深基坑支護技術船塢建設中的應用

沈金華

中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200063

深基坑支護技術船塢建設中的應用

沈金華

中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200063

本文結合實際的水利工程項目，研究了深基坑支護技術船塢建設中的應用。在指出深基坑支護方案的分類基礎上，研究了支護方案的選擇并且對深基坑穩定分析方法進行了探索。

深基坑支護；船塢建設；深基坑穩定分析

深基坑支護技術是由于建筑物放在較深的地下空間，基坑需要開挖，但基坑平面以外沒有足夠的空間供放坡之用或此空間內存在鄰近建筑物、地下管線、運輸道路等不允許放坡而只能采用支護結構保護下進行垂直開挖的設計方法和施工技術。

本文結合筆者參與的位于上海市的中船長興造船基地一期工程民船造船區1、2號船塢工程，簡要分析深基坑支護技術船塢基地建設中的應用。

1 工程簡介

為實現成為世界第一造船大國及中船集團成為世界第一大造船集團的宏偉目標，借上海市即將召開2010年世博會的契機，中國船舶工業集團公司（CSSC）將在位于上海市長江口長興島的南岸規劃建造世界最大的造船基地。

造船基地一期工程將主要用于江南造船（集團）有限責任公司的搬遷。其中規劃民品至2015年實現年造船能力450萬載重噸，工程主要圍繞4座大型造船塢展開，其中1、2號塢并列布置，位于工程區內的上游，3、4號塢并列布置，位于工程區內的下游，距1、2號塢約2km。按照總體建設計劃，1、2號船塢區為工程的1號線，1、2號造船塢及其配套工程，包括1、2號塢主體結構、水泵房、船塢圍堰、吊車道以及船塢區的變電站等。

本工程的二座船塢均為軟土地基上的特大型造船塢，船塢主體采用設排水減壓的輕型分離式結構；塢口主體為樁基上的現澆整體“U”型鋼筋砼結構；水泵房為樁基上的地下箱型基礎結構。塢口施工不設大圍堰，采用鋼板樁水上基坑圍護的施工方案。

2 深基坑支護技術船塢建設中的應用

2.1 深基坑支護方案選擇

基坑開挖的施工工藝一般有兩種: 放坡開挖(無支護開挖)和在支護結構保護下開挖(有支護開挖)。前者既簡單又經濟，在空曠地區或周圍環境允許時能保證邊坡穩定的條件，應優先選用。

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、優點和缺點；另一方面要根據工程周圍環境、主體工程地下結構型式、工程地質和水文地質情況，本著經濟合理、安全可靠的原則進行選擇。

2.1.1 基礎資料收集

為了選擇合適的支護結構和合理地組織施工，需要對影響基坑支護結構設計和施工的基礎資料，全面地進行收集，并加以深入了解和分析。主要是收集3方面的資料：工程地質和水文地質資料;場地周圍環境及地下管線狀況;地下結構設計資料。

2.1.2 支護方案的選擇

收集資料完成后，就根據各種支護結構的特點選擇支護方案。一般初選兩個以上方案進行費用估算，從技術經濟角度綜合考慮，最終選定安全可靠、經濟合理的支護形式。由于深基坑施工的特殊性，施工過程中存在大量的不可預見因素，這些因素都從不同的角度對基坑的施工設計提出較高的要求，從而增加基坑工程的施工措施，影響基坑工程的費用，因此選擇支護形式時應綜合考慮以下幾個方面：

第一，基坑工程的設計施工首先要求確保安全，方便施工，同時盡可能降低工程費用。基坑支護是基礎施工中一項臨時措施，不是永久性設施，因此設計的安全度不同于永久工程。但另一方面，深基坑施工和土方開挖，其難度和風險都很大，如無足夠的安全保證，其后果較為復雜和嚴重。

第二，基坑支護是為基礎施工服務的，因此在滿足安全原則下，又要強調盡量方便土方開挖和地下室工程施工，使綜合施工費用最低。要解決好這個問題，關鍵是選擇好支護方案，設計前應進行多方案比較，在安全和現場條件允許下，僅可能采用自立式支護、拉錨式支護、水平拱圈支護、錨桿支護或以上支護與內支撐結合等方案，避免采用井格式支撐等密布復雜的支撐形式。

2.2 基坑支護的設計與施工內容

基坑支護設計中首要任務就是選擇合適支護型式，然后進行支護結構的計算分析，根據計算分析進行支護結構的設計，包括結構截面、支撐或錨桿尺寸、入土深度等。

2.2.1 整體穩定性分析

采用圓弧滑動法驗算支護結構和地基的整體抗滑動穩定性時，應注意支護結構一般有內支撐或外錨拉結構，墻面垂直的特點，不同于邊坡穩定驗算的圓弧滑動，滑動面的圓心一般在擋墻上方，靠坑內側附近，通過試算確定最危險的滑動面和最小安全系數。考慮內支撐作用時，通常不會發生整體穩定破壞，因此，對支護結構，只設一道支撐時，需驗算整體滑動，對設置多道內支撐時可不作驗算。

2.2.2 基底抗隆起穩定性分析

基底抗隆起穩定性分析具有保證基坑穩定和控制變形的重要意義，同時，由于基底抗隆起穩定性支護墻體入土深度有著直接關系，因此確定合適的墻體入土深度就十分重要，既要保證不發生基底隆起，又要保證穩定的基礎上盡量減小墻體入土深度。

基底抗隆起穩定驗算方法較多，常用的方法有:太沙基、隆起驗算法、計及墻體抵抗彎矩的圓弧滑動面抗隆起法。

2.2.3 抗管涌和抗承壓水驗算

在地下位移較高地區基坑開挖以后，地下水形成水頭差，使地下水由高處向低處滲流。當滲流力較大時，就有可能造成基坑底部的滲流或管涌穩定性，故應進行抗管涌驗算。當基坑不透水層較薄，上覆土重不足以抵抗下部水壓時，基底就會隆起破壞，墻體就會失穩，故應進行抗承壓水驗算。

3 結論

作者從事工程施工多年，相信在未來的時間內仍可能遇到關于深基坑支護問題。保證深基坑開挖安全可靠和經濟合理，并進行技術改革、創新，對未來工作都具有重要的指導意義。目前基坑支護技術在我國尚處于發展階段，對支護結構的計算方法尚未完全統一，因此深基坑支護問題的研究將是長期的、充滿活力的。

[1]楊光華，陸培炎.考慮施工過程的多撐或多錨式地下連續墻的增量計算法.廣東水利水電科學研究所，1993.

[2]陸海平.建筑工程施工新技術.上海：上?？萍汲霭嫔?，1997.

[3]黃熙齡.高層建筑地下結構及基坑支護.北京：宇航出版社，1994.

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1674-6708（2010）23-0149-02