì)與施工，不僅要保證基坑自身在土方開(kāi)挖時(shí)的安全，還要嚴(yán)格控制支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑內(nèi)外土體在施工過(guò)程中的變形，以保障周?chē)h(huán)境的安全，與此同時(shí)，還要在滿(mǎn)足以上安全要求的前提下控制工程造價(jià)。因此，目前基坑支護(hù)體系的設(shè)計(jì)與施工目標(biāo)就是保證其在施工過(guò)程中的安全、經(jīng)濟(jì)。目前，基坑工程設(shè)計(jì)階段尚且存在一些問(wèn)題。首先，選用合理適用的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式是確�；庸こ淌┕ぐ踩�、經(jīng)濟(jì)以及基坑周?chē)h(huán)境(相鄰建筑和地下公共設(shè)施等)安全的首要條件�；庸こ讨ёo(hù)的方式多種多樣，每種支護(hù)方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)基坑工程的實(shí)際需要，綜合考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性等因素，選擇既安全又經(jīng)濟(jì)的支護(hù)方式。其次，目前許多設(shè)計(jì)單位為了保證基坑工程施工安全，盲目的提高安全系數(shù)，設(shè)計(jì)過(guò)于保守。導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度過(guò)高、嵌固深度過(guò)大、錨桿或內(nèi)支撐設(shè)置過(guò)多等，造成了許多不必要的浪費(fèi)并且增加了施工難度。
目前，基坑工程所處環(huán)境日趨復(fù)雜，周?chē)h(huán)境對(duì)基坑的變形控制要求越來(lái)越高。我們面臨的問(wèn)題是:一方面，我們要綜合考慮基坑工程的具體要求和各種支護(hù)方式的適用條件，選擇最優(yōu)的支護(hù)形式;另一方面，我們要在確定支護(hù)方式的基礎(chǔ)上，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，做到安全經(jīng)濟(jì)、物盡其用。
作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體系，基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足穩(wěn)定和變形的要求，即《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中所規(guī)定的兩種極限狀態(tài)(承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài))的要求。對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，承載能力極限狀態(tài)就是指支護(hù)結(jié)構(gòu)的斷裂、倒塌、滑移或周?chē)h(huán)境(相鄰建筑和地下公共設(shè)施等)的破壞，支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大范圍的失穩(wěn)破壞。出現(xiàn)這種破壞后果極其嚴(yán)重，易造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失等。因此，一般的設(shè)計(jì)要求是不允許出現(xiàn)承載能力極限狀態(tài)的。所謂正常使用極限狀態(tài)，對(duì)基坑工程來(lái)說(shuō)就是由于基坑開(kāi)挖而引起周?chē)馏w產(chǎn)生的變形或是支護(hù)結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生的變形過(guò)大，影響了支護(hù)結(jié)構(gòu)的正常使用，但未產(chǎn)生整體失穩(wěn)。因此，相對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要有一定的安全儲(chǔ)備，以保障支護(hù)結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)承載能力極限狀態(tài)。在保證支護(hù)結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)承載能力極限狀態(tài)的前提下，還要最大可能的控制支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑內(nèi)外土體的變形，以免影響周?chē)h(huán)境(相鄰建筑和地下公共設(shè)施等)的安全及正常使用。
選擇合理的支護(hù)型式是基坑工程取得成功的至關(guān)重要的一步，一方面我們要了解各種支護(hù)型式的特點(diǎn)，包括其合理性，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn);另一方面要結(jié)合地質(zhì)條件和工程造價(jià)進(jìn)行綜合考慮。隨著施工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，基坑的支護(hù)形式也變得多種多樣，目前主要分為以下幾種：(1) 鉆孔灌注樁支護(hù)；(2)鋼板樁支護(hù)；(3)深層攪拌樁支護(hù)；(4)排樁支護(hù)；(5)地下連續(xù)墻支護(hù)；(6)土釘墻支護(hù)；(7)錨桿支護(hù)；(8)內(nèi)支撐支護(hù)。
對(duì)于寬度和深度較大的基坑，若單一使用懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)，要保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，則必須要增大支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度和截面厚度，這必然會(huì)增加工程造價(jià)和施工難度;若采用懸臂式加內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，雖然可以在較小的結(jié)構(gòu)尺寸的條件下有效地控制結(jié)構(gòu)變形，但由于施工工序繁瑣，也會(huì)延長(zhǎng)工期和增加工程造價(jià)。因而，單一采用懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)或采用懸臂加內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)顯得越來(lái)越不經(jīng)濟(jì)合理，甚至于越來(lái)越不可行。而采用懸臂加錨桿組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)，可明顯減小結(jié)構(gòu)尺寸、降低工程造價(jià)縮短工程工期。
