论文部分内容阅读
身份证号：440782197402023333
摘要：文章以某厂房深基坑支护工程作为案例，基于工程背景概况深入研讨该工程的支护施工问题，进而提出科学合理的深基坑支护施工技术应用方法。
关键词：厂房；深基坑；支护施工
1 某厂房深基坑支护工程背景概况
某占地面积12200m2的厂房，拟开挖深度6.7m的基坑，其中基坑周长为637m，基坑侧壁设计安全等级为二级。工程所在的区域，周围没有任何重要道路和建筑物，地下也没有埋设任何影响基坑施工的管线，其东面为空地、南面为某房地产小区工地、南北面为临时道路、西面距离200m位置为地铁车站出入口。本厂房深基坑开挖时，基坑发生滑坡和塌方事故，波及基坑顶部边坡和南北面临时道路的稳定性，经分析，主要原因概括为边坡超载、地面渗水、土方开挖三方面。
1.1 边坡超载
本工程的设计方案中，明文规定基坑顶部5.0m范围内，不得存在20kPa以上的堆载，而本工程基坑开挖区域的顶部，是运送土方的主通道，通道平均宽度4.5m，距离基坑顶部边坡，大约1.8m左右，在运送土方交通工具的荷载作用力下，危及基坑顶部边坡的稳定性，使得边坡出现严重超载现象。在此假设超载作用宽度不变，综合超载区域与基坑距离、作用宽度、超载值、边坡稳定系数等，验算不同超载值边坡稳定安全系数的变化情况，具体如图1所示。
图1 不同超载值边坡稳定安全系数变化情况
从上图中，可看出超载作用宽度不变时，边坡稳定安全系数与超载值呈反比关系，当超载值为5kPa，边坡稳定安全系数将下降28%～36%左右；在超载值恒定时，边坡稳定安全系数与超载作用宽度同样呈反比关系，工程现场试验证明，当超载作用宽度保持在2mm以上，边坡稳定安全系数不受影响，而低于该标准时，就会受到影响。
1.2 地面渗水
基坑东侧的顶部，是运土车辆集中清洗的地方，很多洗车用水，没有及时排除，而通过水沟的缝隙渗入基坑土体内，使得该区域的含水量超标，进而软化基坑顶部表层的土体，基坑支护的土体黏聚力和内摩擦角，在其影响下逐渐弱化，这也是造成工程基坑塌方的主要原因之一。经现场试验分析，笔者发现表层填土受到的影响最为明显，浸泡后的土体，其黏聚力从15kPa直线下降，处于临界状态，边坡稳定性受到严重影响。
1.3 土方开挖
本工程基坑规定一次性开挖长度、深度分别控制在20m和2m之内，但实际开挖时一次性开挖了30m的长度，且开挖到底，即没有采用分层分段的开挖方式，使得土方开挖量超出原来设计标准。其中不同开挖情况基坑安全指标如表1所示。
表1 不同开挖情况基坑安全指标
按照上表不同开挖情况基坑安全系数指标，对基坑整体稳定性进行验算，如图2所示。
图2 本工程基坑超挖时整体稳定性验算示意图
经验算，土方开挖的施工问题，导致整体稳定性不达标，基坑抗倾覆、抗滑移稳、抗隆起等性能被严重削弱。
2 案例厂房深基坑支护加固施工技术方案
除了需要考虑支护结构的受力变形和施工误差问题，还需要在满足地下室边墙外界的尺寸要求，即不可以影响地下室的正常施工，同时考虑基坑顶部、地面、出土口等超载问题，其施工技术应用方法如下：
2.1 施工前地质勘察
在拟定具体基坑支护方案之前，根据《岩土工程勘察报告》，明确基坑的地质情况，具体如下：
①填土。分为素填土、杂填土、冲填土三类，其中素填土呈灰/浅/褐黄色，由黏性土、风化碎块、中细砂组成；杂填土呈灰色和褐色，由砖块、碎石、黏土、中细砂组成；冲填土，呈灰/浅黄色，由碎石、中细砂、黏性土组成。填土分布于基坑西北方位，多为旧厂房拆除后和南面小区工地倾倒的建筑垃圾。
②淤泥。呈黑色，具有明显的流塑性特征，含有黏粒、有机质、贝壳等。
③含砂砾土。呈灰色，含水量高，具有明显的软塑性特征，含有黏粒状粉细砂，韧性较高。
④强风化花岗岩。呈灰色，风化程度不明显，但岩质较软，且裂隙呈发育趋势，岩心呈碎块状况。
⑤地下水。经钻探，地下水属于第四系孔隙水和基岩裂隙水，贮存于填土和冲积沙土的孔隙内，主要通过降水补给，水位平均埋深0.65m，不具备钢筋、混凝土和其他建筑材料的腐蚀性隐患。
