許 鵬

（中國(guó)有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650051）

基坑工程是一個(gè)古老而又具有時(shí)代特點(diǎn)的巖土工程課題。放坡開(kāi)挖和簡(jiǎn)易木樁圍護(hù)可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代。事實(shí)上，人類(lèi)土木工程的頻繁活動(dòng)促進(jìn)了基坑工程的發(fā)展，特別是在20世紀(jì)，隨著大量高層、超高層建筑以及地下工程的不斷涌現(xiàn)，對(duì)基坑工程的要求越來(lái)越高，隨之出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多，迫使工程技術(shù)人員須從新的角度去審視基坑工程這一古老課題，導(dǎo)致許多新的經(jīng)驗(yàn)、理論或研究方法得以出現(xiàn)與成熟。

1 深基坑支護(hù)技術(shù)

1.1 鋼板樁支護(hù)

鋼板樁由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成，把這種鋼板樁互相連接就形成鋼板樁墻，被廣泛應(yīng)用于擋土和擋水。目前鋼板樁常用的截面形式有U形、Z形和直腹板形。鋼板樁由于施工簡(jiǎn)單而應(yīng)用較廣，但是鋼板樁的施工可能會(huì)引起相鄰地基的變形和產(chǎn)生噪聲振動(dòng)，對(duì)周?chē)h(huán)境影響很大，因此在人口密集建筑密度很大的地區(qū)，其使用常常會(huì)受到限制，而且鋼板樁本身柔性較大，如支撐或錨拉系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)其變形會(huì)很大，所以當(dāng)基坑支護(hù)深度大于7m時(shí)，不宜采用。同時(shí)由于鋼板樁在地下室施工結(jié)束后需要拔出，因此應(yīng)考慮拔出時(shí)對(duì)周?chē)鼗梁偷乇硗恋挠绊憽?/p>

1.2 深層攪拌樁支護(hù)

深層攪拌樁(水泥土墻)是利用水泥(或石灰)等材料作為固化劑，通過(guò)深層攪拌機(jī)械，將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體(塊體或墻體)。這種支護(hù)結(jié)構(gòu)多采用格柵形式，即重力壩式擋墻。當(dāng)基坑屬于二、三級(jí)基坑時(shí)，基坑深h≤7m，當(dāng)坑邊至紅線間有足夠的距離時(shí)，往往優(yōu)先采用，由于水泥屬不透水結(jié)構(gòu)，因此既能擋土又能擋水，具有良好的防滲效果。深層攪拌樁屬重力式結(jié)構(gòu)，靠本身重量即可抵抗側(cè)向力保持穩(wěn)定，一般內(nèi)部無(wú)支撐，便于基坑內(nèi)機(jī)械挖土和地下結(jié)構(gòu)施工，施工簡(jiǎn)便、費(fèi)用較低，而且使用的材料僅是水泥，所以具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，在特殊情況下受條件限制無(wú)法增大墻厚，而又需較嚴(yán)格控制變形時(shí)，在增設(shè)圍檁(腰梁、冠梁)和抗剪插筋后亦可增設(shè)支撐，基坑內(nèi)土體加固和加大嵌固深度亦屬限制變形的有效措施。

1.3 排樁支護(hù)

排樁支護(hù)是指柱列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔、鉆(沖)孔灌注樁作為主要擋土結(jié)構(gòu)的一種支護(hù)形式。柱列式間隔布置包括樁與樁之間有一定凈距的疏排布置形式和樁與樁相切的密排布置形式。柱列式灌注樁作為擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)有很好的剛度，但各樁之間的連系差必須在樁頂澆筑較大截面的鋼筋混凝土帽梁加以可靠連接，為了防止地下水并夾帶土體顆粒從樁問(wèn)孔隙流入(滲入)坑內(nèi)，應(yīng)同時(shí)在樁間或樁背采用高壓注漿，設(shè)置深層攪拌樁、旋噴樁等措施，或在樁后專(zhuān)門(mén)構(gòu)筑防水帷幕。灌注樁施工簡(jiǎn)便，可用機(jī)械鉆(沖)孔或人工挖孔，施工中不需要大型機(jī)械，且無(wú)打入樁的噪聲、振動(dòng)和擠壓周?chē)馏w帶來(lái)的危害，成本較地下連續(xù)墻低。

