基坑開挖及支護措施概述

鹿 杰

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

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基坑開挖及支護措施概述

鹿 杰

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

介紹了建筑工程基坑開挖的原則及處理技術，闡述了目前常用的基坑防護措施，并分析了各種防護方式的適用性和特異性，有助于在確保基坑工程安全性的基礎上，選擇出經濟適宜的基坑支護形式。

基坑，邊坡，支護方式，圍護結構

1 基坑開挖

1.1 開挖原則

開挖方案是根據支護方案、降水排水措施和場地實際情況綜合來確定的。為了防止雨水或其他滲水進入基坑，需在基坑周圍合理設置排水溝，同時為了預防基坑積水，基坑內也應設置排水溝和集水坑；對于放坡開挖，需在坡頂坡面也采取排水措施。

對于軟土地基，基坑開挖必須進行分層分塊開挖，每塊開挖后需要進行基坑支護，支護方式的選擇和應用需要進行專項設計。在進行支護的基坑內開挖，還需要防止開挖機械與支護、排水設備發生碰撞，防止擾動原狀土。

1.2 應急處理

由于地下情況未知性較大，所以根據已有的勘察設計資料在施工現場出現不一致的情況后，應立即采取措施，不得繼續開挖。常見的情況有：圍護結構出現損傷性變形異響、支撐體系內力突變、止水結構破損漏水、裸露基坑坑底土質發現明顯異常或者基坑邊坡失穩。

2 基坑防護

2.1 基坑邊坡失穩

對于基坑工程，邊坡的穩定性決定著整個工作成敗，所以在現代施工中，尤其是深基坑施工，對于邊坡的支護尤為重要。基坑邊坡之所以會出現失穩，主要是基坑邊坡的土體由于自身重力或者外力作用產生的剪力大于土體自身的抗剪強度，還有就是施工不當引起的失穩，都要引起足夠的重視。引起這些問題的原因主要有：沒有按照設計進行基坑開挖、坑頂堆載過大、坑邊運輸設備擾動、基坑降水設備失效、基坑暴露時間過長導致土體力學性能降低。

2.2 基坑放坡

基坑的安全重要指標就是放坡，對于場地基坑較淺的可采用一級放坡，對于基坑較深的，常常采用分級放坡，當采用分級放坡時，應控制分級過渡平臺寬度，對于巖石邊坡，平臺寬度不小于500 mm；對于土質邊坡，平臺寬度不小于1 m，并且上下級坡度應保證下級緩于上級。根據場地周圍相鄰建筑物間的影響，基坑可采用全深度放坡或一部分深度放坡，并控制分級坡度，同時對于局部邊坡需進行支護和保護。邊坡的設計也應充分考慮雨水的影響，當地下水對邊坡穩定造成影響時，應及時采取降水措施，比如旋噴樁、攪拌樁等截水措施。對于類似地下管廊或地鐵車站這樣的構筑物，需要長度很長的深基坑，這類基坑只需考慮縱向放坡即可，縱向邊坡起到防止滑坡和土方運輸作用。這樣長度較大的縱向邊坡，應在開挖過程中控制漸變和橫向支撐，防止縱坡塌陷失穩。

2.3 邊坡的防護

邊坡的坡度取決于該土層的力學性能，對于不同土質的過渡層，應設置不同的邊坡坡度或臺階。基坑和邊坡的干燥，是土層力學性能的保證。對于場地受到周圍建筑的影響而不能控制坡度時，可在坡面布置土釘或掛金屬網噴混凝土，但這些防護措施為最簡單的類型，不可作為長久防護。對于邊坡堆載要嚴格按照設計要求為上限，控制基坑周邊運輸車輛的路網，防止外力破壞邊坡。在基坑開挖過程中，嚴禁挖反坡，對于預計暴露時間較長的基坑，必須采取防灌水防暴曬措施。在整個基坑施工周期過程中，需要嚴密監測邊坡位移，如發現數據有突變，應及時采取降低坡度或卸荷等措施。對于大開挖放坡的基坑，應進行坡腳、坡面的保護，常采用堆放沙袋、掛金屬網噴混凝土和水泥砂漿抹面等措施。

