深基坑支護結構設計分析

劉利艷

摘 要：近年來建設行業發展的速度較快，建筑施工技術也得以較快的發展起來，深基坑施工作為建筑施工中非常重要的一項工作，其不僅具有復雜性，而且對技術要求也較高。所以需要對深基坑支護結構進行合理設計，確保其工程進度、質量和造價都能達到預期的標準。文中從深基坑支護方案設計要點入手，對深基坑支護結構類型進行了分析，并進一步對深基坑支護結構中技術難點進行了具體闡述。

關鍵詞：深基坑支護；設計要點；結構類型；技術難點

1 深基坑支護方案設計要點

在深基坑支護施工中，由于對其影響因素較多，所以需要在設計方案上要進行詳細的設計，明確的確定圍護結構形式、支撐和錨固系統、地下水控制及深基坑檢測等多方面的問題，確保深基坑支護方案的合理性。

1.1 影響深基坑支護方案確定的主要因素

在進行深基坑支護結構設計時，對其方案帶來影響的因素較多，不僅需要受到深基坑所處場地的土層及土質物理學性質的影響，同時還會受到周邊管線及臨近建筑物的影響，地下水的分布及水位的高也會對深基坑支護方案的設計帶來一定的影響，另外還要在方案設計時充分的考慮到深基坑的形狀、主建筑物的位置、基坑深度、造價、工期及施工難度等多方面的因素，一旦在方案設計時考慮不周全，則極易給工程施工帶來較大的影響。

1.2 深基坑工程總體方案主要有順作法、逆作法、順逆結合法

在深基坑工程施工中，順作法是較為傳統的施工方法，而且其施工工藝也較為成熟，支護結構和主體結構也較為獨立，施工具有較好的便捷性。而逆作法是近幾年才開始應用的施工方法，其主要以地下室樓層梁板作為支撐，其支護結構和主體結構處于結合的狀態，施工難度較大，但經濟性較好。目前在一些施工中，通常會將順作法和逆作法有效的結合起來，利用中心位置順作，而周邊逆作的方式，充分的發揮這兩種施工方法的優點，對推動深基坑支護技術的發展起到了積極的作用。

目前在深基坑工程施工時，通常利用排樁和地下連續墻來作為圍護結構，這兩種圍護結構都處具自身的優勢。排樁多以混凝土灌注樁為主，不僅施工簡單，而且能夠靈活進行布置，成本較低。地下連續墻具有較好的整體性，防水性能也較好，但由于其工藝復雜，入巖難度較大，工程造價一直居高不下。

另外就是深基坑的錨固系統，經常使用內支撐和錨桿來進行施工，內支撐雖然能夠起到有效抑制變形的作用，而且也不需要侵入周邊的地下空間，但在施工完成后則需要拆除掉，費工費力，經濟性較差。錨桿相對于內支撐相比，其不僅具有較好的經濟性，而且能夠提供較大的空間，便于深基坑工程土方的開挖和地下結構的施工，但其由于需要侵入到周邊的土體，所以對變形能力控制較弱。

2 深基坑支護結構類型

2.1 懸臂式支護結構

是指不加任何支撐或錨，只靠嵌入基坑底下一定深度的巖土體平衡上部土體的主動土壓力、地面荷載以及水壓力的支護結構。有地下連續墻、排樁結構。就該種支護結構而言，其嵌入深度極為關鍵。但是因為基坑底以上部分呈懸臂狀態，不具有任何支點作用，樁頂位移及構件彎矩值相對較大，對支護結構構件有很高的要求。所以，該種結構應用廣泛于基坑深度較小、土質條件較好以及對基坑水平位移要求不高的基坑。

2.2 內支撐結構

其結構形式由內支撐系統和擋土結構組成。內支撐為擋土結構的穩定提供足夠的支撐力，對兩端圍護結構上所承受的側壓力加以平衡，一般鋼筋混凝土支撐和鋼支撐應用較為普遍。擋土結構主要承受基坑開挖所產生的水壓力和土壓力，通常采取排樁和地下連續墻結構。內支撐結構形式廣泛應用于市政工程施工中。