懸臂加錨桿組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為兩種:樁錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)和墻錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于樁錨式支護(hù)型式，其止水能力較差，需配合止水帷幕才能保證基坑的安全施工;而地下連續(xù)墻加錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)則不需要其他輔助結(jié)構(gòu)就可保證工程及周?chē)ㄖ锏陌踩�。墻錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)由地下連續(xù)墻和預(yù)應(yīng)力錨桿組成，地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，起到擋土和擋水的作用。而預(yù)應(yīng)力錨桿作為支撐結(jié)構(gòu)，一方面與地下連續(xù)墻協(xié)同作用，改善了墻體的受力方式，由懸臂式改為多支點(diǎn)彈性簡(jiǎn)支，大大減小了墻體的彎矩，另一方面，預(yù)應(yīng)力錨桿與墻后土體共同作用，地下連續(xù)墻受到的水土壓力很大一部分傳遞給了預(yù)應(yīng)力錨桿，預(yù)應(yīng)力錨桿又通過(guò)錨固體與周?chē)馏w的摩擦力傳遞到了錨固體周?chē)耐馏w中，進(jìn)而將荷載分散到坑外遠(yuǎn)處的穩(wěn)定土層，充分發(fā)揮了土體的自穩(wěn)能力。
相對(duì)而言，墻錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)整體性好、強(qiáng)度高、剛度大，預(yù)應(yīng)力錨桿的使用能有效地控制墻體和坑外土體的位移，土方開(kāi)挖過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)和周?chē)馏w變形小。
地連墻加錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)是由地下連續(xù)墻和錨桿錨固系統(tǒng)兩部分組成的聯(lián)合支護(hù)體系，其主要構(gòu)件有地下連續(xù)墻、錨桿(索)、圍擦、支座等。地連墻加錨桿支護(hù)在施工過(guò)中的施工流程主要為:在基坑開(kāi)挖之前先在基坑周邊開(kāi)挖地連墻的導(dǎo)墻，然后進(jìn)行地連墻施工，隨后進(jìn)行基坑開(kāi)挖，在開(kāi)挖到指定深度時(shí)將錨桿打入土體(巖體)進(jìn)行加固，從而確�；拥姆�(wěn)定和安全。
地下連續(xù)墻加錨桿支護(hù)的優(yōu)點(diǎn):
(1)地下連續(xù)墻加錨桿支護(hù)強(qiáng)度高、剛度大，結(jié)構(gòu)整體性好，能承受較大的水、土壓力。
(2)對(duì)施工場(chǎng)地環(huán)境要求較小，可在建筑物和道路管線(xiàn)密集的地區(qū)施工，對(duì)周?chē)h(huán)境(相鄰建筑和地下公共設(shè)施等)影響較小。
(3)施工時(shí)產(chǎn)生的噪音低，振動(dòng)小，對(duì)鄰近地基擾動(dòng)少。
(4)可用于逆作法施工。
(5)相比于地下連續(xù)墻加剛支撐體系，地下連續(xù)墻加錨桿支護(hù)可節(jié)省施工場(chǎng)地，方便施工，縮短工期。
(6)相比于樁錨支護(hù)體系，不僅能承擔(dān)臨時(shí)性擋土結(jié)構(gòu)而且可以作為地下結(jié)構(gòu)的外墻。防滲隔水性能好，可充當(dāng)止水帷幕。
綜上所述，采用墻錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)可有效的縮短施工工期，改善施工條件，有良好的經(jīng)濟(jì)效益。因而，墻錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑工程中的應(yīng)用也越來(lái)越普遍，目前主要適用于以下幾種情況的基坑工程:
1.尺寸較大的基坑:基坑開(kāi)挖深度較深時(shí)，若采用懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)，必然會(huì)使得支護(hù)結(jié)構(gòu)厚度(或樁徑等)及嵌固深度大大增加，經(jīng)濟(jì)性較差;若采用內(nèi)支撐支護(hù)，內(nèi)支撐又不易于架設(shè)。而墻錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)由于錨桿預(yù)應(yīng)力的作用，改善了墻體的受力形式，其墻體位移比懸臂式地下連續(xù)墻的小很多，且相比于內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，可大大的節(jié)省施工場(chǎng)地，縮短工期。另外，預(yù)應(yīng)力錨桿與周?chē)馏w共同作用，改變了土體原始的結(jié)構(gòu)形式，充分發(fā)揮了土體的自穩(wěn)能力，延緩了坑外土體破壞的過(guò)程，大大地提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
2.變形控制要求嚴(yán)格的基坑:緊鄰既有建筑物、市政道路、地下管線(xiàn)且垂直開(kāi)挖的基坑，這些基坑要求嚴(yán)格控制坑外土體水平位移及地表沉降，以保障周?chē)扔薪ㄖ偷叵鹿芫�(xiàn)等的安全及正常使用。由地下連續(xù)墻和預(yù)應(yīng)力錨索組成的墻錨支護(hù)體系，因其較大的剛度和強(qiáng)度以及預(yù)應(yīng)力的存在可以有效的控制墻體位移和土體沉降，達(dá)到保障基坑工程施工安全及周?chē)h(huán)境安全和正常使用的目的。
地下連續(xù)墻加錨桿式支護(hù)結(jié)構(gòu)是一種復(fù)合基坑支護(hù)形式，它具有良好的控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和坑外土體沉降的能力，對(duì)于開(kāi)挖深度和寬度大以及周?chē)h(huán)境安全要求高的基坑，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。在深基坑中，運(yùn)用地下連續(xù)墻加錨桿復(fù)合式支護(hù)結(jié)構(gòu)可改善施工條件、縮短尤其在開(kāi)挖深度大，位移控制嚴(yán)格;開(kāi)挖寬度大、不適合做對(duì)撐;周?chē)刭|(zhì)情環(huán)境安全要求很高等情況的基坑，墻錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)有很大的優(yōu)勢(shì)和推廣價(jià)值。
|
