栈桥设置对基坑土方开挖的影响

栈桥设置对基坑土方开挖的影响

冯春锋

中建二局第三建筑工程有限公司广东广州510000

摘要：本文以工程系统为出发点，对栈桥的设置提出了“进行工程系统全局优化”的方案，并确立了施工栈桥的工程系统目标，建立了以应用多目标系统为分析方法的数学模型，用以施工栈桥的建设。

关键词：施工栈桥；基坑；开挖

现如今，城市中高楼林立，很多高层建筑都要建在密集的建筑群中，施工的场地越来越狭窄。所以，想要在深基坑土方工程中设置栈桥就必须创造足够开展深基坑开挖工程的条件，除此之外，还要为土方挖掘机械的工作、运土车辆的往来以及各类材料机具的堆放提供充足的条件。

一、基坑土方开挖的条件

一项深基坑工程能否成功，关键要看土方开挖这道工序，在施工的过程中必须要解决以下两个问题：

第一，要保证基坑的强度足够。在施工的过程中，经常会遇到含水较高甚至达到水饱和程度的地层，这些地层相对软弱，处在这种环境中的基坑很容易遭到破坏。首先，基坑很可能会因为基坑整体滑动、基坑隆起、管涌和流砂等问题导致基坑的稳定性遭到破坏：其次，还会因为支撑压屈、挡土层破坏、支撑节点滑动失稳等问题导致基坑的支护结构强度被破坏。因此，必须要在基坑设计的过程中就要将基坑的稳定性、支撑体的强度等因素考虑进去，防止上述问题的发生。

第二，做好环境保护工作。开挖基坑就难免造成周围不同程度的地下水流动、土体应力释放，以至于基坑附近的土层发生移动、支护结构遭到破坏，从而导致周围的建筑物、管道等设施移动或变形。当这种变形严重时，将会对建筑造成巨大的破坏，发生断裂甚至是倒塌。所以，若是所开挖的基坑周围是建筑较为密集的区域，一定先要对周围的建筑设施加以保护，在开挖的过程中注意地下水位及土层的变化。及时应对并处理可能发生的灾害[1]。

二、栈桥设置对基坑土方开挖的影响

作为深基坑工程的一个关键的环节，施工栈桥涉及到多方面的问题，包括优化土方开挖的问题，还有结构力学的问题，以及与支护系统相结合的问题，近年来，随着各类相关学科的发展、研究向前推进以及相关器材的不断更新升级，对于这些问题的研究在不断深入，这项工程技术也在不断地完善。

1970年以前，我国的基坑深度大都不超过4米。1980年以后，京津地区、上海和广东地区都相继的修建了较多的深基坑。1990年以后，几个发达城市与建设部共同编写并颁布了有关基坑设计与施工的相关标准。紧跟着，相关的学术论文也开始频繁的在各类杂志上刊登，但由于当时技术的局限性，发展的并不完善，缺乏整体性思维，支护系统未能与施工栈桥进行有效的结合。

现如今，通常的做法是将支护体系与施工栈桥结合，然后进行总体设计，这是目前较为科学的做法，把栈桥的载荷都计算到支护体系中，把整个支护体系看成一个空间杆系结构，然后对其进行受力分析（图1）

图1栈桥设置结构图

经过大量的实践，发现在深基坑工程中使用施工栈桥能够显著提高施工速度、提升工程质量、节省项目经费。但毕竟施工栈桥是属于一种新型的施工辅助结构，在很多方面例如结构形式、稳定性、优化土方开挖等问题还没有进行过全面的研究，所以，很有必要对此进行进一步的研究[2]。

每一座施工栈桥都是由立柱、梁、基础等有着相互联系的单体结构构成的系统，而这个系统又属于一个更大的系统—基坑工程，两者之间联系密切，又形成了一个更大的系统，如果仅仅是像以前一样凭借经验进行直观判断，就太过片面了，很容易造成方案的失误，浪费人力、财力、物力不说，甚至会造成系统的崩溃。现如今，很多地方都开始使用系统工程的理论来指导解决这一类问题，对系统进行优化设计。

