建筑基坑支護技術的應用研究

【摘 要】近年來，隨著國內外大量高層建筑的建造，基坑深度不斷加深，規模和復雜程度不斷加大，基坑支護已成為高、大建筑中的一個非常大的課題，建筑基坑支護的安全性也成為施工人員十分關注的熱點問題。

本文對基坑支護類型、基坑工程水效應和支護設計計算進行了分析，并對存在的問題提出了建議。

【關鍵詞】深基坑；支護；類型；建議

建筑基坑支護設計與施工技術是一門從實踐中發展起來的技術，它涉及土力學中典型的強度、穩定及變形問題，還涉及土與支護結構共同作用問題、基坑中的時空效應問題以及結構計算問題等。幾十年來，隨著國內外大量高層建筑的建造，基坑深度不斷加深，規模和復雜程度不斷加大，基坑支護已成為高、大建筑中的一個非常大的課題，建筑基坑支護的安全性也成為施工人員十分關注的熱點問題。

1、基坑支護類型

1.1自立式支護

這種支護型式的優點是基坑內無支撐，便于機械化挖土和地下室工程施工，其缺點是支護樁頂水平位移較大，當坑深較大或地質條件較差時，工程造價較高。一般都用在地質條件較好的場地；若存在厚軟土層，采用此支護型式的，其基坑深度一般不大于6.0m。

1.2 排樁內支撐支護

排樁大多為沖、鉆孔灌注樁（樁徑Ф800～1200）；個別工程采用地下連續墻或預應力管樁。內支撐系統根據平面形狀有角撐式、角撐對撐式、水平拱圈式等多種布置方式；水平拱圈支撐發揮混凝土抗壓強度高，抗拉強度低的特點，既經濟又可提供較大的施工空間。豎向大多為單道內支撐，也有兩道內支撐。支撐材料有鋼梁和鋼筋混凝土梁兩種。

1.3 樁錨支護

這種支護方式主要適用于場地土層性能較好或軟土層較薄的場地。對基坑深度較大的工程，巖土錨桿的一些參數如下：與水平夾角在15°～40°之間；長在35m 以內；設計軸向抗拔力一般小于600kN；錨筋材料有鋼筋或3～4 條鋼鉸線；大多采用二次高壓注漿工藝，第二次注漿壓力一般大于2MPa。

1.4 噴錨支護

噴錨或土釘墻支護是錨桿、鋼絲網、噴射混凝土相結合的聯合支護型式。適用于地下水位以上或經人工降水后的人工填土、粘性土和弱膠結砂土。常用在單層地下室、且淤泥較薄、地下水較少的基坑。但不適用于含水豐富的粉細砂層、砂礫卵石層，不能用于自穩能力極差的厚淤泥層，基坑深度不宜大于12m。

1.5 組合型支護

當基坑內有幾種深度、或者土層分布變化較大、或者基坑各側的環境條件有較大差別時，可因地制宜地采用不同的組合支護方式，以充分發揮各種材料及支護結構類型的優越性，降低工程造價。

2、深基坑支護施工時應注意的問題

基坑支護工程方案的實施內容主要包括支護的設計和施工工藝?；又ёo設計與施工要綜合考慮工程地質與水文條件、基礎類型、基坑開挖深度、降排水條件、周邊環境、基坑周邊荷載、施工季節、支護結構使用期限等因素。基坑支護施工控制的關鍵是基坑的穩定性、地面變形及地下水的控制、防止基坑隆起、管涌與流砂等險情，并要根據地質、環境因素的變化適時地調整支護方案。在進行深基坑支護的設計和施工時應注意以下幾點。

2.1在城市中，對環保要求較高，選擇支護體系時，要考慮到支護工程施工產生的振動，噪音、泥漿、化學漿液等對城市環境的影響。

2.2注意周邊陳舊民居。施工場地周圍的老舊建筑物一般存在室內墻面、平面及外立面的不同程度的開裂、滲漏等損壞現象，主要考慮深基坑施工對周圍環境溫度、材料收縮變形以及房屋沉降變性等的影響。

2.3高層建筑一般位于城市中心，建筑場地周圍建筑物密集，地下管線較多，限制了基坑的施工，往往需要垂直開挖，而在開挖中應考慮邊坡側移和地面沉降對周圍建筑物和地下設施安全構成的潛在威脅。

