淺談基坑支護技術的發展進程

鄭新秀 王澤旺

（福建省建筑科學研究院 福州 350025）

淺談基坑支護技術的發展進程

鄭新秀 王澤旺

（福建省建筑科學研究院 福州 350025）

改革開放以前，基坑開挖規模較小，開挖深度較淺，通常均可采用放坡開挖，或用少量鋼板樁進行臨時性支護。隨著城市建設的發展，地下空間的開發和利用成為了一種必然趨勢，單個基坑的開挖面積越來越大，開挖深度也越來越深，而且，這些深大基坑慢慢伴隨著密集的建筑群，場地的限制性導致采用以往的簡單措施已經難以保護地下主體結構施工和基坑周邊環境的安全，為此，基坑支護的技術便慢慢發展起來。

基坑支護、淺基坑、深基坑、支護結構

早期的的基坑支護只是作為施工單位進行地下工程的施工而采取的一項臨時性輔助措施，隨著基坑支護規模和深度的增加，基坑工程越來越復雜，支護技術已經涵蓋基坑工程的勘察、設計、施工、檢測與監測，周邊環境保護，地下水的控制和土方開挖等一系列技術內容。89年以前，高層建筑較少，基坑開挖深度較淺，所以主要采取放坡支護或者懸臂式支護。89年后，隨著國家的建設發展，對高層建筑的需求也增多，地下水一般為2-3層，基坑深度也隨之增加，按以前的做法難以滿足要求也不經濟，所以多為地下連續墻樁錨支護或者墻錨排樁支護為主。但隨著城市的迅猛發展，我們對支護的要求越來越高，并且還要節約支護成本，于是在93年以后，就陸續出現了各種土釘和土釘墻加預應力錨索綜合技術。而近年來，逆作法施工在基坑支護中得到廣泛的應用，它是施工多層地下室或多層地下結構的有效方法。目前，采用理論導向，經驗判斷和實測定量相結合的方法進行基坑支護方案選擇和設計決策，越來越受到工程實踐的認可和重視。

1.基坑工程的特點

首先，基坑支護通常是作為臨時性結構，與永久性結構相比安全儲備較小，風險相對較大；其次，基坑工程與周邊環境一種相互影響和相互制約的關系，周邊環境越復雜，對支護的要求就越高，同樣，基坑規模越大，挖深越深，對周邊環境的影響就越大；而且，基坑工程的每一個工況對支護結構具有不同的要求，支護設計應根據施工工況的要求進行；再有，支護設計計算理論因受到很多不確定因素的影響，至今還很不完善，理論計算結果和實測結果在大多數情況下是不吻合的。

建筑深基坑支護的發展

一般將深基坑定義為：底面積在27平方米以內，且底長邊小于三倍短邊，開挖深度超過5米（含5米）或地下室三層以上（含三層），或深度雖未超過5米，但地質條件和周圍環境及地下管線特別復雜的工程。

隨著建筑高層的增加，基礎埋深也隨之不斷增加。尤其是進入89年代后，出現了眾多超高層建筑，地下埋深達20多米，各種深基坑支護的結構型式與施工工藝不斷產生。對于建筑物深基坑支護結構的選型，建筑物地基土的類型、地下水位的高低、土的物理力學性質指標及周邊環境等，都會對其產生重大的影響。支護結構型式選擇合理，就能做到安全可靠，能帶來可觀的經濟與社會效益；如果選擇不當，便會危及周圍環境，造成嚴重的后果。可見支護結構型式的優化選擇是深基坑支護技術發展的必然趨勢。