结合以上的地质勘察资料，以及基于经济性、安全性等视角，规划基坑支护的具体形式，形成以下基坑支护施工方案。
2.2 塌方段加固
工程塌方区域的加固验算，重点考虑工程的超挖问题，本工程实际开挖深度为7.3m，利用弹性法，绘制出基坑支护结构内力位移的包络图，具体如图3所示。
图3 本工程基坑支护结构内力位移包络图
根据上图，分别验算基坑支护的抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性和整体稳定性，确定抗倾覆稳定性系数为4.915，超出标准值1.2；抗滑移安全系数为4.698，超出标准值1.3；整体稳定性系数为1.338，超出标准值1.3。根据验算结果，提出以下的塌方段加固施工方案，其塌方段加固剖面情况如图4所示。
图4 本工程塌方段加固剖面图
加固时，考虑到基坑顶部周围空地较多，具有放坡的地理优势，为将多余的土体挖出，现场按照1：3的比例放坡开挖，并在搅拌桩的周围，加设一排长度12m的钢板桩，其中加设钢板桩插打入土体的长度为9m。另外在坡面插入长度1.5m的钢化管，每根钢化管之间距离为3m，然后挂钢筋网和喷射强度C20的混凝土，喷射厚度控制在100mm。最后在规划洗车店区域加设规格的φ50@3000的渗水管和设置排水沟。
2.3 未塌方段加固
工程未塌方区域的加固验算，根据工程基坑支护结构内力位移包络图（图3），然后利用弹性法分别验算基坑支护的抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性和整体稳定性，确定抗倾覆稳定性系数为4.439，超出标准值1.2；抗滑移安全系数为4.077，超出標准值1.3；整体稳定性系数为1.310，超出标准值1.3。根据验算结果，提出以下的未塌方段加固施工方案，其未塌方段加固剖面情况如图5所示：
施工前，检查未塌方段位置基坑顶部的荷载状况，挖掉搅拌桩以外多余土体，开挖深度为4m，将多余的荷载卸除后，按照1：2的比例放坡，然后在坡面挂网喷射混凝土和加设渗水管，以及在坡顶和坡底设置排水沟，其施工方法，与塌方段的施工方法一样。
2.4 其他注意事项
除了以上的施工方法，还需要注意以下几方面的施工事项：
①基坑采用分层分段开挖的方式，每次开挖长度至多为20m，开挖深度至多为2m，严禁超挖。每开挖一层土方，必须观察3天，确定没有出现坍塌和滑坡等问题后，才能够继续开挖，另外在开挖土方时，必须保护好支护结构。
②将车辆行驶路线，转移到基坑顶部10m范围外，同时严格按照要求规范每辆车的运载重量，另外检查基坑顶部的排水情况，在排水能力较差的区域，设置足够数量的排水系统，保证能够及时将地面积水排除干净，而不至于渗入边坡土体。
③基坑开挖和支护施工期间，安排专人密切监测基坑的状态，并做好相关的应急措施，一旦发现开挖面或者支护结构出现问题，譬如支护结构变形，需要及时上报情况，并迅速启动应急措施。
3 结束语
综上所述，厂房深基坑施工，受到复杂施工因素的影响，经常出现滑坡和坍塌等事故，譬如边坡超载、地面渗水、土方开挖，正面要求采取有效的基坑支护措施，加固塌方段和未塌方段的基坑，以提高基坑的稳定性和安全性。文章通过研究，基本明确了案例厂房深基坑工程支护施工的方法，但考虑到不同厂房深基坑工程支护施工要求和条件的差异性，为保证以上方法的适用性，在其他工程中应用这些施工方法时，务必结合其他工程施工现场的详细情况，予以灵活地参考借鉴和补充完善。
参考文献：
[1] 李莹，吴海燕，吴俊俏.邻近红线深基坑支护设计研究[J].山西建筑，2014（8）：81-82.
[2] 石春磊.大型深基坑土方施工中多道内支撑支护技术浅谈[J].建材与装饰（中旬），2013（10）：55-56.
[3] 韩世富.基于实例的深基坑支护施工技术分析[J].建筑知识：学术刊，2013（9）：383-384.
[4] 郝全辉，李新芳.如何加强建筑深基坑支护施工技术[J].中国科技博览，2013（36）：466.
