论基坑支护系统设计与施工重点

　　摘要：在支护系统中，支护状态的动态监测与控制是一个不容忽视的重要环节。监测的内容一般包括基坑土体的位移，支护结构的变形与内力，地下水位的变化，坑周建筑物与构筑物沉降、倾斜、开裂及工作状况等。在深基坑开挖施工时，基坑支护绝对不能忽视，否则必然会造成较大的损失，并谈到了其施工管理的重点。
　　关键词：软土基坑，支护系统，设计，施工重点
　　1基坑支护系统与一般工程结构的区别
　　基坑支护系统除了支护结构之外，还包括工程措施(如止水、排水、降水措施)、施工组织管理、支护监测控制等。因此，基坑支护系统除了包括支护结构之外，还应包括工程措施、施工组织、工程监控等方面的内容。这些方面与支护结构有机地联系，甚至是密不可分的。在基坑支护系统中，有些人往往只重视支护结构设计，而忽视其余，以致在实施过程中酿成事故。
　　除了某些与建筑物基础或地下室结合成整体的支护结构外，一般来说，基坑支护结构属于临时性工程设施，其安全度水准和使用基准周期与一般建筑结构相比显然是不同的。在许多情况下，支护结构除了要保证基坑本身的安全之外，还要保证毗邻的建筑物、构筑物、地下管线等设施的安全。因此，对于支护结构安全度的考虑，需要根据具体情况进行分析，综合权衡，不可一概而论。由于基坑支护系统具有临时性、动态性与复杂性的特点，因此在基坑支护系统中，概念设计比计算设计(或参数设计)更为重要。
　　2基坑支护系统设计的基本原则
　　基坑支护系统必须满足安全性、经济性与可行性这3个基本要求。安全性、经济性、可行性三者的关系是辩证统一、不可偏废的。基坑支护系统设计的基本原则是：在满足安全的要求与可行的前提下，使基坑支护系统的总投资最少(此处总投资，除了基坑支护结构本身的建造与拆除费用之外，还包括卸土、排水、止水、降水、护坡、应急措施、动态监测、毗邻建筑物或构筑物观察及加固，以及后续工序与工期影响附加值等)。
　　3基坑支护系统的设计思路与施工重点
　　如上所述，基坑支护系统首先应着眼于概念设计，着眼于可行方案的筛选与优化。这是在基坑支护系统设计中需要重点考虑的。为了正确决策，设计者必须充分了解和分析场地工程土质情况及环境情况。根据基坑支护系统的特点和基本原则，一般可按如下思路对支护方案进行选择和优化。
　　3.1从经济的原则出发，设计者首先应考虑放坡开挖。
　　如果基坑深度不大，而环境条件又许可，这一方案是最经济的。如果条件受到某些限制，也可以采用局部放坡或部分放坡。在非放坡方案中，在开挖之前如有条件适当卸去一定厚度的场地土，往往能有效减少主动土压力，收到良好的经济效果。对于某些粉质土和砂质土，采用井点降水，可以显著改善土体的物卵力学性质，从而有效地减少放坡量，提高基坑的稳定性。放坡开挖方案中，妥善解决地面带水的组织排放以及放坡面的保护，是非常重要的。
　　3.2如果没有条件实施放坡开挖，那就需要考虑对边坡进行支挡。对于深度较浅的基坑，条件许可时，对基坑周围土体本身进行加固处理(一般采用水泥搅拌桩)形成重力式挡墙，是一种比较经济的支挡方案。有时为了节约，水泥搅拌桩可按格构式排列。需要注意的是，在选定此方案时，应对土体的可搅拌性作出判断。对于密度程度较高的粉体质土和砂质土，以及含有较多障碍物的杂填土，应当慎重抉择。
　　3.3当没有条件实施放坡开挖，也不宜采用重力式挡墙时，可考虑采用钻孔灌注桩、沉管灌注桩、挖孔灌注桩、钢板桩等方法进行支护处理。
　　3.4随着地下室层数的增加，基坑开挖越来越深，作为挡土结构所承受的侧向力将逐步增加，悬臂式支护和自立挡土已不能满足要求。为了减少变形，保证支护结构强度安全，必须对挡土结构施加拉锚或支撑，如场地限制，无法拉锚，采用设置内支撑组合支护系统是比较安全的。支撑系统是基坑支护很重要的一环，支撑的方式很多，有对撑和斜撑方式，有钢支撑和钢筋混凝土支撑。钢支撑安装方便，速度快，而钢筋混凝土支撑可与围檩浇捣在一起，是一个刚度很大的支撑系统，对减少支护结构的水平位移十分有利。目前，在各种支护手段之中，地下连续墙是一种非常强有力的支护手段。但其缺点是造价较高。一般来说，当其他支护手段难以满足要求时，可以考虑采用地下连续墙支护。在地下室设计中，如能将侧墙与地下连续墙结合起来，则可以收到良好的经济效果。这也是拓展地下连续墙应用范围的一种有效途径。
　　3.5在高水位软土地区，支护系统设计对于地下水及地表滞水的处理非常重要，有时甚至直接关系到设计方案的成败，设计者必须对此高度重视。基坑场地土层主要为渗透系数较高的土层(如粉土或砂土)时，采用井点法降低地下水位，是一种颇为经济、有效的方法。采用井点降水，不仅可以使基坑处于干燥状态，便于施工，而且可以显著改善土层的物理力学性能，有效减少支护结构的内力和变形，从而达到节约与安全的目的。当土层强度较高或含障碍物较多时，止水帷幕的施工也可能较困难。
　　3.6在采用井点降水时，有3个问题应当予以考虑：①场地土性质是否适于井点降水；②坑周边地下水位降低是否会对环境产生明显的不良影响；③是否能确保井点连续可靠地工作。关于井点降水对环境的影响，应根据工程具体情况进行分析。一般来说，当降水幅度较小、降水土层结构程度较高、孔隙比较小、被影响对象离基坑较远或对不均匀沉降不很敏感时，降水造成的影响较小；反之，降水可能会造成的影响就较大。此时，可能需要根据具体情况考虑采取回灌、部分止水或被影响对象加固等措施来加以处理。
　　3.7当场地土层主要为渗透系数比较小的土层(如黏性土或淤泥)时，井点降水难以达到良好效果。此时宜考虑止水(土)帷幕的措施。目前，形成止水(土)帷幕的主要方法是采用水泥搅拌桩、旋喷桩或高压注浆等处理坑周及其下部土，使之成为渗透系数极小的止水屏障。由于水泥搅拌桩造价相对低一些，所以应用较多。当水泥搅拌桩成桩困难或受场地条件限制时，则可考虑旋喷或高压注浆。无论采用降水或止水措施，地表滞水的处理在基坑支护系统设计中均不能忽视。地表滞水一般采用排水沟与集水井加以有组织的汇集，然后用水泵排除。对于放坡或局部放坡的基坑，更应该重视，同时还应对坡面采取一定的保护措施。
　　3.8在基坑支护系统设计中，后续工程的施工组织不可忽视。对于上方开挖顺序、开挖方式、机具进出场路线、坑周堆场及机具设备布置(尤其是塔式起重机、混凝土输送车等)，均应有明确、具体、周密的考虑。有的基坑支护工程本身设计得相当不错，但由于忽视了与之关联的工序的施工组织管理，从而导致发生事故。
　　4结语
　　由于基坑支护系统通常为临时设施，而且工作状态和条件比较复杂，不确定因素很多，考虑应急措施是非常重要的。本文着重对土质特点以及基坑支护系统进行了阐述。