深基坑支護技術綜述

王義軍（成都市勘察測繪研究院，四川 成都 610072）

深基坑支護技術綜述

王義軍
（成都市勘察測繪研究院，四川 成都 610072）

為保證地下主體結構安全施工，以及基坑周邊環境的安全，對基坑所采用的臨時性支擋、保護、加固及地下水控制的措施，即被稱為基坑支護。近年來，隨著我國經濟的發展和城市化進程的加快，建筑項目正逐漸向著大型化和高度化的方向發展，而隨之而來的是基坑深度也越來越深，且部分基坑邊坡緊鄰建筑物，為確保施工安全，必須做好基坑尤其是深基坑工程的支護設計與選型。本文結合工作實際，從深基坑支護設計的要求出發，并著重就深基坑工程的支護方案設計與選型進行了研究與探索。

深基坑；支護；設計

1 深基坑支護設計的基本原則及要求

深基坑支護的主要目的是保證在巖土開挖和地下結構施工過程中的安全，并確保周圍環境不受到損壞。因此，深基坑支護在設計時，應著重做好以下幾點要求：

1.1 安全性。深基坑工程的支護方案，應當在保證支護結構自身的穩定性、強度以及變形要求的同時，還能夠通過對周圍土體變形的控制，使基坑相鄰建筑物或構筑物不受到破壞，從而保證深基坑工程和周圍環境的安全。

1.2 經濟性。支護方案的設計，在確保支護結構安全、可靠度基礎上，還應當結合工程工期、機械設備、材料、人工以及環境保護等多方面因素進行考慮，以最終確保所設計方案具有較好的經濟性與良好的環境效益。

1.3 便利性。在保證安全性和經濟性的基礎上，深基坑支護方案還應當盡量滿足施工的便利性，以實現工程工期的縮短。

2 深基坑支護結構的類型及設計選型

深基坑支護結構根據其工作原理及支護形式，主要可分為排樁式支護（地下連續墻、鋼板樁、加筋水泥墻等），邊坡穩定式支護（錨噴支護、土釘墻支護等），水泥土墻式支護（高壓旋噴樁、水泥攪拌樁等）這三類。在深基坑支護方案的設計與選型中，應根據安全性、經濟性以及便利性的基本原則以合理選擇相應支護方案。在下表1中，即為這三類支護結構在各種基坑條件下的適宜性。在實際建筑工程中，深基坑支護方案多采用的是復合型支護結構。以較常采用的SMW工法為例，它也被稱為加筋水泥土地下連續墻，是一種在基坑水泥土樁墻中插入型鋼，而制成的復合型支護結構。該支護方案不僅結合了水泥墻止水和型鋼受力的特點，而且具有構造簡單、截面較小、工程造價低、環境污染小等特點，在我國基坑工程尤其是深基坑工程中，得到了廣泛的普及與應用。

