淺談深基坑支護結構設計要點

蘇風水

（身份證號：1330011976****4452）

一、深基坑工程的特點

（一）風險大

深基坑支護體系一般是臨時結構，安全儲備較小，具有較大的風險性。深基坑工程施工過程中應進行監測，并應有應急措施。在施工過程中一旦出現險情，需要及時搶險。

（二）深基坑工程具有很強的區域性

如軟粘土地基、黃土地基等工程地質和水文地質條件不同的地基中其差異性很大。同一城市不同區域也有差異。深基坑工程的支護體系設計與施工和土方開挖都要因地制宜，根據本地情況進行，外地的經驗可以借鑒，但不能簡單搬用。

（三）深基坑工程具有很強的個性

深基坑工程的支護體系設計與施工和土方開挖不僅與工程地質水文地質條件有關，還與基坑相鄰建（構）筑物和地下管線的位置、抵御變形的能力、重要性，以及周圍場地條件等有關。有時保護相鄰建（構）筑物和市政設施的安全是深基坑工程設計與施工的關鍵。這就決定了深基坑工程具有很強的個性。

二、深基坑支護結構的類型

（一）鋼板樁支護

鋼板樁應用于建筑深基坑的支護，是一種施工簡單，投資經濟的支護方法。在軟土地區過去應用較多，但由于鋼板樁本身柔性大，因此對基坑支護深度達7 m 以上軟土地層，基坑支護不宜采用鋼板樁支護，除非設置多層支撐或錨拉桿，但應考慮到地下室施工結束后鋼板樁拔除時對周圍地基和地表變形的影響。

（二）地下連續墻

地下連續墻是在泥漿護壁的條件下分槽段構筑的鋼筋混凝土墻體。由于地下連續墻具有整體剛度大和防滲性好，適用于地下水位以下的軟粘土和砂土多種地層條件和復雜的施工環境，尤其是基坑底面以下有深層軟土需將墻體插入很深的情況。

（三）內支撐和錨桿

目前支護結構的內支撐，常用的有鋼結構支撐和鋼筋混凝土結構支撐兩類，鋼結構支撐多用圓鋼管和大規格的型鋼。為減少擋墻的變形，用鋼結構支撐時可用液壓千斤頂施加預應力。鋼筋混凝土支撐是近幾年深基坑施工中發展起來的一種支撐形式，它多用土模或模板隨著挖土逐層現澆，截面尺寸和配筋根據支撐布置和桿件內力大小而定，它剛度大、變形小，能有力地控制擋墻變形和周圍地面的變形，宜用于較深基坑或周圍環境要求較高的地區。

三、深基坑支護結構設計的要點

（一）深基坑支護結構的設計計算

1.靜力平衡法與等值梁法

利用墻前后土壓力的極限平衡條件，求出支護結構的插入深度和結構內力等，從理論上說，首先支護結構前后土壓力是否達到極限狀態是很難確定的，尤其是被動土壓力情況有很大的推測性，實際工程測試已證明了這一點；其次該類方法并未考慮結構與土體變形，而變形對土壓力重分布及結構內力有很大影響，故該類方法正逐漸失去它原有的地位,但對于簡單基坑開挖，靜力平衡法中一些簡化使計算變得簡單，可以憑經驗使用。

2.彈性地基梁的m法及彈塑有限元法

m法的優點是考慮了支護結構與土體的變形,但也有一些問題有待解決，如計算時一般工程的參數m難以通過試驗確定，現有文獻提供的取值范圍各地區差別較大，該參數雖按彈性體來計算變形，物理意義明確，但實際參數m 則是一個反映彈性的綜合指標。工程實踐表明，在軟土中的懸臂樁支護采用m法計算位移與實測位移有很大差異，實測位移值可達計算值的幾倍，這說明樁后土體變形已不再屬于彈性范圍。

（二）深基坑支護結構的設計思路

對于一個支護結構的設計，首先要根據擬建工程的自然地形、地質條件、當地的經驗及技術條件，綜合考慮來選擇一個最適合的設計方案。它應當符合國家的經濟技術方針、政策法規和規范、規定等，且技術先進、安全可靠、造價經濟、施工方便。因此設計首先應是概念設計，重點在于可行性方案的篩選與優化，對支護結構方案的選擇和優化可按以下步驟進行：

1.對于深度不大的基坑支護工程，應首先考慮懸臂式支護結構，該結構主要利用基坑地面以下土體提供的土壓力來維持支護體系平衡，主要結構形式為樁排支護結構和地下連續墻兩類，當邊坡土質較好，地下水位較低時可利用樁排支護結構。

2.地下連續墻因具有良好的抗彎性、防滲性和整體性，且對周圍環境影響較小，對地層條件適應性強，墻體長度可任意調節，適用于各種深度基坑的開挖，同時還可采用逆作法施工，因此被廣泛采用。

3.懸臂式板樁支擋的優點是不需構筑與拆除支撐結構，同時為土方作業和基礎施工提供較自由的操作空間。

（三）深基坑設計中的兩個關鍵問題

1.關于土壓力計算參數問題

重力密度、內磨擦角Ψ、粘聚力C，是計算土壓力時的重要參數，這些參數均是由工程地質勘察所提供的。《工業與民用建筑工程地質勘察規范》T規定了工程地質勘察分為3 個階段：選址勘察、初步勘察、詳細勘察。這3 項勘察是以選址和為建筑物基礎設計與處理提供資料為目的的。目前，人們進行深基坑支護結構設計時所用的土壓力參數也均是來自“詳細勘察”(或初步勘察)報告之中。而“詳細勘察”的布點一般均在建筑物基礎周邊線以內，而深基坑支護結構承受的主動土壓力是來自建筑基礎周邊線以外的土體。

2.關于環梁內的彎矩問題

在應用環梁做深基坑支護時，有的設計按環梁內沒有彎矩只有壓力考慮。按結構力學的理論，環形剛架只有在承受均勻分布的法向力時，環梁內彎矩才為零，(軸向壓力為qr)。但在環梁用于基坑支護時這兩個條件大多不能滿足，一是基坑多為矩形、多邊形，土壓力是沿槽邊長度分布的，每一段環梁所對應的槽邊長度不等。如在矩形槽的角部，單位長度的環梁對應的槽邊長度就較長，因此環梁所受荷載必然是不均勻的。在挖槽時不分層對稱均勻開挖，也會使環梁受力不均。