对深基坑支护问题与方案的研究

摘要：本文主要根据笔者从事多年的施工工作经历，简要对深基坑支护问题进行了总结，并对深基坑支护方案进行研究和展望。

关键词：深基坑支护、问题与方案、土钉墙支护、桩锚式支护、挡土桩支护

中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：

随着我国经济飞速地发展，城市化进程也实现了跨越式发展，带动了对城市地下空间的开发，大规模的地下工程不断出现，越来越多的深基坑工程出现在城市里。深基坑的开挖不可避免地对地面建筑物和附近管线及地铁隧道产生影响。因此深基坑开挖对邻近结构物的影响应引起工程界的普遍关注，但就目前而言其的重视程度还远远不够。下面主要就深基坑支护存在的问题，以及为应对这些问题而采取的方案进行探讨。

一、深基坑支护问题

虽然深基坑支护的理论有了很大发展，但在实际设计和施工中仍然存在许多不足的地方，主要表现为如下几个方面。在深基坑支护工程中，深基坑支护结构压力大小直接关系着岩土工程质量和安全度。因此在地质情况复杂多变的情况下，我国深基坑支护工程一直采用的是库伦和朗肯公式。对于复杂的深层坑开挖，含水率、粘聚力、内摩擦角都是变化的，所以很难准确的得出支护结构的实际受力，造成相应设计结果不精确。根据相关实验表明，内摩擦角相差度产生的主动土压力不同，开挖之后土体凝聚力和原土体凝聚力不同。从而导致支护结构和施工工艺不同，对相应土体力学参数选择带来了很大的影响。目前深基坑支护结构计算主要通过极限平衡理论，和实际受力存在着很大的差异。根据相关工程实践证明，深基坑支护结构从理论上讲符合极限理论计算的安全系数。但由于有的支护机构系数比较小，不能达到相关要求。

另外一个问题主要存在设计与施工的差异上面，往往都是由于施工和设计衔接不好造成的。比如在深基坑中需要支护施工时，会用到深层搅拌桩，但其水泥掺量会不够，这就影响水泥土的支护强度，进而使得水泥土发生裂缝，另外在实际施工中，偷工减料的现象也时常发生，深基坑挖土设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形，并进行图纸交底，而实际施工中往往不管这些框框，抢进度和图局部效益，这往往就会造成偷工减料现象的发生。深基坑开挖是一个空间问题，传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的，在未能进行空间问题处理之前而需按平面应变假设设计时，支护结构的构造要适当调整，以适应开挖空间效应的要求。这点在设计与实际施工相差较大，也需要引起高度的重视。

当然最主要的问题还是在于施工，主要体现在施工工艺与管理上。如当土方开挖技术含量较低时，组织管理也相对容易。大家都知道施工单位的技术力量往往较薄弱，而挡土支护的技术含量较高，施工组织和管理都比土方开挖复杂。所以在实际的施工过程中，大型工程一般都是由专业的施工队伍来完成的，而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，开挖顺序较乱，特别是雨天期间施工，甚至不顾挡土支护施工所需要工作面。开挖基坑开挖施工时，放坡开挖比用支护结构支挡后垂直开挖要经济。当没有条件放坡开挖时，须选择支护结构进行垂直开挖。另外基坑支护工程转手承包较为普遍，一些施工单位不具备技术条件，为了追求利润而随意修改工程设计，现场管理混乱，以致出现险情和施工事故。这也是深基坑支护中常见的问题。

二、深基坑支护方案

常见的深基坑支护方案有土钉墙支护，桩锚式支护和挡土桩支护三种支护方式。首先谈谈深基坑土钉墙支护，所谓土钉墙支护，就是在开挖边坡表面铺钢筋网喷射细石混凝土，并每隔一定距离埋设土钉，使与边坡土体形成复合体共同工作，从而有效提高边坡稳定的能力，增强土体的延性，变土体荷载为支护结构的部分，对土体起到嵌固作用，增加边坡支护锚固力，使基坑开挖后保持稳定。土钉墙的主要施工顺序为，按设计要求自上而下分段、分层开挖工作面，修整坡面埋设喷射混凝土厚度控制标志，首先喷射第一层混凝土，然后钻孔、安设土钉，接着注浆、安设连接件，随着绑扎钢筋网，而后喷射第二层混凝土，最后一道工序是设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。当然土质较好亦可采取直接开挖工作面和修正边坡，接着绑扎钢筋网，最后喷射混凝土面层。在深基坑土钉墙支护施工中，应在注浆作业前应将孔内残留或松动的杂土清除干净，还应对土钉墙支护的质量检测，土钉采用抗拉试验检测承载力。

