[摘要]80年代以來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)不斷發(fā)展，高層建筑不斷的增加，隨著建筑高度的增加，根據(jù)構(gòu)造要求與使用要求，基礎(chǔ)的埋深也隨之不斷增加。為確保基礎(chǔ)工程的安全施工，及其周邊建筑物的安全，須對因基礎(chǔ)施工的要求而開挖的基坑進行有效的支護。建筑物的基坑支護設(shè)計是一門從實踐中發(fā)展起來的技術(shù)。隨著我國建設(shè)的發(fā)展，基坑支護技術(shù)有了較大的提高，出現(xiàn)很多基坑支護型式同時，隨著基坑支護工程的發(fā)展，基坑支護設(shè)計理論也有很大的提高。本文介紹了高層建筑物基坑降水支護設(shè)計的一些體會和施工中采取的具體措施.并對基坑降水支護的設(shè)計與施工提出若干建議。
[關(guān)鍵字]基坑工程 支護 降水
1引言
基坑施工過程中，為避免產(chǎn)生管涌、流砂、坑底突涌，有效防止坑壁土體的坍塌，減少基坑開挖對周圍環(huán)境的影響和保證施工安全，當(dāng)基坑開挖深度內(nèi)存在飽和軟土層和含水層及下部承壓水對基坑底板產(chǎn)生影響時，就需選擇合適的降低地下水水頭或水位的方法進行基坑降水。
2基坑工程的內(nèi)涵
基坑工程是基礎(chǔ)工程的組成部分。如果形象而完整地說，它是為了高聳塔桿和高層建筑、煙囪等構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，或城市地下商場、地下影劇院、地鐵車站、地下車庫、地下工業(yè)槽坑等各類地下工程開辟地下空間，以便它們進入施工的一個重要技術(shù)領(lǐng)域�；庸こ套罱K并不形成任何固定資產(chǎn)或物質(zhì)產(chǎn)品，它是-種技術(shù)含量高的、大型的"服務(wù)性工程行為"。如果地下工程或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工完畢，基坑會完全消失。因此，也可以把它稱為地下工程或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工的先導(dǎo)技術(shù)。
因為高層建筑的基坑深度較深，又通常被稱為深基坑。除在較少的情況下基坑或者深基坑工程可用放坡開挖外，一般應(yīng)考慮以下各項的內(nèi)容：
（1）圍護結(jié)構(gòu)的撐錨體系的施工與設(shè)計；
（2）基坑圍護結(jié)構(gòu)的施工與設(shè)計；
�。�3）施工控制與監(jiān)測、險情處理及環(huán)境保護。
�。�4）土方開挖設(shè)計與施工；
（5）基坑內(nèi)外土體加固的施工與設(shè)計；
（6）控制或降低基坑內(nèi)外地下水位的施工與設(shè)計；
其中第6項應(yīng)包括土方開挖全過程對支錨體系和圍護結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、內(nèi)力和位移、降水的效果、基坑周圍臨近建筑物、工程樁的狀況、土體加固效果、道路和地下管線等的劣損、傾斜、位移和安全狀況進行監(jiān)控與觀測，以及發(fā)生險情時的應(yīng)急措施。
3基坑支護的選型與建議
基坑支護設(shè)計的首要工作是基坑支護形式的合理選擇，應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境、地質(zhì)條件的要求及不同支護形式的造價、特點等綜合確定。一般當(dāng)周邊環(huán)境要求較寬松，地質(zhì)條件較好的時候，可采用柔性支護，如土釘墻等；如果周邊環(huán)境要求比較高，需用較剛性的支護形式，從而控制水平位移，如地下連續(xù)墻或排樁等。同樣，對于支撐的形式，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差，周邊環(huán)境要求較高時，采用錨桿易擾動周邊土體并對周邊環(huán)境的安全造成影響，采用內(nèi)支撐形式是比較好的；當(dāng)周邊環(huán)境要求高，基坑深度較大，地質(zhì)條件比較差時，可利用地下連續(xù)墻加逆作法，這種支護形式是最強的。保證周邊環(huán)境的安全是基坑支護最重要的。