2.3 拉錨式支護結構

其結構形式由擋土結構和外拉系統組成。外拉結構可分為兩種：錨桿（索）支護結構和地面拉錨支護結構。錨桿（索）支護是由擋土結構及錨固于基坑滑動面以外的穩定土體的錨桿（索）組成。地面拉錨支護結構由擋土結構、拉桿（索）和錨固體組成。常用于深度及規模不大的基坑。

2.4 土釘墻支護結構

又叫土釘支護技術，是在原位土中密集設置土釘，并在土邊坡表面構筑鋼絲網噴射混凝土面層，支護邊坡或邊壁主要借助面層、土釘以及原位土體三者的共同作用。同時，土釘墻體構成了一個就地加固的類似重力式擋土結構。相較于已有各種支護方法，土釘墻支護結構具有更大的優勢，廣泛應用于國內外的邊坡加固與基坑支護中。

2.5 復合式支護結構

復合式支護結構就是由地下連續墻、排樁、預應力錨桿、土釘及噴射混凝土等組合形成的綜合性支護結構。在綜合運用各種支護優點的基礎上，復合式支護結構工程造價低，社會經濟效益顯著，但由于綜合了各種支護結構，要求設計和施工要有較高水平。

3 深基坑支護設計中技術難點分析

3.1 支護結構側向土壓力的計算

支護結構的計算，首先是土壓力的取值問題。目前國內普遍采用古典的朗肯土壓力理論，且假定支護結構是豎直的，土壓力的作用方向水平，墻背光滑，不計土體對支護體的摩阻力。朗肯土壓力理論用到支護結構計算上時，由于該理論的主動土壓力和被動力土壓力是建立在極限平衡狀態概念的基礎上。在實際工程中，由于支護結構常常不允許產生達到被動極限平衡狀態時所需要的位移，實際的被動土壓力一般均低于被動極限值。因此，在進行支護結構計算時，用朗肯土壓力理論計算所得到的被動土壓力是偏大的，使用時需要折減。折減系數的取值與被動區上體的土質和支護結構的型式密切相關，應根據被動區土體的土質和支護結構型式，以及對支護結構位移限制的程度，采用不同的折減系數。

3.2 用H.B1um理論計算懸臂式板樁墻支護結構

懸臂式板樁墻支護結構的內力計算，目前多用H.Blum理論來求解。此理論假定坑底出現的被動土壓力近似地發生在彎點下面，并在這部分阻力的中心處（C點）用一個反力Rc來代替，支護樁插入深度t0用X來表示，它必須滿足圍繞C點使∑Hc=0的條件。由于土的阻力是向板樁方向逐漸增加，使用∑Hc=0的等式時會得到一個較小的插入深度，H.Blum建議計算所得的X增加20%，即插入深度t0=u+1.2X。

3.3 土水壓力的計算

長期以來，在對深基坑側上壓力進行計算時，都是以朗肯理論和庫侖理論為基礎，但這兩種理論在使用過程中都存在著一些缺陷，如圍護墻達不到理論中的假設條件，同時還圍護墻的變形也缺乏考慮，理論中的計算依據缺乏科學性。實際開挖的深入越大，則會導致圍護墻的變形和上壓力也會隨著發生變化。而且理論計算方法中，對于深基坑周圍存在的水位差和滲流效應缺乏考慮，這就導致計算出來的土水壓力值的準確性會與實際值之間存在著一定的差距。所以在進行土水壓力時，需要考慮周全，不僅要對土體的應力狀況和路徑進行考慮，同時還要對孔隙水壓力和邊界條件等進行充分的考慮。確保理論計算值與實際值之間相符合。

4 結束語

近年來，深基坑在建筑工程施工中應用的范圍較廣，由于其具有復雜、多變性，所以在施工方案考慮不周，極易導致突發問題發生，給財產和人員安全帶來較大的威脅。所以需要加強對深基坑技術的研究力度，確保技術能夠得以不斷完善，更好的適應當前現代化經濟發展的需求。

參考文獻

[1]黃鏡華.深基坑支護結構設計理論及工程應用[J].科技信息，2009，35.

[2]單虹，深基坑支護結構設計探討[J].城市建設理論研究，2012，12.