土質深基坑的支護方案選用及計算分析

摘" 要：城市建設蓬勃發展、地下空間開發需求持續攀升的背景下，土質深基坑工程的重要性日益凸顯。支護方案的科學抉擇與精準的計算分析，不僅是保障土質深基坑施工安全的關鍵，更是維護周邊環境穩定、有效控制工程成本的核心要素。[A2]"全面且深入地闡述了土質深基坑支護方案的選用原則，涵蓋安全性、經濟性、適用性及可施工性，確保支護方案在保障安全的同時，契合不同工程實際情況。結合具體工程案例，詳細解析從方案確定、結構計算措施，為土質深基坑支護工程提供極具科學性與實用性的參考依據，助力工程安全、高效開展。

關鍵詞：土質深基坑" 支護方案" 土壓力" 支護結構內力

中圖分類號：TU753

Discussion oOn tTh[A3]"e Selection aAnd Calculation Analysis oOf Support Schemes fFor Deep Soil Deep Foundation Pits

CHEN Guangrong "LI Wenxue

China Municipal Engineering ZhongnanCentral South Design and Research Institute Co.， Ltd.， Wuhan， Hubei Province， ，430010 China

Abstract： Against the backdrop of booming urban construction and increasing demand for underground space development， the importance of soil deep excavation engineering is becoming increasingly prominent. The scientific selection and precise calculation analysis of support schemes are not only the key to ensuring the safety of soil deep foundation pit construction， but also the core elements for maintaining the stability of the surrounding environment and effectively controlling engineering costs. The selection principles of soil deep foundation pit support schemes are comprehensively and deeply elaborated， covering safety， economy， applicability， and constructability， ensuring that the support schemes are suitable for different engineering situations while ensuring safety. Based on specific engineering cases， this article provides a detailed analysis of the scheme determination and structural calculation measures， providing highly scientific and practical reference for soil deep foundation pit support engineering， and assisting in the safe and efficient development of the project.

Key Wwords： Soil deep foundation pit; Support plan; Earth Soil pressure; Internal force of supporting structure

隨著城市化的高速發展，城市土地資源愈發緊張，向地下要空間成為必然趨勢。深基坑工程作為地下空間開發的基礎，面臨著諸多挑戰。在土質條件復雜的區域進行深基坑施工時，不僅要應對土體自身的力學特性，還要考慮地下水的影響。同時，周邊密集的建筑物和地下管線，對基坑的變形控制提出了極高要求。一旦支護方案不合理，可能引發基坑坍塌、周邊建筑損壞、地下管線破裂等嚴重事故，造成巨大的經濟損失和社會影響。因此，研究土質深基坑支護方案的選用與計算分析意義重大。

1" 土質深基坑支護方案選用原則

1.1" 安全性原則

支護結構必須要保障有足夠的強度、剛度、穩定性，可以承受一定的土體壓力、水壓力、施工期間的各類荷載，以保證基坑施工期間坑壁不會產生坍塌或滑坡等問題，確保施工人員與周邊環境的安全。在設計支護結構期間，需充分考慮土體物理力學性質、地下水情況、基坑開挖深度與形狀等因素，選用合理的計算模型與安全系數。

1.2" 經濟性原則

針對不同的支護類型造價進行詳細分析、對比，綜合考慮支護結構的材料成本、施工成本、維護成本、工期等因素，選擇經濟性最優的施工方案。同時，也要避免出現過度設計，以免造成不必要的浪費。例如[A4]"：針對一些開挖深度較淺、周邊環境簡單的基坑，可以優選放坡開挖、簡易支護的方式，如土釘墻支護；對于開挖深度較大、周邊環境較為復雜的基坑，則要在確保安全的前提下，通過優化設計降低成本^[1]。

