楊 磊

基坑工程支護方案的選擇和優(yōu)化是一項關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全和工程成本的工作。在水利水電工程施工中，水電站、供水泵站、排澇泵站、船閘、水閘等經(jīng)常遇到深基坑問題，這類問題需要應(yīng)用深基坑支護技術(shù)解決，需要認識各類支護結(jié)構(gòu)的特點，根據(jù)現(xiàn)場條件和地質(zhì)條件，選擇合適的基坑支護方案，以便結(jié)構(gòu)主體施工能夠得以快速、高質(zhì)量地進行。

1. 常用深基坑結(jié)構(gòu)支護類型

基坑開挖的施工工藝一般有兩種，放坡開挖和在支護結(jié)構(gòu)保護下開挖。深基坑的開挖，當施工現(xiàn)場不具備放坡條件，或者放坡無法保證施工安全，通過放坡及加設(shè)臨時支撐已經(jīng)不能滿足施工需要時，一般采用支護結(jié)構(gòu)進行臨時支擋，以保證基坑的土壁穩(wěn)定，下面介紹幾種常用的支護類型。

1.1 土釘墻支護

土釘墻由被加固的土體、錨固在土體中的土釘群和面板所組成，形成類似重力式的擋土墻，土釘和土體構(gòu)成復(fù)合體，以此來抵擋由墻后傳來的土壓力或者其它附加的外力，從而保護好開挖面的穩(wěn)定；而土釘間的變形則依靠鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層來加以約束，屬于邊坡穩(wěn)定式的支護型式。土釘墻支護是用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新的擋土技術(shù)，由于經(jīng)濟、可靠且施工快速簡便，成本費用低已在我國得到迅速推廣。

不足之處：這主要因為土釘墻是限于地下水以上或經(jīng)過人工降水后的土體，從施工角度來看作為土釘墻支護的土體必須具有一定臨時自穩(wěn)能力，以便給出時間進行土釘墻的施工。土釘墻適用范圍：一般適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土、粘性土和弱結(jié)砂土的基坑支護或邊坡加固；土釘墻不宜用于含水豐富的粉細砂層、砂礫卵石層和淤泥質(zhì)土；當基坑深度超過12m或?qū)幼冃我髧栏竦臅r候不宜單獨采用。

1.2 鋼板樁支護

在我國使用鋼板樁支護的時間是比較長而且比較簡單，它的主要形式是有U、H、Z型和直線型、組合型、冷壓薄板型等形式，常常是結(jié)合外拉錨墊板或內(nèi)支撐型鋼來構(gòu)成的圍護支護。鋼板樁支護除了強耐久性、而且鋼板還具有重復(fù)使用、工期較短且簡單等優(yōu)點，而此支護的短處在于投入的資金較大，沒有擋水和阻隔微小土粒的作用，而且對于地下水水位較高的地區(qū)需要做隔水措施，支護剛度低和開挖之后的變形較大，使用此支護前也該慎重考慮。

不足之處：鋼板樁的施工可能會引起相鄰地基的變形和產(chǎn)生噪聲振動對周圍環(huán)境影響較大，因此在人口密集、建筑密度很大的地區(qū)，其使用常常會受到限制。鋼板樁使用范圍：鋼板樁一般適合安全等級為二級、三級，淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和軟土及地下水位較高的深基坑支護；鋼板樁本身柔性較大，如支撐或錨拉系統(tǒng)設(shè)置不當，其變形會很大，所以當基坑支護深度大于7m時，不宜采用。

1.3 深層攪拌水泥樁支護

深層攪拌水泥圍護墻是用深層攪拌機，以水泥作為原材料，因為水泥具有固化作用，然后用軟土劑和水泥漿均勻攪拌，最后形成塔接式的水泥土柱狀和擋墻狀，此支護除了可以擋土和止水，還可以降低污染，防止振動，并且無噪音，操作簡便，成樁工期較短，擠土輕微，在鬧市區(qū)施工有較強的優(yōu)越性。

不足之處：厚度大(約為 0.6h～0.8h，h為基坑深)，占用建筑紅線內(nèi)一定面積，墻身水平位移較大等，尤其需要注意對周邊環(huán)境帶來的負面影響。深層攪拌樁適用范圍：適用于基坑安全等級為二、三級，建筑紅線允許，基坑周圍環(huán)境要求不高，開挖深度不大于6m情況下。深層攪拌樁在軟土，地下水位較高的地區(qū)常和土釘墻支護、排樁支護等聯(lián)合使用，充當止水帷幕作用。

