建筑工程基坑支护技术的研究与应用

摘要：从基坑支护形式、作用机理及适用范围等方面对基坑支护技术进行了详细的分析与研究，探讨了基坑支护技术应用时所存在的问题，以期为工程技术人员进行基坑支护设计及学者进行进一步的研究提供指导。

关键词：基坑，支护形式，应用问题，施工技术

中图分类号： U213 文献标识码： A

近年来全国工程建设迅速发展，高层建筑设计对基坑支护技术要求越来越高。在建筑基坑施工时，要采取相关基坑支护措施，确保坑底稳定，防止塌方事故发生，以免影响到周边的房屋。基坑支护设计好坏，影响着建筑工程的质量和安全，建筑基坑支护工程的施工与设计应充分考虑工程地质与基坑类型、水文地质条件、降排水条件、基坑开挖深度、支护结构使用期限等因素，从而保证地下设施与周边建筑安全。选择合理的基坑设计方案，既节约成本和工期，又不影响工程进度。

1 基坑支护工程特点

1.1 不确定性与事故率

基坑支护工程中不确定因素很多，如勘察数据存在很大离散性、土地内部的结构构造、自然条件、岩土性质差异性、设计、监测等。基坑工程一般在狭小的施工场地，临近道路，施工周期长，由于施工条件差，难度大，因此在施工中对基坑的稳定性和变形控制有一定的要求。在使用仪器时也要注意它的不足之处。全面收集勘察资料，资料如果不全或不准都容易引起事故。

1.2 区域性与实践性

进行基坑支护施工．要对岩土工程场地进行勘察，岩土工程中的基坑支护工程区域性很强，要详细考察基坑土地的地质构造，地下水与水质，同一城市不同区域，基坑支护工程仍有很大的差异性。勘察工作要周密进行，根据实际情况采取合理的方案。

1.3单一性与综合性

基坑支护工程是结构工程、岩土工程及施工技术相互交叉的学科，是多种复杂因素相巨影响的系统工程。前期做好平面布置图，了解建筑物的结构特点和性质，对不良地质现象进行探讨和研究整治方案，预测沉降、计算和预测地基整体稳定性和荷载。考察地下水埋深条件，以便提供较准确的渗透性参数，支护工程中的渗流能引起部分支护工程土体破坏。每个工程具有项目单一性。要综合考虑各方面。

2 建筑工程施工中的基坑支护类型

随着基坑工程的发展，支护技术亦有了较大进展，支护结构形式也越来越多，但目前国内尚未有统一的支护结构形式分类标准。支护系统按功能分类，主要包括：挡土系统、截水系统及支撑系统。彭振斌、等人根据支护结构受力特点，结合设计计算模型，将基坑支护结构分为四大类：悬臂式支护结构、混合式支护结构、重力式挡土墙结构及拱圈式支护结构。在参阅大量国内外文献后，本文将基坑支护结构形式分为以下几大类：

2.1悬臂式支护结构

悬臂式支护结构是指未加任何支撑或锚杆，仅靠嵌入基坑底下一定深度的岩土体来平衡上部地面超载、主动土压力及水压力的支护结构。其作用机理是利用基坑面以下的被动土压力来维持支护体系平衡，依靠桩足够的嵌入深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定及结构安全。

广义上讲，一切没有支撑和锚固的支护结构均属于悬臂式支护结构，这里仅指没有内撑和锚固的板桩墙、排桩墙及地下连续墙支护结构。此类支护结构形式主要用于土质条件较好、基坑深度不大及对基坑水平位移要求不太严格的基坑，开挖深度一般不宜大于10 m。

2.2拉锚式支护结构

拉锚式支护结构由支护体系和锚固体系组成，支护体系常采用钢筋混凝土和地下连续墙形式，锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。其作用机理是利用围护结构的承载力和锚的支承力来保持支护体系的稳定。

锚杆式适用于砂土地基或粘土地基，常用于深度及规模不大的基坑或悬臂支护结构的抢险工程中。地面拉锚式一般用于规模较大的深基坑、邻近有建筑物或重要管线而不允许有较大变形的基坑，及不允许设内支撑或设内支撑不经济等情况。

2.3内支撑支护结构

内撑式支护结构由支护结构体系和内撑体系两部分构成。支护结构体系常用钢筋混凝土排桩墙和地下连续墙形式，内撑体系可用水平支撑与斜撑。该支护结构适用面广，适用于各种土层和不同的基坑深度。

2.4重力式支护结构

重力式挡土支护结构是由重力式挡土墙延伸和发展而来，主要以自身重力来维持支护结构在侧压力作用下的稳定。工程中常用水泥土重力式支护结构，其作用机理是把散土通过水泥裹合形成有较好强度的整体“墙”，限制“墙”后主体的移动。该结构适用于开挖深度较浅的工程，若作为软土的支护结构，深度一般不宜大于6 m，若用于非软土基坑的支护，则深度可达10 m。

