基坑支护技术及安全问题分析

　　摘 要：本文分析了对基坑支护施工中的问题分析，并提出了相关解决方法及改进措施。

　　关键词： 基坑支护 施工技术 措施  安全性

　　引 言

　　中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99对基坑支护的定义如下：为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡  基坑支护、加固与保护措施。

　　近几年来，高层建筑的迅速兴起，促进了深基坑支护技术的发展。但是，现在的城市建筑间距很小，有的基坑边缘距已有建筑仅数十米、甚至几米，给基础工程施工带来很大的难度。 建筑物基坑支护与施工技术是一门从实践中发展的技术。另外，原来的深基坑支护结构的设计理论、设计原则、运算公式、施工工艺等，已不符合深基坑开挖与支护结构的实际情况，导致一些基坑工程出现事故，造成巨大的损失。因此，深基坑支护的安全问题工程技术人员应予以高度重视。

　　1 深基坑支护存在的问题

　　1.1 支护结构设计沽算与实际受力不符，目前，深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论，但支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数，从理论上讲是绝对安全的，但有时却发生破坏；有的支护结构安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中却满足要求。保证基坑支护结构安全工作，除必须有合理的设计外，还需施工的密切配合，严格按设计要求精心施工。任何超挖都使得支护结构超载工作，必然导致严重后果，因此，施工前应严密组织，编制施工组织设计。

　　1.2支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当，深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度，但由于地质情况多变且十分复杂，要精确地计算土压力目前还十分困难，关于土体物理参数的选择是一个非常复杂的问题，尤其是在深基坑开挖后，含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值，很难准确计算出支护结构的实际受力。

　　1.3 基坑土体的取样具有不完全性 在深基坑支护结构设计之前，必须对地基土层进行取样分析，以取得土体比较合理的物理力学指标，为较合理了解地质结构首先要进行地质勘探，对所用地抽点钻孔，因此，所取得的土样具有一定的随机性和不完全性。但是，地质构造是极其复杂、多变的、取得的土样不可能全面反映土层的真实性。支护结构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况，这就要在施工中根据遇到的具体情况处理。

　　1.4 基坑开挖存在的空间效应考虑不周 深基坑开挖中大量的实测资料表明：基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳，常常以长边的居中位置发生，这是以深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲，这种平面应变假设是比较符合实际的，而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以，在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时，支护结构要适当进行调整，以适应开挖空间效应的要求。

　　2 基坑支护工程施工技术

　　2.1 放坡十锚喷网挡土墙支护施工技术

　　2.11 施工工艺流程挖土进行修坡→封闭初喷→锚杆孔的定位→成孔→锚杆安放→锚孔灌浆→焊接加强筋及安装钢筋网→终喷。

　　2.12施工要求①采用Φ22钢筋和48钢管的杆体，Φ14拉筋的锚头焊，双向的面筋；②42.5R普硅水泥，水灰比为0.5，固结强度为20Mpa；③锚杆长5m，倾角5～15度，纵横间距1.5m，锚杆孔径Φ110mm；④喷射混凝土等级C25，厚l20mm。

　　2.13施工技术①锚喷工人在挖土修坡时要与挖土司机协同作业，视土质决定挖土高度。分二次对本次挖土施工进行挖土，人工修坡，为便于喷射混凝土作业，把坑壁尽量修整平顺，挖土至设计标高时，为尽快排除积水，在基坑的四周设置排水沟；②坡顶处理：在坡顶上每隔1.5m挂双向钢筋网，打长2mΦ22钢筋的摩擦锚杆，外围设置排水沟，并喷射混凝土；范围在500mm范围内。③尽量采用干作业进行成孔作业，采用人工洛阳铲成孔，增加临时稳定性，增加土体和锚固体的摩擦力；④为增加锚固体与拉杆的握裹力，防止拉杆插入土体的时候不搅动土壁和产生过大挠度，确保杆体Φ22钢筋安放在锚孔的中心，在每根锚体的底部每隔2m就设一由三根Φ6钢筋组成的对中器；⑤采用32.5R普硅水泥将灌浆浆液制成纯水泥浆，注浆管管口距孔底200mm，这是灌浆是的要求，注浆管在孔口返出水泥浆后方可拔出，并随即补浆到孔口；⑥为加强筋节点压锚头，可焊接加强筋和安装钢筋网，但要在锚杆孔水泥浆有了一定强度之后；⑦喷射混凝土作业，混凝土由中砂、5-10mm细石、水泥组成，配合比1.5:2:1，混凝土终喷厚度l00mm。

　　3基坑支护施工的几个关键安全技术

　　保证基坑支护结构安全工作，除必须有合理的设计外，还需施工的密切配合，严格按设计要求精心施工。任何超挖都使得支护结构超载工作，必然导致严重后果，因此，施工前应严密组织，编制专项施工方案，并根据要求达到一定规模要经专家论证。

　　3.1 基坑土方开挖应在降水排水施工完成且运转正常达到预期要求后方可进行。基坑周围地面应采取防水、排水措施，避免地表水渗入基坑周围土体和流入坑内。坑内应设置排水沟和集水井，及时抽除积水。

　　3.2 基坑开挖应连续施工，尽量减少无支护暴露时间，开挖必须遵循“自上而下，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。利用锚杆做支护结构时，应按设计要求，及时进行锚杆施工，而且必须待锚杆张拉锁定后方可进行下一步开挖。