3.1支護結(jié)構(gòu)方案選擇的依據(jù)
選擇基坑支護結(jié)構(gòu)方案主要依據(jù)以下幾個方面：
�。�1）地下室的結(jié)構(gòu)狀況及層數(shù)，如底板及樓板的厚度、地下室層高、內(nèi)墻分布狀況、地下室墻板的厚度等；
�。�2）基坑的面積、基坑開挖的深度及形狀；
�。�3）基坑周圍環(huán)境，包括地下管線、臨近建筑物、其它活荷載及恒荷載；
（4）地下室所在場地的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件，主要是各土層的含水率、土層分布、抗剪強度、重度、壓縮模量、滲透系數(shù)、地下水位及基床系數(shù)等；
�。�5）工程造價及施工工期；
�。�6）降水、挖土方法及總的施工流向。
3.2單道錨桿支護結(jié)構(gòu)的靜力平衡法
靜力平衡法其實就是在墻下端是自由支撐時，求解內(nèi)力時按靜定結(jié)構(gòu)。這就需要首先求得墻插入坑底以下的深度t。它的要求在插入深度為f時，令墻后的主動土壓力對支撐點產(chǎn)生的力矩和墻前被動±壓力對支撐點產(chǎn)生的力矩相等。用這種方法得到的平衡方程是關(guān)于t3的函數(shù)，這方程比較難解，特別是在層狀土中且有地下水的條件下。因此，一般均采用試算法。
關(guān)于增大值t的計算方法：當(dāng)伊值較小時，可能需要較大的插入深度才能平衡，有的甚至無法平衡。并且這種情況下的插入深度會比按下述的深埋條件下的等值梁法計算的插入深度更大，這就會導(dǎo)致淺埋比深埋還要深的現(xiàn)象。確定了墻的插入深度之后，就應(yīng)對支撐力進行計算，由于這時按平衡條件下的墻插入深度已變大，通常，被動土與主動壓力的合力都應(yīng)該對應(yīng)的有些增大，而且主動土壓力合力的增量小于被動土壓力合力的增量，所以與增大前相比，支撐力插入深度將減小。由于考慮到安全，可仍按插入深度增大前的被動與主動土壓力合力計算支撐力。即RA=EA-EP式中RA為支撐力；EA主動土壓力合力；EP被動土壓力合力。
撐力RA確定以后，即可求圍護墻的彎矩分布，為求Mmax，可先求剪力為零點的位置，該處的彎矩即為Mmax。
4支護結(jié)構(gòu)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值計算
用下面的方法計算基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值epjk
⑴對于砂土及碎石土，基坑內(nèi)側(cè)抗力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計算：
式中， σpij為作用于基坑底面以下深度Zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，可按下式計算： Kpi第i層土的被動土壓力系數(shù)，應(yīng)按下式計算：
⑵對于粘性土和粉土，基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值宜按下列計算：
5降水設(shè)計方案比選分析