1.3" 適用性原則

根據工程地質條件、水文地質條件、基坑周邊環境、施工條件等綜合選擇支護方案。不同土質條件對支護結構存在不同的適應性。例如[A5]"：針對[A6]"黏性土，較為適用于土釘墻、排樁等支護形式；針對砂性土，考慮到其滲透性較強，可以根據需求采用止水效果更好的地下連續墻或攪拌樁止水帷幕結合排樁的支護形式。

1.4" 可施工性原則

所選支護方案應具備良好的可施工性，可以在規定工期內順利實施。選擇的支護結構形式應便于操作，施工工藝成熟可靠，施工期間易于控制質量與安全。同時，充分考慮施工期間可能存在的各類問題，包括地下水處理、土方開挖順序與方法等，并制定有效的應對措施。例如[A7]"：在軟土層中，使用灌注樁作為支護結構時，應避免發生塌孔現象；采用錨桿支護時，應保證錨桿的支護效果^[2]。

2" 常見土質深基坑支護形式及對比分析

2.1" 放坡開挖

放坡開挖作為一種較為簡單、經濟的基坑支護方案，適用于開挖深度較淺、周邊場地開闊、土質條件較好且地下水位較低的區域。其運行原理時通過合理設置邊坡坡度，讓土體在自身重力作用下保持穩定性。放坡開挖的優勢是成本低、施工簡單、工期短，無[A8]"須復雜的支護結構；缺點是需要較大施工場地，對周邊環境有較高要求，并且開挖深度大或土質較差時，難以保證邊坡穩定性。

2.2" 土釘墻支護

土釘墻支護[A9]"是在土體內設置一定長度、密度的土釘，借助土釘和土體間的摩擦力、黏結力，最終形成一個穩定的組合體。土釘墻支護適用于地下水位以上或經降水處理后的[A10]"黏性土、粉土、雜填土及非松散砂土等土質條件，開挖深度一般在12 m以內。該支護方案的優勢是施工效率高、速度快、成本低、對周邊環境影響小；缺點是土體自立性要求高，不適用于軟土地層、砂土地層，并且在地下水豐富的區域，需要采取有效的降水措施^[3]。

2.3" 排樁支護

排樁支護是指將鋼筋混凝土樁、鋼板樁按照一定間距進行排列，形成擋土結構。根據樁的不同類型，可以分為預制樁、灌注樁、鋼板樁等。排樁支護適用于各類土質條件、不同開挖深度的基坑，特別是在周邊環境復雜、對地形控制要求較高的情況，更能彰顯其優勢。排樁支護的優點是強度高、剛度大、擋土效果好，不會對周邊環境造成過大影響；缺點是施工工藝較為復雜，施工成本[A11]"相對較高，并且施工中會產生振動、噪聲等問題。

2.4" 地下連續墻

地下連續墻是采用專門的成槽設備，在泥漿護壁條件下，開挖出一定長度的溝槽，并在溝槽內吊放鋼筋籠、澆筑混凝土，形成連續的鋼筋混凝土墻體。地下連續墻具有止水效果好、剛度大、對周邊環境影響小等優勢，適用于各類復雜的地質條件與深基坑工程；其缺點是施工設備昂貴、施工工藝復雜、成本高、施工周期長。

2.5" 內支撐和錨桿支護

內支撐是指在結構內[A12]"設置水平支撐體系，如鋼支撐、混凝土支撐等，借助支撐體系將支護結構所承受的荷載傳遞給基坑周圍土體或其他穩固結構。錨桿支護則是在土體內鉆孔，并插入錨桿，通過錨桿與土體間的錨固力抵抗土體側壓力。內支撐適用于形狀規則、面積較小的基坑，優點是支撐剛度大、變形控制好；缺點是影響地下結構施工和土方開挖。錨桿支護適用于周圍有足夠錨固空間的情況，優點是不占用基坑內部空間、施工便捷；缺點是對錨固地層有較高要求，軟土地層使用受限^[4]。

