關于深基坑支護技術(shù)的淺論

　　關鍵詞：深基坑；支護結(jié)構(gòu)；計算方法；

　　1.深基坑工程的主要內(nèi)容

　　1）巖土工程勘察與工程調(diào)查。確定巖土參數(shù)與地下水參數(shù)；測定鄰近建筑物、周圍地下埋設物（管道、電纜、光纜等）、城市道路等工程設施的工作現(xiàn)狀，并對其隨地層位移的限值作出分析。

　　2）支護結(jié)構(gòu)設計。包括擋土墻圍護結(jié)構(gòu)（如連續(xù)墻、柱列式灌注樁擋墻）、支承體系（如內(nèi)支撐、錨桿）以及土體加固等。支護結(jié)構(gòu)的設計必須與基坑工程的施工方案緊密結(jié)合，需要考慮的主要依據(jù)有：當?shù)亟?jīng)驗，土體和地下水狀況，四周環(huán)境安全所允許的地層變形限值，可提供的施工設施與施工場地，工期與造價等。

　　3）基坑開挖與支護的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工組織設計與實施。

　　4）地層位移預測與周邊工程保護。地層位移既取決于土體和支護結(jié)構(gòu)的性能與地下水的變化，也取決于施工工序和施工過程。如預測的變形超過允許值，應修改支護結(jié)構(gòu)設計與施工方案，必要時對周邊的重要工程設施采取專門的保護或加固措施。

　　5）施工現(xiàn)場量測與監(jiān)控。根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)和信息，必要時進行反饋設計，用信息化來指導下一步的施工�！�

　　2.深基坑支護結(jié)構(gòu)類型

　　1.1鋼板樁支護

　　鋼板樁應用于建筑深基坑的支護,是一種施工簡單,投資經(jīng)濟的支護方法。在上海軟土地區(qū)過去應用較多,但由于鋼板樁本身柔性大,如支撐或錨拉系統(tǒng)設置不當,其變形會很大。因此對基坑支護深度達7m以上軟土地層,基坑支護不宜采用鋼板樁支護,除非設置多層支撐或錨拉桿,但應考慮到地下室施工結(jié)束后鋼板樁拔除時對周圍地基和地表變形的影響。

　　1.2地下連續(xù)墻

　　地下連續(xù)墻是在泥漿護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年開始應用于巴黎和米蘭市的地下建筑工程。我國在20世紀60年代初開始應用于水壩的防滲墻。后來國內(nèi)將地下連續(xù)墻用于城市深基坑的圍護結(jié)構(gòu)最早是廣州白天鵝賓館,現(xiàn)在全國各地已用得比較普遍,如地下連續(xù)墻的施工深度國內(nèi)已有超過80m,厚度達1.4m。由于地下連續(xù)墻具有整體剛度大和防滲性好,適用于地下水位以下的軟粘土和砂土多種地層條件和復雜的施工環(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,在國內(nèi)外的地下工程中得到廣泛應用,并且隨著技術(shù)的發(fā)展和施工方法及機械的改進,地下連續(xù)墻發(fā)展到既是基坑施工時的擋墻圍護結(jié)構(gòu),又能作為擬建主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻。也可采用逆作法施工減少對環(huán)境和地面交通的影響。

　　1.3柱列式灌注樁排樁支護

　　柱列式間隔布置包括:樁與樁之間有一定的凈距的疏排布置形式和樁與樁相切的密排布置形式。為降低工程造價和施工方便,柱列式灌注樁作為擋土圍護結(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結(jié)。為防止地下水并夾帶土體顆粒從樁間空隙流入坑內(nèi),應同時在樁間或樁背采用高壓注漿、設置深層攪拌樁、旋噴樁等措施,或在樁后專門構(gòu)筑防水帷幕。灌注樁施工時無振動,對周圍鄰近建筑物、道路和地下管線影響危害比較少。具有一定的優(yōu)越性,但缺點是樁的施工速度較慢,且場地泥漿處理較困難,工期長。

　　1.4內(nèi)支撐和錨桿

　　作為基坑圍護結(jié)構(gòu)墻體的支承,內(nèi)支撐(水平橫撐、角撐、斜撐等)和錨桿(斜錨桿、錨碇板拉桿等)的作用對保證基坑穩(wěn)定和控制周圍地層變形極為重要。目前支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐,常用的有鋼結(jié)構(gòu)支撐和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐兩類,鋼結(jié)構(gòu)支撐多用圓鋼管和大規(guī)格的型鋼。為減少擋墻的變形,用鋼結(jié)構(gòu)支撐時可用液壓千斤頂施加預應力。鋼筋混凝土支撐是近幾年在上海地區(qū)等深基坑施工中發(fā)展起來的一種支撐形式,它多用土�；蚰０咫S著挖土逐層現(xiàn)澆,截面尺寸和配筋根據(jù)支撐布置和桿件內(nèi)力大小而定,它剛度大,變形小,能有力的控制擋墻變形和周圍地面的變形,宜用于較深基坑或周圍環(huán)境要求較高的地區(qū)。

　　1.5土釘墻支護

　　土釘墻圍護結(jié)構(gòu)是邊開挖基坑,邊在土坡面上鋪設鋼筋網(wǎng),并通過噴射混凝土形成混凝土面板,從而形成加筋土重力式擋墻起到擋土作用。適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、雜填土,不適用于淤泥質(zhì)及地下水位下且未經(jīng)降水處理的土層,周圍管線密集的基坑也應慎用。