　　3.3 基坑挖土时，要做好挖土机械、车辆的通道布置，安排好挖土顺序等，不得在挖土过程中碰撞围护结构。并做好机械上下基坑坡道部位的支护。

　　3.4采用机械开挖时，为保证基坑土体的原状结构，应预留150～300mm原土层，由人工挖掘修整。基坑开挖完毕后，应及时清底验槽并铺设垫层，以防止暴晒和雨水浸刷破坏原状结构。如果基底超挖，应用素混凝土回填或夯实回填，使基底土承载性能达到设计要求。

　　3.5基坑周边设围护栏杆和安全标志，严禁从坑顶扔抛物体。坑内应设安全出口便于人员撤离。所有机械行驶、停放要平稳，坡道应牢固可靠，必要时进行加固。、

　　3.6土方机械严禁在离电缆1m距离以内作业。机械运行中，严禁接触转动部位和进行检修：在修理工作装置时，应使其降到最底位置，并应在悬空部位垫上垫土。

　　3.7挖掘机正铲作业时。其最大开挖高度和深度不超过机械本身性能的规定。反铲作业时，履带距工作面边缘距离应大于1.5m。

　　4基坑支护施工技术在某综合楼建筑工程中的应用

　　4.1概述

　　4.11基坑支护体系及重要性基坑支护设计的首要工作是合理选择基坑支护体系，应根据不同支护型式的造价、特点及地质条件，周边环境的要求等综合确定。通常当地质条件较好，而且周边环境要求也不高时，可以采用像土钉墙等的柔性支护；如果周边环境要求高，应采用像排桩或地下连续墙这样较刚性的支护型式，以控制水平位移。对于支撑的型式也一样，当周边环境要求较高，地质条件较差时，采用内支撑型式会比较好，因为采用锚杆会影响周边环境的安全且易造成周边土体的扰动；当地质条件特别差，周边环境要求较高，基坑深度较深时，可采用最强的支护型式，地下连续墙加逆作法。保证周边环境的安全在基坑支护中是最重要的。

　　4.12地质条件该工程施工场地非常狭小，且紧邻主要马路。该综合楼的结构为框架剪力墙。地下一层，地下室层高4.5m，地上21层，桩基承台式基础，抗震设防烈度为七度，建筑物基坑深度为5m，是自然地面到地下室底板素的混凝土垫层。在勘探深度范围内拟建场地，地层由十三个亚层和砾砂混卵石、淤泥、粘土、淤泥质粘土、粉质粘土、硬壳层粘土、杂填土等九个工程地质层组成，关系到本工程开挖和基坑支护的土层为：①回填土：由粘性土、砖瓦砾混砂土、碎块石等组成，杂色，局部分布有生活垃圾，成分复杂，土性呈湿、稍密，均一性差，全场分布，0.29～5.30m为其层顶高程，0.4～4.1m为层厚。②粘土：可～软塑，含少量腐植物和铁锰质斑点，为灰黄、灰色，底部向淤泥过渡，局部分布，1.90～4.20m为其层顶高程，0.30～2.10m为层厚。③-1淤泥：流塑，含零星腐植物、贝壳碎片，成青灰色，有不均匀粉细砂薄层夹杂，全场分布，局部含量较高。

　　4.2土方开挖工程施工技术措施

　　4.21开挖深度在土方开挖时应严格控制，跟踪测量并做好记录，及时汇报开挖深度的情况，配合挖掘机挖土作业，是测量人员的责任。

　　4.22碰撞水泥搅拌桩在土方开挖时要避免，在桩周围500mm左右人工配合挖土。

　　4.23土方开挖前，施工测量定位及基坑平面图的绘制所依据的坐标点和设计图纸是市测绘大队提供的。

　　4.24利用机械化施工进行土方开挖，用3部1.2-1.4m3反铲挖掘机来完成；人工配合完成地梁基底土方修整、承台及机械达不到部位的工作。

　　4.25为基坑边坡的安全有保障，基坑开挖采取循序渐进、先边坡支护后基础土方、先浅后深措施。

　　4.26由10部自卸汽车来完成土方运输，汽车司机在运输过程中必须服从指挥，按指定地点卸土，必须严格按照所指定的施工通道行驶。

　　5结束语

　　建筑基坑的开挖与支护结构是一个系统工程，涉及工程地质、水文地质、厂程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理等多方面。它是集上力学、水力学、材料力学和结构力学等于一体的综合性学科。支护结构又是由若干具有独立功能的体系组成的整体。正因如此，无论是结构设计还是施工组织都应当从整体功能出发，将各组成部分协调好，才能确保它的安全可靠、经济合理。

　　参考文献

　　[1]余志成.建筑基坑支护技术规程[M].北京.中国 出版社.1998（7）.

　　[2]赵帆,郭强.建筑基坑支护工程安全性影响因素分析[J].科技资讯.2007（4）：57.

　　[3]李继业.试述建筑基坑支护工程安全性影响因素[J].中国西部科技.2007（8）：49.

　　[4]赵成刚，白冰，王运霞. 土力学原理[M]. 北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2004.

　　[5]李广信. 高等土力学[M]. 北京：清华大学出版社,2004.