在降水工程中，在保證降水效果的同時應(yīng)盡量降低對環(huán)境產(chǎn)生的不利影響。所以，對降水進行設(shè)計的時候應(yīng)以坑內(nèi)降水優(yōu)先考慮對象，坑外降水要在坑內(nèi)降水不能夠達到降水要求時考慮。下面的方法也可以進行坑內(nèi)降水，盡量避免降水對環(huán)境的有害之處。加深隔水帷幕的深度，在已有的隔水體系之下高壓旋噴灌漿，延長隔水帷幕深入目的承壓含水層的距離，含水層的水平向水力聯(lián)系應(yīng)該被隔斷，減小水力梯度，滲透路徑在垂直方向上應(yīng)該延長，從而減小涌水量及涌水速率。 對于開挖面以下，隔水體系底端以上某一深度的地層進行高壓旋噴灌漿，人工形成一層弱透水夾層，該夾層四周連接著隔水帷幕，使得減小了含水層滲透的速率，垂向滲透系數(shù)大大降低，最終使得涌水速率和涌水量減小了。
6工程施工
施工范圍包括灌注樁、冠梁、錨桿、降水井施工。
6.1施工工藝總流程
灌注樁施工一降水井施工一冠梁施工一第1次土方開挖一描桿施工一第2次、第3次土方開挖一盲溝、集水井施工一輕型井點施工。
6.2主要施工方法
6.2.1支護樁施工工藝流程：
施工準(zhǔn)備→測量放線→鉆孔→清孔→安放鋼筋籠→澆注水下混凝土
6.2.2降水井施工：
�。�1）施工工藝流程：測量放線→降水井鉆孔→清孔換漿→濾水管安裝→回填濾料→洗井。
�。�2）濾水管安裝：使用無砂水泥管作為濾水管，內(nèi)徑300mm，外徑380mm，單節(jié)長度0.8m。安裝時有兩種方法，①井底安裝：在第1節(jié)井管上沿外圓綁3塊竹板后，下至井底，再下第2節(jié)井管，井管順著竹板騎在第1節(jié)管上，依次循環(huán)，直到井管接至原地面，當(dāng)竹板不夠長時，應(yīng)在要下的井管上接竹板：②井口安裝：用鋼絲扣固定住第1節(jié)井管，并停留在孔口，然后在碼放第2節(jié)井管，并利用滑輪下放至管口與井口齊平，再接再下放，直至井管下到孔底。
�。�3）鉆孔：先使用？300鉆頭鉆孔，至設(shè)計底高程后，再用？600的鉆頭擴孔，成孔時嚴禁使用粘土護壁，防止孔壁上形成泥皮而影響降水效果。
�。�4）回填濾料：濾料采用0.5～lcm機克細碎石，填在孔壁與管壁之間的縫隙里，回填至地面，濾料既能濾水，又起到防止塌孔的作用。
�。�5）洗井：洗井使用泥漿泵，抽至水清砂凈，洗井最好不要使用潛水泵，以防損壞潛水泵。
6.2.3錨桿施工
�。�1）施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→鉆進成孔→清孔換漿→錨桿和注漿管安放→第一次灌注砂漿→補漿→安裝腰梁→張拉→錨固。
7結(jié)語
基坑工程是地下建筑施工中內(nèi)容豐富而易于變化的領(lǐng)域。工程界已逐漸認識到建筑基坑工程是一門新型綜合性強學(xué)科，也是一項風(fēng)險性工程。它涉及土力學(xué)、工程地質(zhì)、原位測試技術(shù)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、施工技術(shù)、基礎(chǔ)工程、土木與結(jié)構(gòu)共同作用以及環(huán)境巖土工程等多門學(xué)科，這種綜合技術(shù)學(xué)科在理論上尚待發(fā)展�；庸こ毯芏喽际桥R時性工程，限制工程經(jīng)費限制的比較緊。同時又有許多影響基坑工程的因素，例如地下水情況、地質(zhì)情況的影響、天氣變化、對工程具體的要求、施工管理及順序、周圍場地環(huán)境等等�；庸こ痰氖┕づc設(shè)計，既要控制結(jié)構(gòu)及其周圍土體的變形，又要保證施工過程中整個支護結(jié)構(gòu)的安全，以保證周圍環(huán)境（相鄰建筑及地下公共設(shè)施等）的安全。在安全前提下，設(shè)計既要合理，又能使施工方便、使造價節(jié)約、將工期縮短。要提高基坑工程的設(shè)計與施工水平，必須正確選擇計算方法土壓力、和參數(shù)，選擇合理的支護結(jié)構(gòu)體系。同時，還要有豐富的施工與設(shè)計經(jīng)驗與教訓(xùn)。