表1 支護結構在各種條件下的適宜性

3 常用支護方案的設計與應用

本文著重就深基坑工程中較為常用的土釘墻支護和地下連續墻，這兩種支護方案的設計與應用進行了研究與探索。

3.1 土釘墻支護結構的設計

（1）土釘墻支護結構的概念及特點。土釘墻支護是在基坑邊坡中放置土釘，所形成加筋重力式擋墻。通過開挖設置、注漿等工藝，使土釘形成能承受拉力與剪力的構建，依靠土體與土體之間的摩擦力與粘結力，以起到擋土和加固作用的支護結構。與其它支護結構相比，土釘墻支護結構的主要特點有：土釘與土體能夠形成一個密不可分的整體，通過共同作用，能提高基坑側壁的自穩定性；土釘墻作為一種柔性結構，具備較好的延展性，但是變形控制性較差；土釘墻可分層、分段施工完成，因此施工階段的穩定性較好；土釘墻施工所需場地小，施工設備簡單，施工方便快捷，且噪音較小，適合于平行流水化作業，可縮短工程工期。目前，土釘墻支護結構主要適用于土質或者較軟弱巖層的基坑工程中。（2）土釘墻支護結構設計。①土釘墻可分為單級和多級兩種形式。其中，單級土釘墻結構的高度不宜大于10m，應當控制在6m～8m以內；多級土釘墻的結構的總高度不宜超過18m，在每一級之間應設置寬度約為2m的平臺。②土釘墻屬于重力擋土墻結構，為滿足擋土墻底部寬度對地基承載力的要求，應要求土釘墻的長度不宜低于0.5倍高度，且長度不宜低于3m。根據工程實踐表明，在土釘墻的墻頂部分，其位移情況往往相比墻腳處更大，因此要求土釘墻的長度應適當的加大，以有效約束深基坑邊坡土體的位移問題。③土釘墻之間的設置距離不宜超過2m，通常以0.75m～1.5m為宜。根據工程實測資料表明，土釘墻受承受的壓力沿墻高，分別為中間壓力大而上、下壓力小，因此對于土釘墻中部應當適當加密設計。④土釘墻的錨筋普遍采用直徑為20mm～32mm的鋼筋，如深基坑為較為軟弱的土層，也可采用直徑為42mm的鋼花管。在開挖過程中，還應采取有效的排水方案，可在土釘墻的頂部2m范圍以內，設置一定數量的截水溝和防水封閉層，如果土釘墻為封閉式墻面，還應當在墻面設置一定數量的泄水孔洞。

3.2 地下連續墻的設計

（1）地下連續墻的概念及特點。地下連續墻是利用特殊的挖槽設備，在深基坑地下挖出溝槽，并通過填筑一定材料中所構筑的連續墻體，它主要可用于擋土、截水、防滲等多個功能。根據填筑材料的不同，地下連續墻又主要可分為土質連續墻、混凝土連續墻、鋼筋混凝土連續墻以及組合連續墻等形式。地下連續墻主要適用于基坑深度不小于10m，且土質為軟土或砂土的深基坑工程中。其工藝特點有：施工過程中振動少、噪音低，能極大降低對周圍環境的影響，且對于緊鄰建筑物或地下管線的深基坑工程，也能方便的實現對沉降及變形的很好控制；地下連續墻的整體性好、強度和剛度較大，因此墻體結構與地基的變形度很小，適宜于深基坑支護，也可作為建筑地下主體結構；它作為一種整體連續結構，一般要求現澆墻壁的厚度不得低于60cm，因此鋼筋保護層較大，墻體的抗滲性和耐久性較好；地下連續墻可采用逆作法施工，具有工程造價低、施工工期短和施工安全的特點。（2）地下連續墻的主要設計要點。地下連續墻作為由墻體、支撐以及前后土體共同受力的一個體系，在施工過程中設計或施工問題，容易造成穩定性破壞、基坑底部隆起、管涌或流砂等問題。為保證結構及工程施工安全，針對以上破壞形式，應著重做好地下連續墻以下方面的設計：①確定地下連續墻在施工過程中，以及在工程使用各階段的荷載，主要包括了計算連續墻土壓力荷載、水壓力荷載以及墻體上部的垂直荷載情況。其中，土壓力荷載大小的確定，是保證結構及施工安全的關鍵。②計算并確定地下連續墻的所需入土深度，以滿足墻體地基承載力的需要，從而有效避免基坑隆起、管涌或流砂問題的出現。③進行地下連續墻結構的靜力分析和變形驗算，進行槽段長、寬、高及深度尺寸的驗算及調整，從而保證開挖過程中槽壁的穩定。④進行地下連續墻結構的墻體配筋設計、支撐配筋設計以及截面強度計算。計算地下連續墻的墻頂位移大小和地面沉降值大小，以估算出地下連續墻施工過程中對周圍環境的影響程度，從而對工藝參數進行適當調整。

結語

深基坑工程中支護方案科學、合理的設計與選擇，是影響工程整體質量的關鍵性因素，必須加以高度重視。為此，我們必須根據工程實際特點，做好深基坑工程支護方案的設計選型工作，以保證深基坑工程施工的安全、順利的進行，進而真正實現建筑工程項目在經濟效益與社會效益上的雙豐收。

[1]任濤.淺談深基坑支護方案選擇及質量保障[J].科技創新與應用，2012（04）.

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