張志軍

摘 要：隨著城市建設和經(jīng)濟發(fā)展的推動，深基坑工程的廣泛應用，特別是在寸土寸金的城市中，往地下擴展空間是一種必然。因此深基坑支護成為了每一個工程的一道工序，下面對深基坑支護的施工技術應用進行一些探討。

關鍵詞：基坑支護；支護結構；施工工藝

1 我國深基坑工程的主要特點

隨著城市建設中高層、超高層建筑的大量涌現(xiàn)，深基坑工程越來越多。同時，密集的建筑物大深度的基坑周圍復雜的地下設施，使得放坡開挖這一傳統(tǒng)技術不再能滿足現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設的需要，因此，深基坑開挖與支護引起了各方面的廣泛重視，基坑開挖與支護問題已經(jīng)成為我國建筑工程界的難點之一，基坑工程數(shù)量、規(guī)模、分布急劇增加。比如廣州的地標工程花城廣場地下室基坑南北長980米，東西寬250米，深13.5米，屬于超長基坑；廣州新電視塔工程高610米，基坑深度約為11.6米；廣州珠江新城西塔項目高430多米，地下室四層，基坑底深度為19.5m，基坑為深基坑。

經(jīng)過十幾年的發(fā)展，目前我國深基坑工程具有以下特點：

1.1 建筑趨向高層化，基坑向大深度方向發(fā)展；

1.2 基坑開挖面積大，長度與寬度有的達數(shù)百米，給支撐系統(tǒng)帶來較大的難度；

1.3 在軟弱的土層中，基坑開挖會產(chǎn)生較大的位移和沉降，對周圍建筑物、市政設施和地下管線產(chǎn)生嚴重威脅；

1.4 深基坑施工工期長、場地狹窄，降雨、重物堆放等對基坑穩(wěn)定性不利；

1.5 在相鄰場地的施工中，打樁、降水、挖土及基礎澆注混凝土等工序會相互制約與影響，增加協(xié)調工作的難度；

1.6 支護型式的多樣性。迄今為止，支護型式有數(shù)十種。

2 基坑支護結構類型選擇

2.1 選擇支護結構類型的依據(jù)

基坑支護結構的選擇是否合理，考慮的因素是否全面，對基坑支護工程起到?jīng)Q定性作用?；又ёo圍護及撐錨方法較多，每一種方法都有其獨特的優(yōu)點， 有的速度快，有的經(jīng)濟，有的噪音小，有的用電量小等，可結合現(xiàn)場具體的情況來確定。

2.1.1 工程用地紅線圖，建筑平面布置總圖以及相鄰建筑物的平、立、剖面和基礎圖等；基坑的尺寸，基坑場地的形狀、深度和寬度等?；又ёo結構所受的荷載。

2.1.2 場地和邊坡的工程地質和水文地質勘察資料；

2.1.3 邊坡環(huán)境資料；對基坑支護結構施工（噪音、振動、地面污染）的要求；

2.1.4 施工技術、設備性能、施工經(jīng)驗和施工條件等資料；

2.2 支護結構的選擇原則

支護結構應根據(jù)基坑周邊環(huán)境、開挖深度、工程地質與水文地質、施工作業(yè)設備和施工季節(jié)等條件綜合考慮，做到因地制宜，因時制宜，合理設計，嚴格控制，使方案具有創(chuàng)造性和靈活性。

2.3 選擇支護結構體系要點

2.3.1 粘性土顆粒較細，具有一定粘聚力， 強度隨含水量可能變化。在多數(shù)情況下，地下水位深，不需要采用防水、降水措施。如果場地開闊，可選擇放坡、懸臂式、樁錨式、錨拉式支護結構；如場地狹窄，可選擇排樁、地下連續(xù)墻加錨桿的支撐方案?；A開挖后，開挖深度不大可采用懸臂式支護或土釘墻；開挖深度較大時，可考慮多層錨桿或多層支撐。假如土質情況較好，可考慮土釘或噴錨支護。土質較差，可用樁、地下連續(xù)墻加錨桿或支撐支護方案。

2.3.2 軟土具有強度低、壓縮性大、滲透性小、荷載作用變形大等特點，且周圍環(huán)境復雜，故軟土地區(qū)深基坑開挖，應注意安全。如基坑周圍場地開闊，上部采用分臺階放坡，下部采用擋土墻支護，或懸臂式、樁錨式、錨拉式支護結構；如場地狹窄，則必須采用能夠相應控制地面位移與沉降的支持結構，并且做好防水處理?；A開挖深度均較大，可設置排樁、地下連續(xù)墻或其它支護結構加防水帷幕。較大范圍開挖時，也可采用復合式支護結構，排樁及單、多層錨桿支護結構加防水帷幕。比如廣州新電視塔工程北臨珠江邊，地下水位高，周圍環(huán)境復雜，基坑支護采用地下連續(xù)墻和鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護結構。

2.3.3 硬質地基基坑開挖一般是止水性支護結構和非止水性支護結構并行使用。因為硬質地基地層具有緊密、承載能力高和壓縮性低等特點， 一般不致引起開挖面隆起、沙涌出及因降水而導致周圍地面沉降水現(xiàn)象發(fā)生， 從設計安全性、施工可行性和造價經(jīng)濟性等方面綜合考慮，在硬質地基埋藏較淺的地區(qū)，采用非止水性支護結構往往更合理。如地表與硬質土層中有一層較厚的軟土層，且地下水位較高時，則應才用止水性支護結構。比如廣州花城廣場及珠江新城西塔項目基坑支護結構為人工挖孔樁+預應力錨桿。