　　1.6深層攪拌水泥土樁支護

　　深層攪拌水泥土樁是用特制的進入土深層的深層攪拌機將噴出的水泥漿固化劑與地基土進行原位強制拌合制成水泥土樁,相互搭接,硬化后即形成具有一定強度的壁狀擋墻既可擋土又可形成隔水帷幕,對于平面呈任何形狀、開挖深度不很深的基坑,皆可用作支護結(jié)構(gòu),比較經(jīng)濟。上海、江蘇、浙江、福建等地的許多工程都用了深層攪拌水泥土樁支護。

　　1.7旋噴樁帷幕墻支護

　　它是鉆孔后將鉆桿從地基土深處逐漸上提,同時利用插入鉆桿端部的旋轉(zhuǎn)噴嘴,將水泥漿固化劑噴入地基土中形成水泥土樁,樁體相連形成帷幕墻,可用作支護結(jié)構(gòu)擋墻。在較狹窄地區(qū)亦可施工。它與深層攪拌水泥土樁一樣是重力式擋土墻,只是形成水泥土樁的工藝不同。

　　3.支護結(jié)構(gòu)計算方法

　　現(xiàn)有的基坑支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變形計算的方法很多,如靜力平衡法、等值梁法、連續(xù)介質(zhì)有限元法以及彈性地基桿系有限元法等等。靜力平衡法是最常用的方法,其要點是選擇一定的入土深度以滿足整體穩(wěn)定,抗隆起和抗?jié)B要求的前提下用經(jīng)典土力學理論計算主動土壓力和被動土壓力,然后對重力式剛性擋墻驗算其抗傾覆、抗滑移穩(wěn)定性,安全系數(shù)沿用設計規(guī)范中對普通擋土墻的規(guī)定;或者計算柔性擋墻的內(nèi)力,對墻身和支錨結(jié)構(gòu)進行設計。這種方法對于普通擋土墻或開挖深度不深的鋼板樁是比較成熟的。但對深基坑,特別是軟土中的深基坑支護結(jié)構(gòu)設計就難以考慮更為復雜的條件和難以分析支護結(jié)構(gòu)的整體性狀。等值梁法把圍護結(jié)構(gòu)簡化成兩根梁進行計算,雖然不能準確計算圍護結(jié)構(gòu)的位移,是典型的強度控制設計方法,但由于其計算簡單,在單支撐的基坑工程中仍然用到這一方法,隨著計算機的普及,有限元兼有廣泛通用性和靈活性,可模擬復雜的施工過程,成為一種很有前途的基坑設計計算方法,但目前連續(xù)介質(zhì)有限元法由于土的本構(gòu)關系尚在發(fā)展中,缺乏真實反映土的應力應變關系的本構(gòu)模型,以及計算參數(shù)難以準確確定,也不能準確計算出支護結(jié)構(gòu)及土體的位移,目前還沒有得到廣泛的應用。桿系有限元法作為一種計算方法具有概念清晰,計算簡單,計算參數(shù)較少,受到基坑工程設計人員的青睞。但現(xiàn)有的桿系有限元法的計算參數(shù)的取值因為眾多復雜因素的影響尚沒有較好的計算方法,取值多憑設計者本人的經(jīng)驗,因而計算結(jié)果與實際差別較大,計算結(jié)果不穩(wěn)定且精度很低,不能滿足對變形要求嚴格的、大型復雜的基坑工程的設計要求�？傊�,現(xiàn)有的基坑工程設計方法均是從保護基坑工程的穩(wěn)定出發(fā),屬于強度控制設計范疇�！�

　　4.深基坑技術(shù)未來的發(fā)展

　　1）基坑向著大深度、大面積方向發(fā)展，周邊環(huán)境更加復雜，深基坑開挖與支護的難度愈來愈大。因此，從工期和造價的角度看兩墻合一的逆作法將是今后發(fā)展的主要方向。但逆作法施工受樁承載力的限制很大，采用逆作法時不能采用一柱一樁，而是一柱多樁，增加了成本和施工難度。如何提高單樁承載力，降低沉降，減少中柱樁（中間支承柱），達到一柱一樁，使上部結(jié)構(gòu)施工速度可以放開限制，從而加快進度，縮短總工期，這將成為今后的研究方向。

　　2）土釘支護方案的大量實施，使得噴射混凝土技術(shù)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）目前，在有支護的深基坑工程中，基坑開挖大多以人工挖土為主，效率不高，今后必須大力研究開發(fā)小型、靈活、專用的地下挖土機械，以提高工效，加快施工進度，減少時間效應的影響。

　　4）為了減少基坑變形，通過施加預應力的方法控制變形將逐步被推廣，另外采用深層攪拌或注漿技術(shù)對基坑底部或被動區(qū)土體進行加固，也將成為控制變形的有效手段被推廣。

　　5）為減小基坑工程帶來的環(huán)境效應（如因降水引起的地面附加沉降），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(gòu)筑成止水帷幕。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。

　　6）在軟土地區(qū)，為避免基坑底部隆起，造成支護結(jié)構(gòu)水平位移加大和鄰近建（構(gòu)）筑物下沉，可采用深層攪拌樁或注漿技術(shù)對基坑底部土體進行加固，即提高支護結(jié)構(gòu)被動區(qū)土體的強度的方法。

　　參考文獻：

　　1.余志成，施文華，深基坑支護設計與施工，北京，中國建筑工業(yè)出版社，1999年

　　2．秦四海.深基坑工程優(yōu)化設計[M].北京:地震出版社,1998

　　3.建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范(YB9258-97)，冶金工業(yè)出版社，1998