2.4一般情況下深基坑的施工場地比較狹小。有時工期有比較緊。所以深基坑施工時要注意綜合考慮施工場地的局限性合理安排施工流程，要注意施工過程的環保工程。

3、基坑支護的設計注意事項

3.1轉變傳統的基坑支護的設計理念

目前，對于深基坑支護結構的設計，至今仍沒找到一種精確的計算方法，多數是處于摸索和探討階段，國內也沒有統一的支護結構設計規范。所以深基坑支護結構的設計應徹底改變傳統的設計觀念，逐步建立以施工監測為主導的信息反饋動態設計體系。

3.2建立變形控制的新工程設計方法

在建立新的變形控制設計法時，應著重研究支護結構變形控制的標準、空間效應轉化為平面應變和地面超載的確定及其對支護結構的影響等。

3.3重視支護結構的試驗研究。

正確的理論必須建立在大量試驗研究的基礎之上。但是，在深基坑支護結構方面，我國至今尚未進行科學系統的試驗研究。而在深基坑支護工程現場施工過程卻積累了大料的技術資料，卻缺少科學的測試數據，無法進行抖學分析。不能上升到理論的高度，這是一個很大的遺憾。

3.4 探索新的支護結構的計算思路

深基坑支護結構正在向著綜合性方向發展，即受力結構與水結構相結合、臨時支護結構與永久支護結構相結合、基坑開挖方式與支護結構型式相結合。這幾種結合必然使支護結構受力復雜。尋求新的計算思路，是發展深基坑支護施工技術所要求的。

4、深基坑支護設計計算

基坑支護設計必須滿足安全性、經濟性和可行性這三項基本要求。設計的基本原則是在滿足安全與技術可行的前提下，盡量節省工程造價。在基坑支護設計中，首先應滿足支護結構的強度要求，然后，根據基坑周邊環境的復雜程度進行變形控制。基坑各側環境不同，其變形控制值也應相應變化，避免由于支護結構變形過大，造成周邊建（構）筑物、地下管線破壞。

4.1 巖土層計算指標的選用

基坑支護設計首先遇到的是巖土層抗剪強度c 值的選取。如何根據場地的工程地質資料，以及基坑工程特點和采用的計算理論來選用合適的抗剪強度指標是至關重要的。

不同的試驗方法，得出的抗剪強度指標差別很大。目前，確定抗剪強度指標的方法主要有：①直剪試驗的快剪和固結快剪，②三軸試驗，③原位測試的十字板剪切試驗。

4.2 土壓力計算

基坑支護結構土壓力計算大多以朗肯土壓力和庫倫土壓力理論為基礎。用的更多的是朗肯土壓力理論。有的采用土壓力三角形分布簡圖；有的采用梯形簡圖。墻或樁頂發生很小位移時，主動土壓力即可發揮出來，而被動土壓力充分發揮時需有大得多的位移，這往往是實際工程所不允許的；對于懸臂式和單層支撐（或單錨式）支護，開挖過程中一般都能達到主動土壓力極限狀態；而對多層支撐（或多層拉錨）式，其土壓力比較復雜，墻或樁位移產生拱效應，從而在挖方以下的土壓力減小，在支撐附近側壓力增大，此外，側壓力還與支撐是否施加預載及支撐剛度有關，故對于排樁懸臂式支護，一般采用三角形簡圖，但被動土壓力需作一定折減，以減小排樁的水平變位；當用等值梁法計算排樁內支撐支護、排樁錨拉支護時，可選用梯形簡圖。對軟土、沖洪積粘性土、殘積粘性土等滲透性能較差的土層，采用水土合算；而對于砂層和雜填土等滲透性良好土層，采用水土分算。

5、結束語

綜上所述，深基坑工程項目越來越多，基坑開挖深度也越來越深。由于基坑周邊地面建筑和地下設施密集，且地質條件復雜多變，深基坑支護的難度也越來越大，造成經濟損失和不良社會影響。因此，研究適用地質條件的新深基坑支護技術是必要的。

參考文獻：

[1]陳祖煜.土坡穩定分析通用條分法及其改進[J].巖土工程學報，1983（4）：13-29.