2.4 深基坑圍護體系

隨著社會的發展，高層建筑、大型復雜工程和地下工程的興建，往往需要建筑基坑很深，加之周圍環境的緊張，使得自然放坡成為奢望，在當代施工工藝大革新的背景下，深基坑支護形式層出不窮，有柱列式、重力式擋墻、土錨桿、板柱式、逆作法、沉井等方法。每種方法都有自己的適用性和特異性，合理的選擇支護方式是一個建筑工程順利施工的根本保障。

1)支護方式。常用的支護方式有以下幾種：

樁板式墻板式樁：對于黏性土、細小砂卵石土層，并且距離附近居民樓較遠的基坑，在開挖前期，用沖擊式打樁機將H型鋼垂直插入基坑周邊土體來加強邊坡安全，H型鋼間距在1.5 m左右，開挖深度不宜超過6 m，且地下水對基坑影響小的地基適用，此法造價低，工期短。

鋼板樁：采用成品型鋼，利用機械液壓施力，樁與樁之間緊密連接，可反復使用。但由于整體剛度小，變形不好控制，往往需設置多道支撐共同受力。止水時間短，易漏水。

板式鋼管樁：剛度強于鋼板樁，在軟弱土層中可開挖很深，不易防水，故需要有防水措施。

預制混凝土板樁：材料形式為混凝土，導致自重大，起吊需要大型設備配合，止水性差。常適用于10 m深度以內的基坑。

灌注樁：剛度較預制管樁更大，可采用機械挖孔，泥漿護壁，施工現場對周圍環境影響小，適合深基坑，止水性差。

地下連續墻：適用于所有地層，但造價高，不可反復使用。強度大，變形小，止水隔水性能好，經常和結構主體一起施工并且作為主體的一部分。

SMW工法樁：是一種新興的基坑支護樁體，是在基坑周邊土體注入水泥類混合液攪拌而形成的擋土墻，再利用機械在擋土墻內插入型鋼，使水泥土和型鋼共同發揮作用，具有強度大、止水性能好的特性，型鋼可以反復使用，進而降低了施工成本。

水泥土攪拌樁擋墻：無需支撐，止水性好，但墻體剛度低，變形大。

2)支撐體系。基坑支護的主體是土內樁擋墻，用于承受豎向力和土體側推力，但是樁體穩定整體性就靠支撐系統來保證，工程中常用的支撐形式有型鋼支撐、鋼管支撐、鋼筋混凝土支撐等。支撐體系承受圍護樁體所傳遞的土壓力。支撐體系由圍檁、支撐及角撐、立柱、軸力傳感器、支撐體系監測監控裝置等固定件構成。

2.5 基坑變形控制

基坑變形是圍護結構失效的先兆，常表現為基坑周圍土層移動、圍護墻體頂端的水平位移、圍護樁體的豎向變形、基坑底部土體的隆起和地表的沉陷。為了有效的控制基坑變形，對于圍護結構需要增加支撐的剛度和圍護結構的入土深度。

3 結語

本文主要描述了基坑的常見類型和常用的支護方式，進一步論述了每種支護方式的適用性和特異性。一個基坑工程的安全涉及到整個項目的順利運行。所以對待不同的地質情況，需要慎重的選擇支護方式，首先是安全，其次是可以節省造價。

[1] JGJ 118—2011，凍土地區建筑地基基礎設計規范[S].

[2] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規范[S].

[4] ISBN 978-7-111-49204-7，市政公用工程管理與實務(輔導系列用書)[Z].

Overview on foundation excavation and supporting measures

Lu Jie

(Shanxi Academy of Building Design, Taiyuan 030013, China)

The paper introduces building engineering foundation excavation principles and processing technologies, describes common foundation protecting measures, and analyzes adaptability and specificity of various supporting forms, which will be good for selecting economic and suitable foundation support forms on the basis of guaranteeing the foundation engineering safety.

foundation, slope, supporting form, enclosure structure

1009-6825(2016)30-0092-02

2016-08-17

鹿 杰(1984- )，男，助理工程師

TU463

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