深基坑的支护技术及其施工安全管理的探讨

近年来，随着我国经济的发展，高层建筑和超高层建筑在城市建设中的比重逐年增加，如何解决高层建筑深基础施工中的安全问题越来越突出。根据建设部近年来的事故统计，坍塌事故已经成为继“四大伤害”(高处坠落、物体打击、触电事故、机器伤害)之后的第五大伤害。其中，根据建设部公布的《2005年全国建筑安全生产形势分析报告》分析，因建筑坍塌造成的三级及以上安全事故21起，死亡86人，分别占事故总数和死亡人数的48.8%和50.6%。但由于基坑边坡失稳，造成土方坍塌的ⅲ级以上事故有7起，死亡22人，分别占坍塌事故总数和死亡人数的33.3%和25.6%，坍塌事故占ⅲ级以上事故总数的比例居首位。但由于基坑边坡失稳和土方坍塌，坍塌事故总数和死亡人数均居首位。可见，深基坑开挖和支护不当，极易导致群死群伤。我认为，要防止深基坑开挖引起的边坡失稳和土方坍塌，首先在基坑开挖前，要根据施工现场不同的土质情况、基坑深度和周围环境来确定支护方案。下面根据不同深度基坑的地质条件和工作条件以及施工机械化程度，讨论不同的支护技术。
1基坑支护结构的选择:
1.1原状土放坡:
一般基坑深度小于3m时，可采用一次放坡。当深度达到4 ~ 5m时，也可采用分级。基坑边坡必须稳定，安全系数应根据土的类型通过稳定计算确定。原状土边坡适用于浅基坑。
1.2深层搅拌桩支护
深层搅拌桩是加固软土地基的一种新方法。它以水泥、石灰等材料为固化剂，通过深层搅拌机械将软土与固化剂(浆体和粉料)强制混合，利用固化剂与软土之间的一系列物理化学反应，使软土坚硬成具有整体性、水稳性和一定程度的桩。深层搅拌最适用于各种来源的饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土。基坑开挖不宜超过6m。对于有机质土壤、泥炭土、含伊利石、氯化物和低pH值的粘性土壤，应通过试验确定。加固深度从几米到50~60米不等，国内深度可达15~18米。
1.3钢板桩支护
钢板桩支护由钢板桩、锚杆(或内支撑、锚固结构、腰梁等组成。).由于钢板本身刚度不足，如果其支撑或锚固系统设置不当，会造成很大的变形。但其优点是施工简单，投资省，对施工机械化程度要求低。但在深度超过7m的软土中，基坑不宜采用钢板桩支护。如果采用这种支护方式，必须设置多层支撑或锚杆。
1.4排桩支护:
排桩支护是指钢筋混凝土钻孔灌注桩按一定间隔排成队列。作为主要的挡土结构，其结构形式可分为悬臂支撑或单锚、多锚结构，桩的布置可分为单排或双排。桩的埋深、直径和配筋根据坑深、支护布置和周围环境要求计算确定。钻孔灌注桩是应用最广泛的排桩。一、二、三级基坑均可。一般当基坑深度h=8-14m，对周围环境要求不高时，应考虑。悬臂支护适用于开挖深度小于10m的米砂土层、小于8m的粘土层、小于5m的淤泥质土层。
1.5土钉支护
土钉支护是近年来发展起来的一种用于土体开挖和边坡稳定的技术。由于施工可靠、快捷、简单，且施工机械化程度不高，在许多国家得到了迅速推广使用。所谓“土钉”，就是将细长的金属棒以紧密的间距放置在原位土壤中，通常用水泥砂浆或水泥浆包裹。土钉与周围土体接触，通过接触界面的粘着力和摩擦力与周围土体形成结合。土体变形时是被动受力，土体主要靠拉伸功来加固。土钉支护具有以下特点:1)材料消耗远低于桩支护和连续墙支护，土钉支护的施工速度远快于其他支护。2)施工设备轻便，操作方便，机动灵活，对周围环境干扰小，特别适合城市施工；3)对场地土层适应性强，特别适用于砂土和有一定粘性的硬粘土。即使是软土，在采取一定措施后，也有可能采用土针支护；4)结构轻巧灵活，具有优良的抗震性能和延性。5)安全可靠，大量土钉，群体作用。个别土钉的质量问题或故障，对整体影响不大。
1.6锚杆或喷射混凝土支护
锚杆类似于土钉墙支护，是将锚杆锚入稳定的土体中，外壁与支护结构连接以维持基坑稳定，并施加预应力。锚杆可与排桩、地下连续墙、土针墙等支护结构结合使用，但不适用于有机质土、液限大于50%的粘土层和相对密度小于0.3%的砂土。喷锚支护是从隧道岩锚引入的一种新型基坑支护技术。当深基础受相邻建(构)筑物、交通干线或地下管线影响，基坑无法放坡开挖时，喷锚支护可以起到支护挡墙的作用，保持坑壁稳定，简化坑内支护，改善施工条件。
1.7拱圈支撑结构:
拱圈分为闭合拱和非闭合拱，其形成有圆拱、椭圆拱和圆锥拱。这种拱圈式挡土墙可以承受水平方向的土压力。由于拱的内力以受压为主，弯曲距离小，可以充分发挥混凝土的高抗压强度。施工方便，施工机械化程度不高，施工速度快。施工场地应适合拱圈布置，结构应符合环的受力特点。应特别注意拱脚的稳定性，并对其稳定性采取可靠的保证措施。
1.8地下连续墙支护
地下连续墙是浇筑在地下深处的钢筋混凝土墙，它不仅可以起到挡土墙的作用，还可以起到防渗墙的作用。也可以是工程主体结构的一部分，也可以代替地下室墙体的外模板。地下连续墙也可简称为地下连续墙。地下连续墙施工采用专用成槽机械，在泥浆护壁条件下，开挖一定深度的槽，然后吊装钢筋笼，浇筑混凝土。施工时可分成若干单元(5-8米长)，然后将各段拼接起来，形成地下连续墙。但其缺点是施工需要专用设备，施工机械化程度高，单项施工成本高。它的优点是地质条件多样，对复杂的施工环境适应性强，施工中不需要边坡和支撑。我国地下连续墙深度可达36米，墙厚1米。
1.9逆作法支撑来源:www.examda.com
逆作法施工技术与一般正常施工相反。一般先将基坑挖至设计深度，然后自下而上施工至正负零标高，再继续上部主体。反向法是先施工地下一层(离地面最近的一层)，浇筑一层后，养护。维修期间，主体可向上施工。当第一层达到强度后，可以继续地下二层的施工(同时可以向上施工)。此时地下主体结构的梁板体系可以作为围护结构的支撑体系，地下室墙体就是基坑的挡土墙。这时梁板施工只需要在地面挖出坑，放模板钢筋，不需要任何支撑。在梁的底部，突出的钢筋将作为柱钢筋插入土壤中。梁板施工完成后，利用开挖进行柱的施工。由于首层楼板封闭，首层楼板下部只能人工开挖，电梯间可作为垂直运输通道。这种支护方式使围护结构变形较小，节省了临时支护结构。并能避免因拆装临时支撑而引起的土体变形。适用于周边变形要求严格的深基坑。需要提前编制施工组织方案，处理好各个结构节点。