试论基坑支护与加固技术在建筑施工中的应用
2015-03-24
基坑支护与加固技术是建筑工程施工中重点关注的两个问题，为了保证建筑工程的稳定性与施工质量，施工人员必须要严格按照国家及施工单位的相关规定要求，然后采取科学合理的施工方案进行施工，这样才能够保证其施工质量，提高建筑工程的稳定性，使其使用功能得到充分发挥。
1.基坑支护工程的概述
所谓基坑支护工程也就是在建筑物基础工程中的一系列施工措施，其中主要包括基坑的开挖、排水设施的设置、坑壁的围挡以及地下管道的保护与检修等，通过这些工程的顺利施工有利于提高工程的安全性与整体性，从而保证其使用功能的充分发挥。根据基坑支护体系的受力特点的差异，我们可以将基坑支护与加固技术分为两种，即为内撑式支护与非内撑式支护。
一般来说，内撑式支护体系主要由维护支撑墙体与支护墙体两个方面构成，而支护墙体的主要功能则是避免水或者土对于基坑造成影响；而维护支撑墙体的做药作用也就是抵抗墙体后部土体的压力，从而使土体具有一定的稳定性，达到整个施工的稳定性。另外，在实际工程施工过程中，支撑墙体与支护墙体还具有克服土体变形的作用。在建筑工程施工过程中，通过支撑体系能够有效的提高支护墙体的稳定性，并且土体的变形还会对基坑的强度、稳定性及其周边的环境等造成严重的影响。因此在实际工作中，如果需要在高水位去使用内支撑体系，那么我们还应当将降水措施或者辅助隔水措施相结合应用在其中，这样才能够达到防水的效果，从而达到理想的施工要求。
2.基坑支护与加固技术在建筑工程施工过程中的具体应用
2.1桩墙内支撑支护技术的具体应用
在建筑工程施工中，挡土结构主要由地下连续墙、止水幕墙以及排桩等构成的一种结构形式，该结构被广泛应用在软土地基施工当中。在实际施工之前，施工人员必须要对当地的水文地质条件、基坑开挖深度进行全面分析，然后再设置多层或者单层支护结构。在采用内支撑支护技术施工的过程中，施工人员一般会采用钢筋混凝土构架进行支撑，因为这种构架能够提高基坑开挖的稳定性，并且能够将基坑下结构的楼层充分应用起来，从而达到理想的施工效果，满足工程的施工要求。
2.2预应力锚杆支护技术的具体应用
所谓锚杆支护结构也就是技术人员将支护排桩以及锚杆组合而成的一种结构，而支护墙主要采用的是钢筋混凝土墙。在实际工程施工过程中，我们一般都会将锚杆作为一个受拉构件，控制锚杆的另一端，使其一端直接深入到地下，在实际施工过程中进行钻孔。等到孔的深度达到规定要求之后，施工人员再将钢筋、钢管、钢绞等材料插入到其中，并在其中灌注适量的水泥浆液，这样也就能够有效地提高锚杆的抗拉强度，从而达到理想的施工效果，保证其施工质量。
2.3重力式加筋水泥挡墙和水泥土挡墙的具体应用
在建筑工程施工过程中，水泥土挡墙具有挡水的效果。在基坑工程施工过程中，如果基坑开挖深度小于6m，且属于软土地基，那么施工人员也就可以将这一技术应用在其中；而如果基坑开挖深度超过6m，那么施工人员在实际施工过程中可以通过加设筋杆件来设置水泥土挡墙，从而起到挡水的效果。另外，施工人员还应当采用锚杆支护与内支撑相结合的方式设置水泥土挡墙，这样可以在一些基坑开挖深度较大的工程中应用。
2.4土钉墙支护技术
所谓土钉也就是在需要加固的部位进行施工，从而使其达到支护的目的。其具体施工措施是：将钢丝网、土钉等设备采用相应的设备将其固定在混凝土面板上，从而形成稳定性强的土钉墙。在实际工程施工过程中，为了保证土钉墙能够正常运送到基坑内，施工人员一般都会进行中支架的焊接，且其间距应当控制在2m左右，并且要求其位置的准确性，避免因位置偏离太远而导致其出现各种问题，影响到工程的正常施工。
3.工程实例
3.1工程概况
某建筑高地面部分高二十六层，地下部分为三层，工程标高为-0.6米，基坑开挖的深度为12.15米。基坑与停车场靠近，人流量 、车流量都比较大，基坑边缘与人行道的最小距离为1米，且与通讯电缆、电力电缆、水管道靠近。
3.2地下水
在工程施工范围内，含水层仅有第一层有填土，地下水补给来源主要是生活废水和大气降水。在基坑开挖深度内，其他土层的渗透系数为（5～15）×10-8cm/s，满足帷幕截水系数的要求，因而可以视为隔水层，无须进行截水施工。
3.3基坑支护结构设计
该基坑选用的是双层内撑式的排桩支护结构，计算主要分为两个部分，支护桩计算和支撑系统计算。在支护桩方面，选用了桩中心距为1000m、桩径为800m的钻孔灌注桩。
第一，在基坑深度计算方面，本工程的地下室外墙均采用单桩承台，其最小净距约为6m，其他边距支护桩边的最小距离为4m，基坑开挖的深度应算至底板的垫层底，大约为12m。
第二，嵌固深度。对于嵌固深度计算，可以采用圆弧滑动方法来确定，根据地质差异，有6m、9m两种，整体的安全系数约为1.36、1.43。
第三，对于支护桩的内力计算，可以采用F-SPW单元计算方法，以弹性支点法为理论依据，假定支锚点侧向位移不能逆转，即在每一工况下，支锚点的位移都大于前阶段的计算结果。在回填阶段，将地下室位置作为支点位置，其位移情况应保持不变。将地基的弹性作用视为二力杆弹簧，支护桩与弹簧抗力在截面水平位移为p=kx，弹力系数为土层的抗力系数，即k=mz，其中，m指的是土层的抗力系数比例系数，根据单桩的水平荷载情况，可以得出m值，即，计算工况有以下十种：一是开挖标高为-3.31；二是第一层支撑施工；三是开挖标高为-7.21；四是第二层支撑施工；五是开挖标高为-12.43；六是在标高-12.43处安装刚性铰；七是在标高-8.10处安装刚性铰；八是第二层支撑拆除；九是在标高-4.42处安装刚性铰；十是第一层支撑拆除。
第四，支护桩超灌砼挡土验算。在一般情况下，对于第一层支撑以上的边坡，可以采取适当的措施来保持稳定，如放坡开挖等，不仅能方便施工，还能降低工程的造价。在本基坑中，根据建设方的场地标高-1m，将第一层的支撑面标降低至-2.50m，在第一层支撑上的1.5m土体，可以采取放坡与砌墙结合的方式。但当支撑开挖至标高的-3.30m准备进行第一层施工时，需要凿除支护桩超灌砼，这时可以发现基坑的外场地和道路标高均高出-0.60m，可能是因为标高误差，或者是因为工况之间混淆，因此不能贸然进行支护桩超灌砼凿除施工。以权限平衡法来计算，可以得出标高-3.30处的支护桩内力值，剪力为35.6kN，弯矩为26.3kN；标高-2.50m时的剪力为13kN，弯矩为6.5kN。
4.结束语
综上所述，建筑施工中，基坑支护结构安全度是一项系统工程，其施工质量好坏会直接影响建筑工程的整体质量，施工过程中应根据建筑工程的实际情况，选择合适的基坑支护和加固技术方案，并确保施工安全和质量。