1.4 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是在泥漿護(hù)壁的條件下分槽段構(gòu)筑的鋼筋混凝土墻體，地下連續(xù)墻最早于1950年開(kāi)始應(yīng)用于巴黎和米蘭市的地下建筑工程。我國(guó)在20世紀(jì)60年代初開(kāi)始應(yīng)用于水壩的防滲墻,后來(lái)國(guó)內(nèi)將地下連續(xù)墻用于城市深基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在全國(guó)各地已用得比較普遍，如地下連續(xù)墻的施工深度國(guó)內(nèi)已有超過(guò)80m，厚度達(dá)1.4m。地下連續(xù)墻具有整體剛度大的特點(diǎn)和良好的止水防滲效果，適用于地下水位以下的軟黏土和砂土等多種地層條件和復(fù)雜的施工環(huán)境，尤其是基坑底面以下有深層軟土需將墻體插入很深的情況，因此在國(guó)內(nèi)外的地下工程中得到廣泛的應(yīng)用。并且隨著技術(shù)的發(fā)展和施工方法及機(jī)械的改進(jìn)，地下連續(xù)墻發(fā)展到既是基坑施工時(shí)的擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，又是擬建主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，如支撐得當(dāng)，且配合正確的施工方法和措施，可較好地控制軟土地層的變形。

1.5 土釘墻

土釘墻的使用要求土體具有臨時(shí)自穩(wěn)能力，以便給出一定時(shí)間施工土釘墻，因此對(duì)土釘墻適用的地質(zhì)條件應(yīng)加以限制。JGJ120-1999建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定了土釘墻適用于二、三級(jí)基坑，非軟土場(chǎng)地，基坑深度不宜大于12m。土釘墻支護(hù)施工速度快、用料省、造價(jià)低，與其他樁墻支護(hù)相比，工期可縮短50%以上，節(jié)約造價(jià)60%左右；而且土釘支護(hù)可以緊貼已有建筑物施工，從而省出樁體或墻體所占用的地面。但從許多工程經(jīng)驗(yàn)看，土釘墻的破壞幾乎均是由于水的作用，水使土釘墻產(chǎn)生軟化，引起整體或局部破壞，因此規(guī)定采用土釘墻工程必須做好降水，且其不宜作為擋水結(jié)構(gòu)。

1.6 錨桿支護(hù)

錨桿支護(hù)是一種巖土主動(dòng)加固的穩(wěn)定技術(shù)，作為其技術(shù)主體的錨桿，一端錨入穩(wěn)定的土(巖)體中，另一端與各種形式的支護(hù)結(jié)構(gòu)連接，并施加預(yù)應(yīng)力，通過(guò)桿體的受拉作用，調(diào)動(dòng)深部地層的潛能，達(dá)到維護(hù)基坑穩(wěn)定的目的。錨桿支護(hù)適用性強(qiáng)，基本不受基坑深度的限制，而且可與多種支護(hù)結(jié)構(gòu)形式聯(lián)合使用，如排樁、地下連續(xù)墻、土釘墻等。但不宜用于有機(jī)質(zhì)土，液限大于50%的黏土層及相對(duì)密度小于0.3的砂土。

1.7 加筋水泥土墻

加筋水泥土墻是在水泥土樁中插入H形鋼(拉森板樁、鋼管等)組成的。由H形鋼承受側(cè)向荷載，而水泥土則具有良好的抗?jié)B性能，因此加筋水泥土墻具有良好的擋土和止水抗?jié)B效應(yīng)。