參考文獻
[1]吳野.基坑工程支護設(shè)計、施工與監(jiān)測技術(shù)的研究.內(nèi)蒙古科技大學(xué).2007年05期
[2]龍煥林.基坑工程支護設(shè)計中幾個問題的探討.山西建筑.2012年04期
[3]張坤.深基坑工程降水實例分析.山西建筑.2010年23期
[關(guān)鍵字]基坑工程 支護 降水
1引言
基坑施工過程中，為避免產(chǎn)生管涌、流砂、坑底突涌，有效防止坑壁土體的坍塌，減少基坑開挖對周圍環(huán)境的影響和保證施工安全，當(dāng)基坑開挖深度內(nèi)存在飽和軟土層和含水層及下部承壓水對基坑底板產(chǎn)生影響時，就需選擇合適的降低地下水水頭或水位的方法進行基坑降水。
2基坑工程的內(nèi)涵
基坑工程是基礎(chǔ)工程的組成部分。如果形象而完整地說，它是為了高聳塔桿和高層建筑、煙囪等構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，或城市地下商場、地下影劇院、地鐵車站、地下車庫、地下工業(yè)槽坑等各類地下工程開辟地下空間，以便它們進入施工的一個重要技術(shù)領(lǐng)域�；庸こ套罱K并不形成任何固定資產(chǎn)或物質(zhì)產(chǎn)品，它是-種技術(shù)含量高的、大型的"服務(wù)性工程行為"。如果地下工程或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工完畢，基坑會完全消失。因此，也可以把它稱為地下工程或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工的先導(dǎo)技術(shù)。
因為高層建筑的基坑深度較深，又通常被稱為深基坑。除在較少的情況下基坑或者深基坑工程可用放坡開挖外，一般應(yīng)考慮以下各項的內(nèi)容：
（1）圍護結(jié)構(gòu)的撐錨體系的施工與設(shè)計；
（2）基坑圍護結(jié)構(gòu)的施工與設(shè)計；
�。�3）施工控制與監(jiān)測、險情處理及環(huán)境保護。
�。�4）土方開挖設(shè)計與施工；
（5）基坑內(nèi)外土體加固的施工與設(shè)計；
（6）控制或降低基坑內(nèi)外地下水位的施工與設(shè)計；
其中第6項應(yīng)包括土方開挖全過程對支錨體系和圍護結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、內(nèi)力和位移、降水的效果、基坑周圍臨近建筑物、工程樁的狀況、土體加固效果、道路和地下管線等的劣損、傾斜、位移和安全狀況進行監(jiān)控與觀測，以及發(fā)生險情時的應(yīng)急措施。
3基坑支護的選型與建議
基坑支護設(shè)計的首要工作是基坑支護形式的合理選擇，應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境、地質(zhì)條件的要求及不同支護形式的造價、特點等綜合確定。一般當(dāng)周邊環(huán)境要求較寬松，地質(zhì)條件較好的時候，可采用柔性支護，如土釘墻等；如果周邊環(huán)境要求比較高，需用較剛性的支護形式，從而控制水平位移，如地下連續(xù)墻或排樁等。同樣，對于支撐的形式，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差，周邊環(huán)境要求較高時，采用錨桿易擾動周邊土體并對周邊環(huán)境的安全造成影響，采用內(nèi)支撐形式是比較好的；當(dāng)周邊環(huán)境要求高，基坑深度較大，地質(zhì)條件比較差時，可利用地下連續(xù)墻加逆作法，這種支護形式是最強的。保證周邊環(huán)境的安全是基坑支護最重要的。