摘要：文章以某厂房深基坑支护工程作为案例，基于工程背景概况深入研讨该工程的支护施工问题，进而提出科学合理的深基坑支护施工技术应用方法。
关键词：厂房；深基坑；支护施工
1 某厂房深基坑支护工程背景概况
某占地面积12200m2的厂房，拟开挖深度6.7m的基坑，其中基坑周长为637m，基坑侧壁设计安全等级为二级。工程所在的区域，周围没有任何重要道路和建筑物，地下也没有埋设任何影响基坑施工的管线，其东面为空地、南面为某房地产小区工地、南北面为临时道路、西面距离200m位置为地铁车站出入口。本厂房深基坑开挖时，基坑发生滑坡和塌方事故，波及基坑顶部边坡和南北面临时道路的稳定性，经分析，主要原因概括为边坡超载、地面渗水、土方开挖三方面。
1.1 边坡超载
本工程的设计方案中，明文规定基坑顶部5.0m范围内，不得存在20kPa以上的堆载，而本工程基坑开挖区域的顶部，是运送土方的主通道，通道平均宽度4.5m，距离基坑顶部边坡，大约1.8m左右，在运送土方交通工具的荷载作用力下，危及基坑顶部边坡的稳定性，使得边坡出现严重超载现象。在此假设超载作用宽度不变，综合超载区域与基坑距离、作用宽度、超载值、边坡稳定系数等，验算不同超载值边坡稳定安全系数的变化情况，具体如图1所示。
图1 不同超载值边坡稳定安全系数变化情况
从上图中，可看出超载作用宽度不变时，边坡稳定安全系数与超载值呈反比关系，当超载值为5kPa，边坡稳定安全系数将下降28%～36%左右；在超载值恒定时，边坡稳定安全系数与超载作用宽度同样呈反比关系，工程现场试验证明，当超载作用宽度保持在2mm以上，边坡稳定安全系数不受影响，而低于该标准时，就会受到影响。
1.2 地面渗水
基坑东侧的顶部，是运土车辆集中清洗的地方，很多洗车用水，没有及时排除，而通过水沟的缝隙渗入基坑土体内，使得该区域的含水量超标，进而软化基坑顶部表层的土体，基坑支护的土体黏聚力和内摩擦角，在其影响下逐渐弱化，这也是造成工程基坑塌方的主要原因之一。经现场试验分析，笔者发现表层填土受到的影响最为明显，浸泡后的土体，其黏聚力从15kPa直线下降，处于临界状态，边坡稳定性受到严重影响。
1.3 土方开挖
本工程基坑规定一次性开挖长度、深度分别控制在20m和2m之内，但实际开挖时一次性开挖了30m的长度，且开挖到底，即没有采用分层分段的开挖方式，使得土方开挖量超出原来设计标准。其中不同开挖情况基坑安全指标如表1所示。
表1 不同开挖情况基坑安全指标
按照上表不同开挖情况基坑安全系数指标，对基坑整体稳定性进行验算，如图2所示。
图2 本工程基坑超挖时整体稳定性验算示意图
经验算，土方开挖的施工问题，导致整体稳定性不达标，基坑抗倾覆、抗滑移稳、抗隆起等性能被严重削弱。
2 案例厂房深基坑支护加固施工技术方案
除了需要考虑支护结构的受力变形和施工误差问题，还需要在满足地下室边墙外界的尺寸要求，即不可以影响地下室的正常施工，同时考虑基坑顶部、地面、出土口等超载问题，其施工技术应用方法如下：
2.1 施工前地质勘察
在拟定具体基坑支护方案之前，根据《岩土工程勘察报告》，明确基坑的地质情况，具体如下：
①填土。分为素填土、杂填土、冲填土三类，其中素填土呈灰/浅/褐黄色，由黏性土、风化碎块、中细砂组成；杂填土呈灰色和褐色，由砖块、碎石、黏土、中细砂组成；冲填土，呈灰/浅黄色，由碎石、中细砂、黏性土组成。填土分布于基坑西北方位，多为旧厂房拆除后和南面小区工地倾倒的建筑垃圾。
②淤泥。呈黑色，具有明显的流塑性特征，含有黏粒、有机质、贝壳等。
③含砂砾土。呈灰色，含水量高，具有明显的软塑性特征，含有黏粒状粉细砂，韧性较高。
④强风化花岗岩。呈灰色，风化程度不明显，但岩质较软，且裂隙呈发育趋势，岩心呈碎块状况。
⑤地下水。经钻探，地下水属于第四系孔隙水和基岩裂隙水，贮存于填土和冲积沙土的孔隙内，主要通过降水补给，水位平均埋深0.65m，不具备钢筋、混凝土和其他建筑材料的腐蚀性隐患。
