深基坑工程设计与施工分析
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摘 要：经济社会的快速发展，带动城市化建设进入一个新的发展时期，城市规模不断扩大，人口不断增加，各类高层、超高层建筑屡见不鲜。而这些建筑的基坑开挖深度越来越大，为确保建筑基坑支护工程的稳定性，需要做好其设计、施工工作，充分掌握深基坑设计与施工工作要点，确保支护结构稳定、安全，做好土体变形监测。因此，找寻更为安全可行、经济合理的深基坑支护设计与施工方法是当前非常重要的工作之一。
关键词：基坑工程;设计;施工技术
1 工程概况
某建筑工程包含23层塔楼与4层裙楼，并且具有3层地下室，是典型的深基坑工程。该工程基坑面积高达9523m2，周长为408m，开挖深度达到14.4m，局部电梯井位置更是达到了16.2m。在施工前，该工程施工地点地势较为平坦，基坑北面、南面包含大量地下管线，西面为菜园且和东面区域高差达到2.5m，而且地理位置靠近珠江，地下水丰富并对施工造成了巨大影响。
2 深基坑支护设计的要点
2.1 支护结构的设计计算
深基坑支护施工作为一个完整的结构体系，应满足经济性、安全性、可行性的基本要求。深基坑支护结构设计计算可从以下方面考虑。（1）确定深基坑支护的类型。通过对深基坑所在的水文地质、工程地质、开挖深度、周边环境等因素的分析，确保所选用的支护类型经济合理，支护结构安全可靠。（2）水压力对土体的作用。在支护结构设计过程中，应对超孔隙水压力对土体的作用有足够的认识，明确土体的各项物理学性质特征，取值一定要仔细，为使取值更加安全，应在桩基结束后，做好土体的原位测试与试验，进而获取更加准确的资料，积累更多经验，提高工程设计与施工水平，降低事故发生率。（3）深基坑边坡堆载物荷载计算。基坑支护的稳定性与其边坡堆载物的荷载有很大关系，深基坑开挖过程中，严禁基坑坡边超堆荷载，应采取措施防止碰撞支护结构、工程桩或扰动基底原状土。（4）抗隆起稳定计算。深基坑本身的变形控制和稳定性是抗隆起稳定的2个重要指标，不仅关系着基坑的稳定性、安全性，也与深基坑周边环境的变化息息相关。因此抗隆起稳定计算是基坑支护结构设计工程中必不可少的设计内容。
2.2 深基坑的时空效应
深基坑开挖后，基坑四周及基底将失去原有的平衡，根据以往施工经验及实际测量的数据表明：基坑周边会随着时间不断向基坑内侧倾斜，其倾斜规律是沿着水平位移方向呈现中间大两边小。深基坑长边方向的中间部位往往是基坑边坡发生失稳现象的常见位置，这表现了深基坑开挖是空间与时间的问题，与空间和时间的联系密切相关，这就是深基坑工程的时空效应。通过时空效应理论的分析计算，按照分层、分步、对称、平衡及限时的原则确定开挖与支撑的施工工序。深基坑开挖工程运用时空效应施工，可提升现场施工生产效率，在一定程度上缩短了施工时间，节省施工成本，提高经济效益。
3 深基坑工程施工过程控制
3.1 合理布置支撑体系并明确施工控制目标
工程施工需要对支撑体系进行合理布置，否则很容易出现支撑失效而对整个工程的安全造成威胁的情况。支撑体系应当被分为3个独立的区域，分别为北面角、中部和南面角，根据实际施工情况可对独立支撑体系进行设置和拆除，务必要保障施工活动的顺利进行。与此同时，施工队伍还应当明确施工控制目标，即在深基坑开挖、地下结构施工及土方回填之前，合理控制施工活动，尽量避免结构变形、基坑隆起、水土流失、水体灌入等问题的发生，从而保障施工安全、高质、高效进行。
3.2 科学选择监测项目