深基坑桩锚式支护由于施工工期较短，工程造价较低等特点而被广泛用于深基坑支护。桩锚支护结构适用于坑深较大的深基坑，桩顶位移量大大减小，提高了基坑安全性。当地下水位高于基坑底板，则需要增设止水帷幕及采用基坑降水措施。深基坑桩锚式支护施工，首先应合理确定锚杆的位置。设单层锚杆的挡土桩，锚杆应设在锚杆支座处的桩身负弯矩与跨中的正弯矩及桩下端支座处的负弯矩基本相同的部位，这三个部位的弯矩相差较大时，应调整锚杆位置反复试算后确定，可使桩身强度得以充分利用，避免局部应力集中，同理多层锚杆的位置也按此原则确定。在确定计算简图时应注意上段悬臂段的跨度应增加，同时注意桩的下端如按嵌固计算，实际上桩埋入土中并不能达到理想嵌固的程度。因此桩底的支座弯矩与下段的跨中弯矩应适当调幅，也可将桩下端支点按嵌固及简支分别计算。

深基坑挡土桩支护是一种综合支护方案，广泛应用于深基坑支护工程中。在挡土桩的上端设内支撑或外拉杆,以使悬臂桩的上端由自由端变成铰支端,从而使桩身弯矩及桩顶侧移大为减小。桩顶设一道现浇圈梁，使相邻的桩共同工作，以增强其整体刚度。圈梁断面做成扁梁,主筋应配在两侧。桩的上端离室外地面一段距离为宜，桩身缩短后不仅节约材料，而且由于悬臂段长度减小，将使桩身弯矩大为减小。另外在挡土桩支护时，应根据桩身受力的情况合理的配筋。挡土桩实际上是在土压力、地面荷载或相邻基础荷载作用下的受弯构件，无论是单跨悬挑梁或多跨带外伸的连续梁，其主筋设置的位置及数量，应根据单跨或多跨连梁计算结果的弯矩值配筋。主筋应设在受拉的一侧,其长度也应根据弯矩的大小适当截断,而不应沿桩长通长设置。这对施工来说是完全可以做到的。按这种方式配筋能节约用钢量。

三、深基坑支护展望

深基坑支护施工重在于过程控制，一旦施工过程控制环节出现问题，事后纠正和补救都会比较困难。因此我们必须进行严格的控制管理施工过程，确保施工质量。严格按设计方案组织施工。在施工准备工作中，有关人员需要熟悉当地的地质资料、本次施工设计图纸及施工现场周围的环境，设计方案变更时必须重新经专家评审。基坑支护施工单位要与挖土施工单位紧密配合，坚持分层分段开挖和分层分段支护的施工原则进行施工。土方开挖的顺序和具体开挖的方法必须与设计的工作情况相一致，并遵循开槽支撑和先撑后挖及分层开挖的原则，减少开挖过程中土体的扰动范围，缩短基坑开挖卸荷后无支撑的暴露时间，合理利用土体自身在开挖过程中控制位移的能力。深基坑开挖的过程中应采取措施以防止碰撞支护结构、工程桩或挠动基底原状土。

四、结束语：以上是笔者多年从事施工的经验之谈，仅供各位同行们参考。由于各深基坑支护工程的施工环境和现场条件的差异，因此在每个深基坑支护方案的制定中，应因地制宜而采用对应的支护方案。

参考文献

[1]江正荣，朱国梁，《简明施工计算手册》，中国建筑工业出版社，1999

[2]张蔷，《高层建筑深基坑边坡支护结构综述》，华北水利水电学院学报，1998

[3]魏琅，《高层建筑深基坑边坡支护的主要问题与对策》，工程地质学报，1994