结合以上的地质勘察资料，以及基于经济性、安全性等视角，规划基坑支护的具体形式，形成以下基坑支护施工方案。
2.2 塌方段加固
工程塌方区域的加固验算，重点考虑工程的超挖问题，本工程实际开挖深度为7.3m，利用弹性法，绘制出基坑支护结构内力位移的包络图，具体如图3所示。
图3 本工程基坑支护结构内力位移包络图
根据上图，分别验算基坑支护的抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性和整体稳定性，确定抗倾覆稳定性系数为4.915，超出标准值1.2；抗滑移安全系数为4.698，超出标准值1.3；整体稳定性系数为1.338，超出标准值1.3。根据验算结果，提出以下的塌方段加固施工方案，其塌方段加固剖面情况如图4所示。
图4 本工程塌方段加固剖面图
加固时，考虑到基坑顶部周围空地较多，具有放坡的地理优势，为将多余的土体挖出，现场按照1：3的比例放坡开挖，并在搅拌桩的周围，加设一排长度12m的钢板桩，其中加设钢板桩插打入土体的长度为9m。另外在坡面插入长度1.5m的钢化管，每根钢化管之间距离为3m，然后挂钢筋网和喷射强度C20的混凝土，喷射厚度控制在100mm。最后在规划洗车店区域加设规格的φ50@3000的渗水管和设置排水沟。
2.3 未塌方段加固
工程未塌方区域的加固验算，根据工程基坑支护结构内力位移包络图（图3），然后利用弹性法分别验算基坑支护的抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性和整体稳定性，确定抗倾覆稳定性系数为4.439，超出标准值1.2；抗滑移安全系数为4.077，超出標准值1.3；整体稳定性系数为1.310，超出标准值1.3。根据验算结果，提出以下的未塌方段加固施工方案，其未塌方段加固剖面情况如图5所示：
施工前，检查未塌方段位置基坑顶部的荷载状况，挖掉搅拌桩以外多余土体，开挖深度为4m，将多余的荷载卸除后，按照1：2的比例放坡，然后在坡面挂网喷射混凝土和加设渗水管，以及在坡顶和坡底设置排水沟，其施工方法，与塌方段的施工方法一样。
2.4 其他注意事项
除了以上的施工方法，还需要注意以下几方面的施工事项：
①基坑采用分层分段开挖的方式，每次开挖长度至多为20m，开挖深度至多为2m，严禁超挖。每开挖一层土方，必须观察3天，确定没有出现坍塌和滑坡等问题后，才能够继续开挖，另外在开挖土方时，必须保护好支护结构。
②将车辆行驶路线，转移到基坑顶部10m范围外，同时严格按照要求规范每辆车的运载重量，另外检查基坑顶部的排水情况，在排水能力较差的区域，设置足够数量的排水系统，保证能够及时将地面积水排除干净，而不至于渗入边坡土体。
③基坑开挖和支护施工期间，安排专人密切监测基坑的状态，并做好相关的应急措施，一旦发现开挖面或者支护结构出现问题，譬如支护结构变形，需要及时上报情况，并迅速启动应急措施。
3 结束语
综上所述，厂房深基坑施工，受到复杂施工因素的影响，经常出现滑坡和坍塌等事故，譬如边坡超载、地面渗水、土方开挖，正面要求采取有效的基坑支护措施，加固塌方段和未塌方段的基坑，以提高基坑的稳定性和安全性。文章通过研究，基本明确了案例厂房深基坑工程支护施工的方法，但考虑到不同厂房深基坑工程支护施工要求和条件的差异性，为保证以上方法的适用性，在其他工程中应用这些施工方法时，务必结合其他工程施工现场的详细情况，予以灵活地参考借鉴和补充完善。
参考文献：
[1] 李莹，吴海燕，吴俊俏.邻近红线深基坑支护设计研究[J].山西建筑，2014（8）：81-82.
[2] 石春磊.大型深基坑土方施工中多道内支撑支护技术浅谈[J].建材与装饰（中旬），2013（10）：55-56.
[3] 韩世富.基于实例的深基坑支护施工技术分析[J].建筑知识：学术刊，2013（9）：383-384.
[4] 郝全辉，李新芳.如何加强建筑深基坑支护施工技术[J].中国科技博览，2013（36）：466.