施工活动控制的实现是以监测项目为重要渠道，通过对不同项目的有效监测能够准确把握工程施工情况，从而有效预防施工隐患和风险，及时处理施工问题，全面保障施工安全、质量及效率。对本工程而言，需要监测的项目主要包括支护结构和周围环境要素。其中墙顶水平位移、墙顶沉降、孔隙水压力、土体竖向变形、土体侧向变形、墙体侧向变形、支撑轴力、地下水位、立柱沉降、周围建筑物沉降和倾斜、周围地下管线沉降和水平位移等是必须监测的项目，它们能够客观反映深基坑施工情况，帮助施工队伍了解是否存在施工问题，从而及时有效地加以防范和处理，提高施工安全性和质量。
3.3 确定控制方案
在选择监测项目后，施工队伍应当根据项目针对性地确定控制方案，尤其要落实问题预防及应对处理控制。应当对工程支护结构设计参数进行再次检验，确定支护结构满足不同监测项目的实际要求。其中尤其要关注支护结构的载荷是否达标，如土压力、水压力、施工载荷、地面载荷等均需满足施工要求。而且根据本工程地质情况和开挖深度、平面形状及尺寸、地下管线等因素，还应当进一步检测施工控制方案的合理性，确保工程支护结构施工不会引发安全及质量问题。另外还需要对施工工艺流程进行明确规范，指导施工活动开展，确保施工有序进行，防止施工混乱的情况发生。
3.4 加强施工过程管理
由于本工程采用的是地下连续墙+钢筋混凝土内支撑支护方案，因此在施工时需要先在基坑周围做地下连续墙，并且喷射混凝土固结，待固结并达到开挖条件后再开挖施工。而且值得注意的是，施工队伍还需要在开挖前提前打好钢构柱，确保钢筋混凝土内支撑能够在支座上稳固。在立柱桩施工后便可以进行第一次土方开挖和第一道支撑施工，然后再进行第二次土方开挖和第二道支撑施工，并在上方浇筑基础底板，拆除第四道支撑，并随着施工的进行拆除第二和第三道支撑。在此过程中施工队伍必须严格按照施工规范进行操作，同时对基坑进行严格监测，确保基坑内部没有明显渗漏水现象和变形现象。另外在施工时还应当做好多专业协调，确保各部门和单位能够顺利合作并完成施工。
4 深基坑支护技术未来发展趋势
深基坑支护技术未来发展是建立在其他技术手段发展的基础上的。简单来说，其未来发展趋势主要表现在以下几个方面：第一，充分发展运用喷射混凝土技术，这种技术主要是由于深基坑支护过程中采用大量土钉墙方案，为减少喷射混凝土的回弹量，并保护基坑周边环境，湿式喷射混凝土的施工方法的应用较为广泛。第二，施加预应力对基坑形变进行控制，在后续的深基坑支护工程中，通过对基坑周围土体进行加固，采用注漿、深层搅拌等技术手段控制土体形变是非常有效的手段。第三，两墙合一逆作法作为未来深基坑支护的主要发展方向，能够满足工程造价、工期等因素的要求。但是，在选择这种处理方式时，需要注意逆作法施工受桩基承载力限制，具体实施过程中需要采用一柱多桩方式进行处理，这种情况造成施工成本、难度的增加，在实际施工过程中，为提升工程建设效率，选择提升单桩承载能力的方式进行处理，使得上部结构可以解除之前的限制。
5 结束语
随着我国经济水平的不断提升，越来越多的高层建筑及地下建筑得以发展，对深基坑工程的施工质量和施工安全也提出了更高的要求。而深基坑工程是整个建筑工程必不可少的环节，对于地产及施工企业来说，应引起足够的重视。对于建筑人员来说，合理应用深基坑的支护设计与施工技术，是保证深基坑工程乃至整个建筑工程顺利施工的前提，也是推动建筑行业稳定发展的重要保障。
参考文献：
[1] 程鸿群，佘佳雪，袁宁，彭朝晖.深基坑工程施工过程风险综合评价[J].同济大学学报（自然科学版），2016（3）：491～498.
[2] 钟世鸣.深基坑支护施工技术在建筑工程中的应用分析[J].江西建材，2015（3）：79.
[3] 徐杨青.深基坑工程设计的优化原理与途径[J].岩石力学与工程学报，2001（2）：248～251.
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