浅谈深基坑支护的技术研究

摘要：随着建筑的发展高层建筑的建设，在不影响毗邻建筑物沉降的施工方法中，深基坑支护已经成为首选的施工方案。由于深基坑支护包括挖土、挡土、围护和防水等项目的施工，任何一个中间过程的失误都可能导致施工事故，因此是一项复杂的系统工程。本文作者根据多年的施工工作对建筑深基坑支护的重要性作了分析，并对深基坑支护信息化的施工和施工中的一些突发事件的预防及应急措施进行了详细阐述。

关键词：深基坑；支护；技术研究

一、深基坑支护的类型

1.1 钢板桩支护

钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成，把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙，被广泛应用于挡土和截水。目前钢板桩常用的截面形式有 U形、Z形和直腹板型。钢板桩由于施工简单而应用较广。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，对周围环境影响较大，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。而且钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大，所以当基坑支护深度大于7m时，不宜采用。如基坑周边土质较坚硬，钢板桩难以嵌入坑底以下硬层，也可适用。同时，由于钢板桩在地下室施工结束后需要拔出，因此应考虑拔出时对周围地基土和地表土的影响。

1.2 深层搅拌支护

深层搅拌支护是利用水泥作为固化剂，采用机械搅拌，将固化剂和软土剂强制拌和，使固化剂和软土之间产生一系列物理化学反应而逐步硬化，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩墙，作为支护结构。适用于淤泥、淤泥质土和较弱的粘土、粉质粘土、素填土以及稍密的粉土或砂土等土层，基坑开挖深度不宜大于6m对有机质土、泥炭质土，宜通过试验确定。

1.3 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。

排桩支护也可以和其它支护方式相结合，如排桩内支撑支护方案，大多用在软土层较厚、基坑深度较深的工程。其排桩大多为冲、钻孔灌注桩（桩径 800～1200）；内支撑系统根据平面形状有角撑式、角撑对撑式、水平拱圈式等多种布置方式。水平拱圈支撑发挥混凝土抗压强度高，抗拉强度低的特点，既经济又可提供较大的施工空间。竖向大多为单道内支撑，也有两道内支撑。支撑材料有钢梁和钢筋混凝土梁两种。

排桩岩土拉锚支护主要适用于场地土层性能较好或软土层较薄的场地。对基坑深度较大的工程，岩土锚杆的一些参数如下：与水平夹角在 15°、40°之间；长在35m 以内；设计轴向抗拔力一般小于600kN；锚筋材料有钢筋或3 ～4条钢铰线；大多采用二次高压注浆工艺，第二次注浆压力一般大于2MPa 锚索锁定时都施加预应力，施加预应力大小不等，有的达设计值的70%，有的只有设计值的30%；施加的预应力越大，限制桩顶变位效果越好，但其支护桩承受的压力越接近静止土压力。

1.4 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，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。

1.5复合土钉综合支护

复合土钉综合支护技术综合了土钉墙和深层搅拌水泥土桩或高压旋喷桩技术优点，是一种施工快速、经济实用的综合技术。土钉墙是一种边坡稳定的支护。适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土。常用在单层地下室、且淤泥层较薄、地下水较少的基坑。土钉墙施工工艺流程可以总结为：测量放样――第一层边坡开挖――人工修整―― 初喷射砼―― 钻孔――打设土钉――高压注浆――布钢筋网―― 复喷射砼――第二层边坡开挖。

深层搅拌桩（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）。其工业流程为：测量定位――预搅下沉―― 制备水泥浆――提升、喷浆、搅拌――重复上下搅拌――清理移位。在水泥土桩中插入H形钢（拉森板桩、钢管等）则形成加筋水泥土墙。由H形钢承受侧向荷载，而水泥土则具有良好的抗渗性能，因此加筋水泥土墙具有良好的挡土和止水抗渗效应。