1.4 地下連續(xù)墻的支護

地下連續(xù)墻是指專用設(shè)備沿著深基礎(chǔ)或地下構(gòu)筑周邊采用泥漿護壁開挖出一條具有一定寬度與深度的溝槽，在槽內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，采用導(dǎo)管法在泥漿中澆筑混凝土，筑成一單元墻段，依次順序施工，以某種接頭方法連接成的一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻，以便基坑開挖時防滲、擋土，作為鄰近建筑物基礎(chǔ)的支護以及成為承受直接荷載的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分。地下連續(xù)墻的支護式的優(yōu)點在于它不會對鄰近建筑物及其基礎(chǔ)造成影響，比較適合用于在建筑物比較密集的地區(qū)施工，而且支護的剛度比較大，有較強的側(cè)壓承受能力，開挖之后它的變形也比較少、地面沉降也比較小，在大型基坑中已被廣泛采用，目前已使用在開挖深度超過36m的深基坑工程中。

不足之處：地下連續(xù)墻造價高、施工較慢、施工工藝技術(shù)要求高，在城市施工時，廢泥漿的處理比較麻煩。適用范圍：一般情況下當基坑開挖深度不小于12m、地下水位較高、軟土地區(qū)、場地特別狹窄且環(huán)境要求很高等情況下才考慮使用。

1.5 排樁支護

排樁支護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)的一種支護形式。這種支護特點是剛度大，抗彎強度高，變形小，適應(yīng)性強，對工作場地要求不高，振動小。

不足之處：造價較高，止水能力較差且工期較長，當?shù)叵滤惠^高時，使用排樁時要加止水帷幕。適用范圍：大多數(shù)情況下，懸臂式柱列樁適用于二級和三級基坑，基坑深度不大于7m；支錨式柱列樁適合于一、二級基坑工程，當基坑深h=8m～14m，對周圍環(huán)境要求不十分嚴格時，多考慮采用支錨式排樁支護。當排樁支護不能采用懸臂式，地質(zhì)條件允許情況下優(yōu)選樁錨式結(jié)構(gòu)，這種形式造價相對便宜，施工速度相對較快，但當在有機質(zhì)土、液限大于50%的粘性土層或相對密度小 0.3的砂土，或?qū)χёo變形要求嚴格時，不宜采用錨桿支撐，應(yīng)采用排樁加內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)形式。

2. 影響水利工程深基坑支護方案選擇的因素

水利工程的深基坑工程施工包括各種支護結(jié)構(gòu)、隔滲設(shè)施、降水井及抽排水和土方開挖的實施，深基坑采用何種支護型式，一方面要深刻認識上述支護型式的特點，包括其合理性、優(yōu)點和缺點，另一方面要根據(jù)工程周圍環(huán)境、主體工程地下結(jié)構(gòu)型式、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，本著經(jīng)濟合理、安全可靠的原則進行選擇。主要考慮到以下幾個因素：工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類型、基坑開挖深度、降排水條件、周邊環(huán)境對基坑側(cè)壁位移的要求、基坑周邊荷載；施工季節(jié)、支護結(jié)構(gòu)使用期限以及其它因素，比如工期進度要求等。

3. 工程實例

3.1 工程概況和地質(zhì)條件

擬建工程為一水泵房施工，該工程地下埋深為－8.1m，工程長25.27m，寬22.7m，基礎(chǔ)為鋼筋砼箱形基礎(chǔ)，工程地處河流沖擊扇，地下水位較高，地下水位埋深－3.0m，水量大，局部有泉眼，地下土質(zhì)不好，地質(zhì)勘察報告顯示土層由上向下分布情況為耕土層±0.000～－0.6m，粉質(zhì)黏土層－0.6m～－3.1m，圓礫層－3.1m及其以下。

3.2 支護方案選擇

針對該工程的地質(zhì)水文條件，在基坑開挖時需要考慮基坑較深，要預(yù)防塌方，基坑要降水便于施工，還要考慮旁邊高大建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)定和防止基礎(chǔ)施工階段箱基上浮，經(jīng)過方案比選，決定對基坑施工進行土釘墻支護。

在施工前采用井點降水，集水明排方法，有效減少或消除作用于面層的靜水壓力，水位降至－8.7m后，進行基坑開挖，共分四層進行，每層約2.2m深，開挖一層，土釘支護一層，并自開工起堅持做好支護位移的量測、坑邊地表開裂狀態(tài)的觀察、附近冷卻塔基礎(chǔ)的沉降測量和裂縫觀測和基坑滲漏水和基坑內(nèi)外的地下水位變化，一旦發(fā)現(xiàn)不利于施工的情況，立即采取措施。

水泵房基坑土釘墻施工從開始挖坑至基礎(chǔ)施工完畢，共計工期77d，由于方案得當，施工期間基坑無塌方、滲水等現(xiàn)象發(fā)生，為保證循環(huán)水泵基礎(chǔ)施工及其安全越冬贏得了時間，取得了良好效果。