3.1支護結(jié)構(gòu)方案選擇的依據(jù)
選擇基坑支護結(jié)構(gòu)方案主要依據(jù)以下幾個方面：
�。�1）地下室的結(jié)構(gòu)狀況及層數(shù)，如底板及樓板的厚度、地下室層高、內(nèi)墻分布狀況、地下室墻板的厚度等；
�。�2）基坑的面積、基坑開挖的深度及形狀；
�。�3）基坑周圍環(huán)境，包括地下管線、臨近建筑物、其它活荷載及恒荷載；
（4）地下室所在場地的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件，主要是各土層的含水率、土層分布、抗剪強度、重度、壓縮模量、滲透系數(shù)、地下水位及基床系數(shù)等；
�。�5）工程造價及施工工期；
�。�6）降水、挖土方法及總的施工流向。
3.2單道錨桿支護結(jié)構(gòu)的靜力平衡法
靜力平衡法其實就是在墻下端是自由支撐時，求解內(nèi)力時按靜定結(jié)構(gòu)。這就需要首先求得墻插入坑底以下的深度t。它的要求在插入深度為f時，令墻后的主動土壓力對支撐點產(chǎn)生的力矩和墻前被動±壓力對支撐點產(chǎn)生的力矩相等。用這種方法得到的平衡方程是關(guān)于t3的函數(shù)，這方程比較難解，特別是在層狀土中且有地下水的條件下。因此，一般均采用試算法。
關(guān)于增大值t的計算方法：當(dāng)伊值較小時，可能需要較大的插入深度才能平衡，有的甚至無法平衡。并且這種情況下的插入深度會比按下述的深埋條件下的等值梁法計算的插入深度更大，這就會導(dǎo)致淺埋比深埋還要深的現(xiàn)象。確定了墻的插入深度之后，就應(yīng)對支撐力進行計算，由于這時按平衡條件下的墻插入深度已變大，通常，被動土與主動壓力的合力都應(yīng)該對應(yīng)的有些增大，而且主動土壓力合力的增量小于被動土壓力合力的增量，所以與增大前相比，支撐力插入深度將減小。由于考慮到安全，可仍按插入深度增大前的被動與主動土壓力合力計算支撐力。即RA=EA-EP式中RA為支撐力；EA主動土壓力合力；EP被動土壓力合力。
撐力RA確定以后，即可求圍護墻的彎矩分布，為求Mmax，可先求剪力為零點的位置，該處的彎矩即為Mmax。
4支護結(jié)構(gòu)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值計算
用下面的方法計算基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值epjk
⑴對于砂土及碎石土，基坑內(nèi)側(cè)抗力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計算：
式中， σpij為作用于基坑底面以下深度Zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，可按下式計算： Kpi第i層土的被動土壓力系數(shù)，應(yīng)按下式計算：
⑵對于粘性土和粉土，基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值宜按下列計算：
5降水設(shè)計方案比選分析
在降水工程中，在保證降水效果的同時應(yīng)盡量降低對環(huán)境產(chǎn)生的不利影響。所以，對降水進行設(shè)計的時候應(yīng)以坑內(nèi)降水優(yōu)先考慮對象，坑外降水要在坑內(nèi)降水不能夠達到降水要求時考慮。下面的方法也可以進行坑內(nèi)降水，盡量避免降水對環(huán)境的有害之處。加深隔水帷幕的深度，在已有的隔水體系之下高壓旋噴灌漿，延長隔水帷幕深入目的承壓含水層的距離，含水層的水平向水力聯(lián)系應(yīng)該被隔斷，減小水力梯度，滲透路徑在垂直方向上應(yīng)該延長，從而減小涌水量及涌水速率。 對于開挖面以下，隔水體系底端以上某一深度的地層進行高壓旋噴灌漿，人工形成一層弱透水夾層，該夾層四周連接著隔水帷幕，使得減小了含水層滲透的速率，垂向滲透系數(shù)大大降低，最終使得涌水速率和涌水量減小了。