3 施工工藝發(fā)展趨勢

3.1 土釘墻方案的大量實施，使得噴射混凝土技術得以充分運用和發(fā)展。為減少噴射混凝土的回彈量以及保護環(huán)境的需要，濕式噴射混凝土將逐步取代干式噴射混凝土。

3.2 基坑向著深、大、周圍環(huán)境復雜的方向發(fā)展，使得深基坑開挖與支護的難度愈來愈大。受地下空間的限制，內(nèi)支撐或新型錨桿（如可拆式錨桿、抗拔力較大的全程應力復合型錨桿）將逐漸得以推廣運用。

3.3 為減少基坑工程對帶來的環(huán)境效應（如因降水引起的地面沉降），或出于保護地下水資源的需要，有時基坑采用帷幕型式進行支護，除地下連續(xù)墻外，一般采用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構筑止水帷幕。目前，有將水利工程中防滲墻的工法引入到基坑工程中的趨勢。

3.4 基坑降水時，為減少因降水引起的地面附加沉降或對臨近建（構）筑物造成的影響，可采用井點回灌技術。

3.5 在軟土地區(qū)，為避免基坑底部隆起、造成支護結構水平位移加大和臨近建（構）筑物下沉，可采用深層攪拌樁或注漿技術對基坑底部土體進行加固，即提高支護結構被動區(qū)土體強度的方法。

3.6 為減少坑壁土體的側向變形，可以通過基坑內(nèi)外雙液快速注漿加固土體；也可以對支撐（或拉結）施加預應力；還可以調整挖土進度以及支撐的施工程序等措施來限制基坑的側向變形。

4 深基坑支護當前存在的問題

4.1 支護結構設計計算與實際受力不符

目前，深基坑支護結構的設計計算仍基于極限平衡理論，但支護結構的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明，有的支護結構的按極限平衡理論計算的安全系數(shù)，從理論上講是絕對安全的，但卻發(fā)生破壞；有的支護結構卻恰恰相反，即安全系數(shù)雖然比較小，甚至達不到規(guī)范的要求，但在實際工程中獲得成功。極限平衡理論是深基坑支護結構的一種靜態(tài)設計，而實際上開挖的土體是一種動態(tài)平衡狀態(tài)，也是一個松弛過程，隨著時間的延長，土體強度逐漸下降，并產(chǎn)生一定的變形。這說明在設計中必須給予充分的考慮，但在目前的設計計算中卻常被忽視。

4.2 設計中土體的物理力學參數(shù)選擇不當

深基坑支護結構所承擔的土壓力大小直接影響其安全度，但要精確地計算土壓力目前還十分困難，至今仍在采用庫侖公式或郎肯公式。關于土體物理力學參數(shù)的選擇是一個十分復雜的問題，尤其在深基坑開挖后，三參數(shù)是可變值，很難準確計算出支護結構的實際受力。

在支護結構設計中，如果對地基土體的物理力學參數(shù)取值不準，將對設計的結果產(chǎn)生很大的影響。試驗數(shù)據(jù)表明：內(nèi)摩擦角ψ值相差50，主動土壓力P就會相差10；原土體的Ca值與開挖后土體的Cb值，則差別更大。施工工藝和支護結構形式不同，對土體的物理力學參數(shù)的選擇是支護結構設計中的關鍵。

4.3 深基坑開挖存在的空間效應考慮不周

深基坑開挖中大量的實測資料表明：基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡失穩(wěn)常常以長邊的居中位置發(fā)生。這說明深基坑開挖是一個空間問題。

傳統(tǒng)的深基坑支護結構的設計是按平面應變問題處理的。對一些細長條基坑來講，這種平面應變假設比較符合實際，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未能進行空間問題處理前而需按平面應變假設設計時，支護結構的構造要適當調整，以適應開挖空間效應的要求。

4.4 深基坑土體的取樣具有不完全性

在支護結構設計前，必須對地基土層進行取樣分析試驗，以取得土體比較合理的物理力學指標，為支護結構的設計提供依據(jù)。一般在深基坑開挖區(qū)域內(nèi)，按照國家規(guī)范的要求進行鉆探取樣。為減少勘探的工作量和降低工程造價，不可能鉆孔過密。因此，所取得的土樣具有一定的隨機性。但是，地質構造是極其復雜、多變的，取得的土樣不可能全面反映地基土層的真實性。因此，支護結構的設計也就不一定完全符合實際。

5 結語

深基坑支護工程是近二十年來隨著城市高層建筑發(fā)展而發(fā)展的一門新的實踐工程學，涉及到工程地質、水文地質、工程結構、施工工藝和施工管理等幾門學科的綜合技術?；又ёo施工必須按《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》建質[2009]87號文執(zhí)行，嚴格遵守施工方案審批、論證及驗收的手續(xù)，做好基坑監(jiān)測等安全措施，確保施工安全。隨著科學技術及施工工藝的發(fā)展，深基坑支護技術方面一定會有新的提高。

參考文獻

[1] 黃強.深基坑支護工程設計技術[M].北京：中國建材工業(yè)出版社， 2008.

[2] 高大釗.深基坑工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[3] 葉朝良，岳祖潤，謝開仲.深基坑支護設計中的若干問題及新進展[J].石家莊鐵道學院學報，2006，3.

[4] 李繼業(yè)，李樹楓.深基坑支護存在的問題與研究方向[J].建筑技術開發(fā)，2009，09.