基坑支護,是為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全,對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護措施。
行業(yè)標準《建筑基坑支護技術規(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。
支護形式
排樁支護,樁撐、樁錨、排樁懸臂;地下連續(xù)墻支護,地連墻+支撐;水泥擋土墻;鋼板樁:型鋼樁橫擋板支護,鋼板樁支護;土釘墻(噴錨支護);逆作拱墻;原狀土放坡;基坑內(nèi)支撐;樁、墻加支撐系統(tǒng);簡單水平支撐;鋼筋混凝土排樁;上述兩種或者兩種以上方式的合理組合等。
施工方案
1、基礎施工前必須進行地質(zhì)勘探和了解地下管線情況,根據(jù)土質(zhì)情況和基礎深度編制專項施工方案。施工方案應與施工現(xiàn)場實際相符,能指導實際施工。其內(nèi)容包括:放坡要求或支護結(jié)構(gòu)設計、機械類型選擇、開挖順序和分層開挖深度、坡道位置、坑邊荷載、車輛進出道路、降水排水措施及監(jiān)測要求等。對重要的地下管線應采取相應措施。
2、基礎施工應進行支護,基坑深度超過5M的對基坑支護結(jié)構(gòu)必須按有關標準進行設計計算,有設計計算書和施工圖紙。
3、施工方案必須經(jīng)企業(yè)技術負責人審批,簽字蓋章后方可實施。
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(qū)性有關。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)工程以及施工技術互相交叉的學科,是多種復雜因素交互影響的系統(tǒng)工程,是理論上尚待發(fā)展的綜合技術學科。
(2)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(zhàn)性的技術上的難點,同時也是降低工程造價,確保工程質(zhì)量的重點。
(3)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。
(4)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(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。
(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(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。
(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(wěn)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(lián)系的環(huán)節(jié),其中的某一環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)都會產(chǎn)生相互影響與制約,增加事故誘發(fā)因素。
(10)在支護工程設計中應包括支護體系選型、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”,從而導致基坑失誤。在施工過程中,尤其在軟土地區(qū)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(fā)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(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(jīng)歷多次降雨、周邊堆載、振動、施工不當?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。
設計要求
基坑支護作為一個結(jié)構(gòu)體系,應要滿足穩(wěn)定和變形的要求,即通常規(guī)范所說的兩種極限狀態(tài)的要求,即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。所謂承載能力極限狀態(tài),對基坑支護來說就是支護結(jié)構(gòu)破壞、傾倒、滑動或周邊環(huán)境的破壞,出現(xiàn)較大范圍的失穩(wěn)。一般的設計要求是不允許支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)這種極限狀態(tài)的。而正常使用極限狀態(tài)則是指支護結(jié)構(gòu)的變形或是由于開挖引起周邊土體產(chǎn)生的變形過大,影響正常使用,但未造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。
因此,基坑支護設計相對于承載力極限狀態(tài)要有足夠的安全系數(shù),不致使支護產(chǎn)生失穩(wěn),而在保證不出現(xiàn)失穩(wěn)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題,還應計算其變形,并根據(jù)周邊環(huán)境條件,控制變形在一定的范圍內(nèi)。
一般的支護結(jié)構(gòu)位移控制以水平位移為主,主要是水平位移較直觀,易于監(jiān)測。水平位移控制與周邊環(huán)境的要求有關,這就是通常規(guī)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(gòu)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(gòu)筑物需保護的,則位移量可大一些,理論上只要保證穩(wěn)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(nèi)地面不致有明顯的裂縫,當最大水平位移在40-50mm內(nèi)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(chǎn)生較明顯的地面裂縫和沉降,感觀上會產(chǎn)生不安全的感覺。
一般較剛性的支護結(jié)構(gòu),如擋土樁、連續(xù)墻加內(nèi)支撐體系,其位移較小,可控制在30mm之內(nèi),對于土釘支護,地質(zhì)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(jié)構(gòu)方式,具有很多的功能。不同的支護結(jié)構(gòu)適應于不同的水文地質(zhì)條件,因此,要根據(jù)具體問題,具體分析,從而選擇經(jīng)濟適用的支護結(jié)構(gòu)。