3" 土質深基坑支護方案選用與計算措施

3.1" 工程概況

某城市商業綜合體項目，位于城市核心區域，地理位置十分關鍵。基坑開挖深度達10 m，場地地層較為復雜，上部主要為粉質[A13]"黏土，厚度約4 m，其天然重度為19 kN/m3，內摩擦角為18°，[A14]"黏聚力為15 kPa；下部為粉砂層，厚度約6 m，天然重度為20 kN/m3，內摩擦角為30°，[A15]"黏聚力為5 kPa。地下水位埋深較淺，僅為2 m。基坑周邊緊鄰已有20層高層建筑，基礎形式為樁基礎，距離基坑邊緣最近處僅8 m；同時，旁邊還有城市主干道，各類地下管線密集分布，這對基坑變形控制提出了極為嚴格的要求，允許的最大水平位移不得超過30 mm，周邊建筑物的最大沉降不得超過20 mm。

3.2" 支護方案選擇

首先，深度剖析了工程的地質條件，場地上部粉質黏土雖然有一定[A16]"黏聚力，但內摩擦角較小，自立性欠佳；下部粉砂層滲透性強，如果地下水位控制不當，則容易發生管涌、流沙問題^[5]。

其次，充分權衡周邊環境，項目緊鄰20層高層建筑，其樁基礎距離基坑邊緣間距僅有8 m，一旦基坑變形過大，會影響相鄰建筑基礎，導致建筑沉降、傾斜。旁邊城市主干道下分布密集的地下管線，任何微小基坑變形都可能造成管道破裂、通信中斷等后果。所以，嚴格控制基坑變形是支護方案選擇的核心要點。

對上述支護形式進行詳細對比后，鉆孔灌注樁施工方案更加適宜，成為擋土結構的首選，可以有效承受土體的側向壓力，確保基坑壁的穩定性。再加上施工產生的振動、噪聲更小，不會對周邊環境造成過大影響，[A17]"符合本項目抵觸城市核心區域的特殊要求。

內支撐選用鋼筋混凝土支撐，主要考慮到其強大的變形控制能力，可以有效抵抗基坑變形，將水平位移、周邊建筑沉降控制在允許范圍內。支撐采用對撐形式，該布設方式受力明確、傳力更直接，可以確保支撐結構承受的荷載傳遞到穩定土體。第一道支撐設置在距離地面1.5 m處，第二道支撐位于距離地面5 m處，如此設置既能充分發揮支撐的作用，又能為土方開挖和地下結構施工提供較為便利的作業空間。

3.3" 支護結構計算分析

采用朗肯土壓力理論計算土壓力，考慮到粉質[A18]"黏土和粉砂的物理力學性質，確定了主動土壓力和被動土壓力系數。利用彈性地基梁法計算鉆孔灌注樁的內力，根據計算結果確定灌注樁的直徑為800 mm，間距為1.2 m，配筋滿足強度要求。對鋼筋混凝土內支撐進行結構設計，計算其軸力、彎矩和剪力，確定支撐的截面尺寸和配筋。在穩定性分析方面，通過計算，整體穩定性、抗傾覆穩定性和抗滑移穩定性均滿足規范要求^[6]。采用有限元軟件對基坑開挖過程進行數值模擬，分析支護結構和周邊土體的變形情況，結果顯示，基坑最大水平位移為25 mm，周邊建筑物沉降最大值為15 mm，均在允許范圍內。支護結構關鍵計算數據如表1所示。

4" 結語

綜上所述，土質深基坑支護方案的選用和計算分析是一項復雜而系統的工作，需要綜合考慮多種因素。在選用支護方案時，應嚴格遵循安全性、經濟性、適用性和可施工性原則，對各種支護形式進行詳細的對比分析，選擇最適合工程實際情況的方案。

參考文獻

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[4] 應用.多種組合支護方案治理軟塑質土質在深基坑施工中的應用[J].中文科技期刊數據庫（文摘版）工程技術，2023（3）：[A21]"92-95.

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