6工程施工
施工范圍包括灌注樁、冠梁、錨桿、降水井施工。
6.1施工工藝總流程
灌注樁施工一降水井施工一冠梁施工一第1次土方開挖一描桿施工一第2次、第3次土方開挖一盲溝、集水井施工一輕型井點施工。
6.2主要施工方法
6.2.1支護樁施工工藝流程：
施工準(zhǔn)備→測量放線→鉆孔→清孔→安放鋼筋籠→澆注水下混凝土
6.2.2降水井施工：
�。�1）施工工藝流程：測量放線→降水井鉆孔→清孔換漿→濾水管安裝→回填濾料→洗井。
�。�2）濾水管安裝：使用無砂水泥管作為濾水管，內(nèi)徑300mm，外徑380mm，單節(jié)長度0.8m。安裝時有兩種方法，①井底安裝：在第1節(jié)井管上沿外圓綁3塊竹板后，下至井底，再下第2節(jié)井管，井管順著竹板騎在第1節(jié)管上，依次循環(huán)，直到井管接至原地面，當(dāng)竹板不夠長時，應(yīng)在要下的井管上接竹板：②井口安裝：用鋼絲扣固定住第1節(jié)井管，并停留在孔口，然后在碼放第2節(jié)井管，并利用滑輪下放至管口與井口齊平，再接再下放，直至井管下到孔底。
�。�3）鉆孔：先使用？300鉆頭鉆孔，至設(shè)計底高程后，再用？600的鉆頭擴孔，成孔時嚴禁使用粘土護壁，防止孔壁上形成泥皮而影響降水效果。
�。�4）回填濾料：濾料采用0.5～lcm機克細碎石，填在孔壁與管壁之間的縫隙里，回填至地面，濾料既能濾水，又起到防止塌孔的作用。
�。�5）洗井：洗井使用泥漿泵，抽至水清砂凈，洗井最好不要使用潛水泵，以防損壞潛水泵。
6.2.3錨桿施工
�。�1）施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→鉆進成孔→清孔換漿→錨桿和注漿管安放→第一次灌注砂漿→補漿→安裝腰梁→張拉→錨固。
7結(jié)語
基坑工程是地下建筑施工中內(nèi)容豐富而易于變化的領(lǐng)域。工程界已逐漸認識到建筑基坑工程是一門新型綜合性強學(xué)科，也是一項風(fēng)險性工程。它涉及土力學(xué)、工程地質(zhì)、原位測試技術(shù)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、施工技術(shù)、基礎(chǔ)工程、土木與結(jié)構(gòu)共同作用以及環(huán)境巖土工程等多門學(xué)科，這種綜合技術(shù)學(xué)科在理論上尚待發(fā)展�；庸こ毯芏喽际桥R時性工程，限制工程經(jīng)費限制的比較緊。同時又有許多影響基坑工程的因素，例如地下水情況、地質(zhì)情況的影響、天氣變化、對工程具體的要求、施工管理及順序、周圍場地環(huán)境等等�；庸こ痰氖┕づc設(shè)計，既要控制結(jié)構(gòu)及其周圍土體的變形，又要保證施工過程中整個支護結(jié)構(gòu)的安全，以保證周圍環(huán)境（相鄰建筑及地下公共設(shè)施等）的安全。在安全前提下，設(shè)計既要合理，又能使施工方便、使造價節(jié)約、將工期縮短。要提高基坑工程的設(shè)計與施工水平，必須正確選擇計算方法土壓力、和參數(shù)，選擇合理的支護結(jié)構(gòu)體系。同時，還要有豐富的施工與設(shè)計經(jīng)驗與教訓(xùn)。
參考文獻
[1]吳野.基坑工程支護設(shè)計、施工與監(jiān)測技術(shù)的研究.內(nèi)蒙古科技大學(xué).2007年05期
[2]龍煥林.基坑工程支護設(shè)計中幾個問題的探討.山西建筑.2012年04期
[3]張坤.深基坑工程降水實例分析.山西建筑.2010年23期
