深基坑支护技术浅论

[摘 要]本文简单论述了深基坑工程的发展和我国深基坑工程的概况，针对不同地质条件，介绍了深基坑支护结构的方案选型

[关键词]深基坑工程 支护结构 方案选型

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0121-01

引言：近20年来，随着国民经济的快速发展，我国城市建设向高空和地下发展，交通设施向多层次立体化发展，深基础工程己经成为建筑业近年来的一大技术热点，同时基坑支护技术涉及工程地质、土力学、基础工程学、结构力学、水力学、原位测试技术及施工技术等学科，综合反映了一个国家在建筑施工方面的技术水平，因此深基坑支护技术己成为当今土木工程领域最为复杂的技术之一。

一、基坑支护工程的内容

“深基坑”这一概念是20 世纪40年代在欧美一些国家出现的。所谓“深基坑”是指为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的施工而开挖的地面以下的空间。工程界一般将开挖深度大于或等于7m的基坑称为深基坑。

1）岩土工程勘察与工程调查。确定岩土参数与地下水参数；测定邻近建筑物、周围地下埋设物（管道、电缆、光缆等）、城市道路等工程设施的工作现状，并对其随地层位移的限值作出分析。

2）支护结构设计。包括挡土墙围护结构（如连续墙、柱列式灌注桩挡墙）、支承体系（如内支撑、锚杆）以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合，需要考虑的主要依据有：当地经验，土体和地下水状况，四周环境安全所允许的地层变形限值，可提供的施工设施与施工场地，工期与造价等。

3）基坑开挖与支护的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。

4）地层位移预测与周边工程保护。地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化，也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值，应修改支护结构设计与施工方案，必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。

5）施工现场量测与监控。根据监测的数据和信息，必要时进行反馈设计。用信息化来指导下一步的施工。

二、基坑支护方案选型

1）深基坑支护结构的作用与要求

深基坑支护结构的作用是在基坑挖土期间挡土、挡水，保证基坑开挖和基础（地下室）结构施工能够安全、顺利地进行，并在施工期间不对邻近建筑物、构筑物和地下管线产生危害，必须在强度、稳定性、变形等方面满足要求。所以深基坑支护结构必须满足以下几点要求：

1）确保坑壁稳定，施工安全；

2）确保邻近建筑物、构筑物和管线安全；

3）有利于挖土及地下室的建造；

4）支护结构施工方便、经济合理；

2）基坑支护体系的选择原则

支护体系的选用原则是安全、经济、方便施工。选用支护体系要因地制宜。

安全不仅指支护体系本身安全，保证基坑开挖、地下结构施工顺利，而且要保证邻近建（构）筑物和市政设施的安全和正常使用。

经济不仅是指支护体系的工程费用，而且要考虑工期、挖土是否方便、安全储备是否足够，应采用综合分析确定该方案是否经济合理；

方便施工也应是支护体系的选用原则之一，方便施工可以降低挖土费用，而且可以节省工期、提高支护体系的可靠性。

3）深基坑支护类型

①钢板桩支护

钢板桩应用于建筑深基坑的支护是一种施工简单、投资经济的支护方法。在上海软土地区过去应用较多，但由于钢板桩本身柔性大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大，因此对基坑支护深度达7m以上的软土地层基坑支护不宜采用钢板桩支护，除非设置多层支撑或锚拉杆，但应考虑到地下室施工结束后钢板桩拔除时对周围地基和地表变形的影响。

目前钢板桩常用的截面形式有U形、Z形和直腹板型。钢板桩施工工艺简单，但是钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动，对周围环境影响很大。因此在人口密集、建筑密度很大的地区，其使用常常会受到限制。

②深层搅拌桩支护

（水泥土墙）是利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂强制搅拌。利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体（块体或墙体）。这种支护结构多采用格栅形式，即重力坝式挡墙。当基坑属于二、三级基坑，基坑深h ≤7m，坑边至红线间有足够的距离时，往往优先采用。由于水泥属不透水结构，因此深层搅拌桩既能挡土又能挡水，具有良好的防渗效果。

③排桩支护

排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻（冲）孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的联系差，必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁，加以可靠联接。为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流入（渗入）坑内，应同时在桩间或桩背采用高压注浆，设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。

灌注桩施工简便，可用机械钻（冲）孔或人工挖孔，施工中不需要大型机械，且无打桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害，成本较低。

④地下连续墙

地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体。我国在20世纪80年代初开始应用于水坝的防渗墙，后来国内将地下连续墙用于城市深基坑的围护结构最早是广州白天鹅宾馆，现在全国各地已应用得比较普遍，并且随着技术的发展和施工方法及机械的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又是拟建主体结构的侧墙，如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，可较好地控制软土地层的变形。在基坑深（一般h≥ 10m）、周围环境保护要求高的工程中，经技术经济比较后，多采用此技术。

但地下连续墙在坚硬土体中开挖成槽会有较大困难，尤其是遇到岩层，需要特殊的成槽机具，施工费用较高。在施工中泥浆污染施工现场，造成场地泥泞不堪。目前采用的逆作法施工使得两墙合一，即施工时用作围护结构，同时又是地下结构的外墙。

⑤土钉墙

土钉支护技术源于法国，1972年法国人尝试将此技术应用于边坡支护，后来开始在欧洲普遍使用，又很快传至其它国家。我国于1980年应用于山西煤矿边坡支护，发展到地下基坑支护，扩大到软土支护上程，施工技术人员创造性称其为喷锚支护。土钉支护技术实质上是一种原位加筋技术，其形式类似加筋挡土墙，具有施工速度快，可有效的缩短工期、施工设备轻便、材料用料少、可节约造价等优点。

土钉墙的使用要求土体具有临时自稳能力，以便给出一定时间施工土钉墙，因此对土钉墙适用的地质条件应加以限制，《建筑基坑支护技术规程（ JGJ 120- 1999）；规定了土钉墙适用于一、二级基坑、非软土场地、基坑深度不宜大于12m.土钉墙支护施工速度快、用料省、造价低，与其他桩墙支护相比，工期可缩短50%以上，节约造价60%左右； 由于土钉支护可以紧贴己有建筑物施工，从而省出桩体或墙体所占用的地面，但从许多工程经验看，土钉墙的破坏几乎均是由于水的作用，水使土钉墙产生软化，引起整体或局部破坏，因此规定采用土钉墙工程必须做好降水，且其不宜作为挡水结构。

结语：深基坑工程是一个施工周期较长，造价较高，综合难度较大的工程。目前信息化设计、施工技术在理论上还不太成熟，需要进一步完善。笔者相信，随着我国经济建设的持续高速发展，依靠工程界、学术界的共同努力，我国的深基坑工程设计和施工水平必将日益提高。

参考文献：

[1] 刘建航、侯学渊主编基坑工程手册[M].北京.中国建设工业出版社，1997

[2] 黄强.建筑基坑支护技术规程应用手册[M] 北京.中国建设工业出版社，1999