常見的深基坑支護方法有：不同材料的排樁類、排樁加錨桿類、錨桿、土釘墻、地下連續墻等。

首先，土釘墻是20世紀70年代發展起來用于主體開挖和邊坡穩定的一種支護結構，由隨基坑開挖分層設置的，縱橫向密布的土釘群，噴射混凝土面層及原位土體組成。是一種經濟、簡便、快速、不需要大型施工設備的基坑支護形式。但在應用過程中，由于土釘墻固有的一些缺陷，在一些基坑支護工程中，需要和其他構件聯合使用。土釘墻與預應力錨桿，微型樁，旋噴樁，攪拌樁中的一種或多種組成的復合型支護形式，又稱為復合土釘墻。其中，土釘墻，止水帷幕和預應力錨桿是最廣泛應用的一種支護方式。土釘墻的使用受到地下水位，水量的限制，如果環境不允許降水，就要使用止水帷幕，而土釘墻與止水帷幕的組合對周圍環境提出的較為嚴格的變形要求可能又無法滿足，這時需要采用預應力錨桿限制土釘墻的位移。這種方式能滿足大多數實際工程的需要。其次，地下連續墻開挖技術起源于歐洲。它是根據打井和石油鉆井使用泥漿和水下澆注混凝土的方法而發展起來的，1950年在意大利米蘭首先采用了護壁泥漿地下連續墻施工，20世紀 50～60年代該項技術在西方發達國家及前蘇聯得到推廣，成為地下工程和深基礎施工中有效的技術。它的結構剛度大，整體性好，具有良好的抗滲能力，坑內降水對坑外的影響也較小，同時，又具有良好的耐久性，配合逆作法施工，墻體也可作為地下室外墻，實現“兩墻合一”。再次，自1912 年,德國謝列茲礦最先采用錨桿支護井下巷道以來,錨桿支護以其結構簡單，施工方便、成本低和對工程適應性強等特點，在土木工程（包括采礦工程）中得到了廣泛應用。它具有強度高，性能好，運輸方便等優點。隨著錨桿技術的發展，鋼絞線錨桿又可細分為多種類型，最常用的是拉力型預應力錨桿。而壓力型錨桿還可實現鋼絞線回收技術，適應越來越引起人們關注的環境保護的要求。最后，排樁支護的基本概念是以單排或雙排鋼筋混凝土灌注樁做為邊坡支護結構。它是我國應用較多的一種支護形式。具有施工簡單，容易操作等特點，多用于不超過15m深的基坑。排樁支護是在排樁擋墻上面澆筑砼圈梁，根據工程特點可分為懸壁式支護結構，拉錨式支護結構，內支撐式支護結構和錨桿式支護結構。它的剛度大，抗彎能力強，變形較小，當工程樁位灌注樁時，也可以同步施工。

當基坑較大且深，變形要求比較嚴格，現如今我們出于經濟考慮，亦可以采用復合支護的形式。即在利用支擋式支護和加固式支護的前提下，與錨索，錨桿，鋼管樁等具有支護作用的其他支護方式相結合，能保證支護的安全能更上一層樓。

3.基坑支護結構的選型通則

支護結構通常有兩種情況，一種情況是在大多數基坑工程中，基坑支護結構是屬于地下工程施工過程中作為臨時性結構設置的，完工后即失去作用。另一種情況是基坑支護結構在地下工程施工期間起支護作用，在建筑完成后正常使用期間作為建筑物的永久性構建繼續使用。我們先針對一般情況，基坑支護工程是臨時性工程，因此安全與經濟的平衡尤為重要，不能為了安全而忽略經濟，更不能為了經濟二忽略安全。基坑工程一般位于城市中，地質條件與周邊環境都比較復雜，有各種建筑物、道路、管線等，一旦失事就會造成生命和財產的重大損失，影響人們正常生活。

因此，在支護結構選型時，應在了解上述各類支護結構性能的同時，綜合考慮基坑深度、土的性狀及其地下水條件、基坑周邊環境對基坑變形的承受能力及其支護結構一旦失效可能產生的后果、主體地下結構及其基礎形式、基坑平面尺寸及其形狀、支護結構施工的可行性、施工場地條件及其施工季節、經濟指標、環保性能和施工工期等諸多因素。

4.結束語

社會在向前發展，時代也在不斷進步，各行各業都以新的形象展現在新的時代。如果人們暫時沒有上天入地的打算，基坑支護就能保證歷久彌新。

在建筑行業里敢于創新，重于實踐。只有不斷提高創新能力，才能立于不敗之地。除了創新，實踐也很重要。有了新的工程技術，不去實踐，也只是紙上談兵，毫無實際意義。從簡單的放坡到現在的逆作法施工，歷史的進程證明了人們能充分發揮自己想象力的同時，努力做到與實際相結合，使已有的技術越發純熟，新技術又能應用在一些大的，需要創新的實際工程當中。最終成為行業里燦爛的遺產！

[1]李克明.常用基坑支護類型及選用的探討研究.遼寧冶金基礎工程研究院.2011（17）；

[2]柳建國，程良荃.北京地區基坑支護技術的發展與工程實踐.中冶集團建筑研究總院.2009.4；

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1007-6344（2016）03-0321-01

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