2.5土钉及复合土钉支护结构

土钉墙支护结构是由密集的土钉群、被加固的土体及喷射混凝土面层形成支护体系。其作用机理可理解为在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式挡墙，从而起到挡土作用。适用于地下水位以上或人工降水后的人工填土、杂填土、粘性土、粉土、非松散砂土、卵石土等。

复合土钉支护就是由土钉、喷射混凝土与预应力锚杆或预支护微型桩或水泥土桩组合，以解决因基坑变形、土体自立及隔水而形成的支护形式。

2.6其他形式支护结构

其他形式支护结构主要有门架式支护结构、拱式组合型支护结构、喷锚网支护结构、沉井支护结构、加筋水泥土墙支护结构、冻结法支护结构、逆作法拱墙支护结构等。

3 基坑支护技术在实际应用时存在的主要问题

3.1 土层开挖和边坡支护不配套

在现实施工过程中，挡土支护的技术含量相对于土层开挖技术而言会比较高，而且其工序也比较多，在组织和管理上也比较复杂，因此，大多数工程的土方开挖和基坑支护工作是由不同的施工队伍分别完成的，其合同存在平行性。往往负责土方开挖的施工队伍为了抢进度、抢工期，完全不顾基坑支护施工所必须保证的工况和支护结构达到设计强度所必需的间歇期，对基坑支护工作的开展造成阻碍和破坏，极易产生基坑事故。

3.2 边坡修理存在不足

在实际的施工过程中，边坡修理经常达不到设计和规范的要求，存在着超挖和欠挖的现象。基坑支护工作的开展一般都是在对土层进行机械开挖、人工进行修坡之后，而在实际操作过程中，由于种种原因机械开挖后的边坡表面平整度和顺直度是很不规则的，需要人工进行修理，而人工修理时只能就机挖表面作平整度修整，假如基坑支护施工方在没有进行严格检查就验收并开始支护，则在完成挡土支护后就可能出现欠挖现象。

3.3 成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求

在基坑支护施工中，用于安插土钉或锚杆的钻孔，其孔深最少也有五、六米，最大可达到二、三十米，在进行钻孔时，如果没有掌握好土体的情况，就可能会出现取渣不净、残渣沉积的现象，从而影响了注浆工作的进行，有时甚至会出现成孔困难、孔洞坍塌的现象，致使无法插筋和注浆。此外，注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等原因就可能会产生注浆长度不足、充盈度不够等现象，最终使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至需要做再次处理。

4基坑支护施工技术的问题及对策

4.1 深基坑支护的基本要求

1)提高基坑围护体系安全度和挡土作用。保持坑周围边坡稳定；

2)无论是在施工阶段还是完工后，要确保基坑临近的建筑物、道路、地下设施安全，无严重损坏现象；

3)基坑开挖中，遇到有地下水的地方．要采取降水、排水等措施。降水可稳定边坡、方便开挖。当承压水的水头压力过大时，会出现侧涌现象．引起基土开裂。

4.2支护方案选择

工程技术人员设计中要考虑水文地质条件；基坑在开挖过程中会不会破坏地下线和周边管线；基坑承担的荷载力；降排水条件；对购进的技术设备要求；施工时间的选择是否受到气候的影响；安全等级；支护结构的选择和使用期限；技术效果；经济合理等因素。作为技术人员，要综合考虑，选择合理经济的支护方案。

4.3基坑支护的设置原则

1)根据周边环境条件选择有针对性的结构方案，要保护环境．不妨碍施工。

2)结合当地实际情况．设计尽量使用熟练的经验技术。

3)要满足稳定、不变形、荷载力。保证基坑本身及周边建筑物的安全。

5 结语

基坑支护作为一种特殊的施工结构，在基坑开挖及基层建筑的工程里有着不可忽视的重要作用，基坑支护不仅可以挡土、截水、保证坑基侧壁及周边环境不发生位移，而且也在一定程度上承担着施工荷载，最重要的是提供了施工人员的安全保障。因此在基坑支护施工过程中一定要严格按照施工方案进行规范的作业。而在基坑支护的方案选择上也一定要科学合理，慎重制订，不仅要考虑到水文地质条件和周边环境，还要考虑到施工材料、机械荷载、天气影响等各方面的因素。另外，由于基坑支护大都是临时支挡结构，在制定技术方案的时候还要考虑到基坑支护的经济性和便利性。

参考文献：

[1] 刘建航，侯学渊．基坑工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．

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[3]张长友.建筑基坑支护施工技术的应用研究[J].价值工程,2012,(08).

[4]裴翔宇.论现代建筑工程基坑支护施工技术控制[J].中国新技术新产品,2012,(09).