2深基坑支護(hù)存在的問(wèn)題

1)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)際受力不符。2)設(shè)計(jì)中土體的物理力學(xué)參數(shù)選擇不當(dāng)。3)深基坑開(kāi)挖存在的空間效應(yīng)考慮不周。4)深基坑土體的取樣具有不完全性。5)深基坑土體的變形、位移難以精確計(jì)算。

3 深基坑支護(hù)發(fā)展趨勢(shì)

1)排樁、地下連續(xù)墻的內(nèi)力和變形的精確計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，其計(jì)算模型理應(yīng)是考慮圍護(hù)墻、支撐體系和土三者共同作用的空間分析。目前簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題計(jì)算，難以反映空間效應(yīng)，今后宜發(fā)展適用的三維計(jì)算程序，使之更能符合基坑空間形體的計(jì)算。2)在軟土地區(qū)，淤泥、淤泥質(zhì)土等具有蠕變特性，圍護(hù)墻會(huì)隨著無(wú)支撐時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大變形，即所謂的“時(shí)間效應(yīng)”。目前尚無(wú)法在理論上精確計(jì)算時(shí)間效應(yīng)。3)實(shí)踐證明，當(dāng)基坑平面尺寸較大、采用形式較復(fù)雜的內(nèi)支撐體系時(shí)，在氣溫變化較大季節(jié)(如夏季高溫季節(jié))，支撐體系的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力(混凝土支撐)會(huì)使支撐桿件的內(nèi)力增幅較大。目前在計(jì)算支撐體系時(shí)，多不進(jìn)行這方面的理論計(jì)算或只加以概略估算，今后宜研究改進(jìn)。4)在建筑物密集地區(qū)設(shè)計(jì)深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，多以變形控制，即保護(hù)周?chē)h(huán)境十分重要。GB50202-2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范已給出基坑施工時(shí)各類(lèi)基坑的地面最大沉降的監(jiān)控值，但在設(shè)計(jì)時(shí)如何控制周?chē)孛娉两瞪杏幸欢y度，這是由于計(jì)算方面尚難以提供精確值，因此在這方面有待進(jìn)一步研究改進(jìn)。5)排樁、地下連續(xù)墻的內(nèi)力和變形，采用彈性支點(diǎn)法計(jì)算時(shí)，涉及地基土水平抗力系數(shù)m的取值；用豎向彈性地基梁方法計(jì)算時(shí)，被動(dòng)區(qū)的彈性抗力與土的基床系數(shù)有關(guān)。由于土壤種類(lèi)多、性質(zhì)變化大，有時(shí)需對(duì)被動(dòng)區(qū)的土壤采用水泥土樁或注漿加固，為此，準(zhǔn)確確定值和土的基床系數(shù)有助于提高計(jì)算精度。6)地下連續(xù)墻兩墻合一的逆作法是今后發(fā)展的方向之一。但在軟土地區(qū)進(jìn)行逆作法施工時(shí)，如何協(xié)調(diào)沉降和提高單樁承載力，減少中柱樁(中間支承柱)的數(shù)量是關(guān)鍵，目前這方面雖已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但還需進(jìn)一步研究提高。

結(jié)語(yǔ)?；又ёo(hù)方案繁多，應(yīng)根據(jù)基坑的開(kāi)挖深度、周邊環(huán)境、地層性質(zhì)，綜合考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和施工便利性，選取最優(yōu)的支護(hù)形式。在條件允許的情況下，對(duì)有些重要經(jīng)驗(yàn)參數(shù)必須做試驗(yàn)，取得可靠的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)資料作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，使設(shè)計(jì)更接近實(shí)際。深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格把握“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，信息化施工”的設(shè)計(jì)原則。及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，把理論成果與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，這是深基坑支護(hù)成功的關(guān)鍵。

[1]秦四海.深基坑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].北京：地震出版社.