二、深基坑工程的开挖

深基坑开挖施工前，施工单位应根据地质勘探的资料和水文气候情况，结合自身深基坑工程施工的经验和现场条件编制施工组织设计。施工组织设计的主要内容包括：基坑的支护、基坑的开挖、施工平面布置图、降水措施、施工监测布置等。开挖要综合考虑开挖过程中基坑的受力特点，不能局部一次开挖到基底，使开挖区土体侧压力急剧释放，引起坑壁侧向位移。除此之外还要有专项施工方案和突发事件的应急预案。基坑的开挖施工是一个循序渐进的过程，应尽量做到一边施工一边监测，并遵循“分层开挖，先撑后挖，随挖随撑，对称均衡，限时限量”的施工原则，杜绝野蛮施工和盲目施工，并对施工过程加强控制，保证基坑支护安全顺利地完成。承担施工的单位要严格按照经过审批的施工组织设计及相关的施工规程和技术规范进行开挖，同时要加强施工过程中的监测。在土方开挖施工前要充分掌握工程所在地的地质勘测报告、周围建筑物和地下管线等设施的情况。对特殊土质更是要根据土质的不同进行施工组织设计，比如在膨胀土地区施工应避开雨季施工，在开挖过程中要充分关注膨胀土的特点，确保土体含水量的变化不大，从而使基坑支护尽可能受到土体膨胀压力的影响。在软土地区开挖时，分层深度不宜太大。这是因为如果挖土高差太大或挖土进度过快，就会打破土体原有的力学平衡，使其抗剪强度降低，使土体容易出现水平滑移，增大支护设施的额外压力，最终可能导致支护发生破坏而出现坑壁坍塌。

三、深基坑的止水

在地下水位较高的地区进行深基坑的开挖，地下水会对施工产生一定的危险。特别是在水源复杂地区，在制定止水方案时要充分掌握基坑周围环境地质水文资料，认真分析地下水的来源和成因。在大城市基坑周围建筑密集的情况下，切不可仅凭抽水降低地下水位。这样导致基坑周围土体排水固结引发的周围建筑物不均匀沉降的事故举不胜举。一旦出现这种灾难性的情况将大大增加处理难度。因此，止水要从防水、降水和排水三个方面进行综合考虑。深基坑的止水有许多方式，一般都是几种方法结合在一起。如有深层水泥搅拌桩连续墙、护壁桩水泥搅拌桩共同形成防渗墙、护壁桩高压旋喷桩组合防渗墙、地下连续墙、深基坑土钉与止水帷幕复合支护、单排桩结合止水帷幕、截水帷幕体系及复合支护等。止水帷幕是高地下水位地区深基坑支护施工中常用的一种止水措施，其施工方法主要是通过高压喷射把水泥浆和含有化学成分的浆液注入到地下，降低土体含水量，增强土体抗剪强度的目的。浆喷深层搅拌法和粉喷深层搅拌法通过搅拌把掺加剂（液）和高含水量的土体进行混合，从而达到降低土体含水量、增强土体强度的目的。在浆喷深层搅拌法和粉喷深层搅拌法施工中要特别注意搅拌桩的施工质量。通过合理计算确定水泥浆掺加量，一要保证桩体搅拌均匀；二要确保施工桩长达到设计深度后桩头部位还有浆，避免桩头处出现搅而无浆的情况。在土层情况变化较大的地区，施工要严格按设计进行，保证桩的搭接距离和桩身密实，杜绝空洞、蜂窝及桩头开叉的施工质量问题，避免出现因施工质量导致的止水失效。

四、结语

基坑工程是建筑工程的一个重要组成部分，特别是深基坑工程施工的成败往往事关工程全局。深基坑施工的安全可靠，直接关系着高层建筑的安全性、稳定性和长久性。深基坑的支护工程要从支护的设计和施工两面着手，确保质量。良好的基坑支护施工技术，是整个工程施工顺利的前提与保证，是整个庞大工程的重要开端。因此，加强对建筑深基坑施工技术的认识与研究意义重大。