施工栈桥在深基坑土方工程中的应用的研究，可以解决内支撑梁区域的土石方，方便基坑内支撑梁的施工，对基坑支护的整体性起来很大作用。同时如今算是一门较为复杂的科目。它涉及的知识面比较广泛，不确定的因素很多，有许多的问题还需进一步的研究。

三、改进施工栈桥设置顺利完成坑土石方开挖的措施

很多时候，施工场地与其他建筑物的平面距离非常接近，尤其是在城市的繁华地带。这些地方的基坑开挖工程实际可利用的施工面积往往更为狭小，甚至连施工机械都无法开进，也没有施工设备装卸、堆放的地方。

在实践中，使用施工栈桥就是解决此类施工用地紧张问题的有效方法，通常情况下，都会采取施工栈桥与基坑的支护结构相结合的办法，这种方法，只要结构设计准确、布置妥当，那就可以实现对工程的有效控制，防止变形一类问题的产生，并且能够对基坑土方工程的方案设计进行优化，减少施工用时，有效缩减经费，提高工程的整体效益。

此外，在深基坑土方的工程中使用施工栈桥，还具备以下优点：

第一，首先可以缓解施工现场用地紧张的问题。大型的施工机械，例如挖掘机等以及运输车辆都可以通过栈桥进入施工现场进行作业，而栈桥上也可以临时堆放各类施工材料和施工器具等物品。

第二，可深入进行挖掘作业。大中型的挖掘机在没有施工栈桥的情况下无法进入坑底作业，尤其是深基坑土方工程，只能使用功效慢、工期长的抓斗等垂直运输机械。而有了施工栈桥，大型中性的挖掘机便可开进，深入挖土，这无疑缩短了工期。

第三，加快了土方向外输送的速度。在没有施工栈桥的时候，与挖掘机等大型机械一样，运输车辆也无法进入基坑，坑内的土方则需要不停的驳运到基坑外的出土点。如今，在施工栈桥的帮助下，运输车辆可以直接进入基坑的内部进行装卸、运输土方，大大提升了工程的进度，提高了效率。

第四，能够有效地保护土层。施工栈桥采用的是架空结构，这样一来，在车辆进出时就减少了对基坑内部的土层的扰动。另一方面，利用栈桥进行多点挖土时，挖走的土方会带去土层中一部分的水，因此也会降低对土层的扰动。

第五，能够控制基坑的支护体系的位置变动及变形。同时也有效地保证了在土方开挖后混凝土的浇灌成型[3]。

施工栈桥能在土方工程中提供可靠、安全、方便又经济的施工环境，并且能够优化深基坑土方工程的施工方案。它能够有效地缓解工地用地紧张、加快工程进度、减少对土层的扰动。基坑的支护体系与施工栈桥相结合的做法能够提高基坑支护体系整体的强度，但是同时也会增大对支撑体的弯曲压力以及沉降量，从而导致其平面失稳的可能性也随之增大。

本文以工程系统为出发点，对栈桥的设置提出了“进行工程系统全局优化”的方案，并确立了施工栈桥的工程系统目标，建立了以应用多目标系统为分析方法的数学模型，用以施工栈桥的建设。综上所述，施工栈桥能为深基坑开挖创造足够的空间，能保证挖出的土方及时外运，并且能加快施工速度、提高工程质量。在设计施工栈桥的方案时要用系统工程的理论知识优化设计方案，并且要做到各种施工条件要与工程的质量相统一。还要确立对施工栈桥的方案评价体系，以求实现对施工栈桥工程系统进行全局优化。

参考文献：

[1]郑金伙.兼做施工栈桥的基坑支护支撑体系设计[J].福建建设科技，2015，4（3）：3-5.

[2]蒋军良，陈力.某基坑栈桥板上部土方车荷载对支撑梁的受力影响分析[J].江苏建材，2016，2（3）：28-31.

[3]张飞君，汪磊.深基坑土方栈桥开挖施工方法[J].山西建筑，2017，43（1）：73-75.