胡楚旺

陜西省建筑科學研究院   710082    西安

 

    隨著經濟的高速發展和城市建設的需要，高層及超高層建筑的大量涌現，深基坑工程越來越多，同時密集的建筑物、復雜的深基坑形式，使得基坑開挖的條件越來越復雜，故對基坑開挖與支護的計算與設計理論、施工技術等的要求越來越高。

 

    1．1懸臂式支護結構

    是指未加任何支撐或錨，僅靠嵌入基坑底下一定深度的巖土體平衡上部土體的主動土壓力、地面荷載以及水壓力的支護結構。有排樁、地下連續墻結構。對于該種支護結構，其嵌入深度至關重要。由于基坑底以上部分呈懸臂狀態，無任何支點的作用，樁頂位移及構件彎矩值比較大，對支護結構構件要求較高。因此，這種支護結構形式主要用于土質條件較好、基坑深度不大及對基坑水平位移要求不很嚴格的基坑。在軟土場地中不宜大于5m。

 

    1．2內支撐結構

    是由擋土結構和內支撐系統組成的結構形式。擋土結構主要承受基坑開挖所產生的土壓力和水壓力，一般采用排樁和地下連續墻結構。內支撐為擋土結構的穩定提供足夠的支撐力，直接平衡兩端圍護結構上所承受的側壓力，常用的有鋼支撐和鋼筋混凝土支撐。內支撐結構形式主要用于市政工程施工。

 

    1．3拉錨式支護結構

    是由擋土結構和外拉系統組成的結構形式。外拉結構可分地面拉錨支護結構和錨桿（索）支護結構。地面拉錨支護結構由擋土結構、拉桿（索）和錨固體組成。常用于深度及規模不大的基坑。錨桿（索）支護是由擋土結構及錨固于基坑滑動面以外的穩定土體的錨桿（索）組成。一般用于規模較大的深基坑。鄰近有建筑物或重要管線面不允許有較大變形的基坑。錨桿（索）支護結構特別對現場較窄，無工作面環境情況下被大量采用。

 

    1．4土釘墻支護結構

    土釘墻又稱為土釘支護技術，它是在原位土中設置密集的土釘，并在土邊坡表面構筑鋼絲網噴射混凝土面層，通過土釘、面層和原位土體三者的共同作用而支護邊坡或邊壁。土釘墻體同時也構成了一個就地加固的類似重力式擋土結構。與已有的各種支護方法相比，它具有施工容易、設備簡單、需要場地小，開挖與支護作業可以并行、總體進度快、成本低，以及無污染、噪聲小、穩定可靠、社會效益與經濟效益好等許多優點，因而在國內外的邊坡加固與基坑支護中得到了廣泛迅速的應用。

    1．5復合式支護結構

    由于地質的復雜性，各種支護結構自身具局限生，再加上施工現場環境的不確定性，各種支護結構必須相互結合使用。復合式支護結構就是由排樁、地下連續墻、土釘、預應力錨桿及噴射混凝土等組合形成的綜合性支護結構。由于它充分考慮了各種支護優點，工程造價低，具有良好的社會經濟效益，但綜合考慮了各種支護結構，對設計和施工提出的較高的要求。

 

    2．1選擇支護結構類型的依據

    基坑支護結構的選擇是否合理，考慮的因素是否全面，對基坑支護工程起到決定性作用。基坑支護圍護及撐錨方法較多，每一種方法都有其獨特的優點，有的速度快，有的經濟，有的噪音小，有的用電量小等，可結合現場具體的情況來確定。

 

    （1）工程用地紅線圖，建筑平面布置總圖以及相鄰建筑物的平、立、剖面和基礎圖等；基坑的尺寸，基坑場地的形狀、深度和寬度等。基坑支護結構所受的荷載。

    （2）場地和邊坡的工程地質和水文地質勘察資料；

    （3）邊坡環境資料；對基坑支護結構施工（噪音、振動、地面污染）的要求；

    （4）施工技術、設備性能、施工經驗和施工條件等資料；

 

    2．2支護結構的選擇原則

    支護結構應根據基坑周邊環境、開挖深度、工程地質與水文地質、施工作業設備和施工季節等條件綜合考慮，做到因地制宜，因時制宜，合理設計，嚴格控制，使方案具有創造性和靈活性。

 

    2．3選擇支護結構體系要點

    （1）粘性土顆粒較細，具有一定粘聚力，強度隨含水量可能變化。在多數情況下，地下水位深，不需要采用防水、降水措施。如果場地開闊，可選擇放坡、懸臂式、樁錨式、錨拉式支護結構；如場地狹窄，可選擇排樁、地下連續墻加錨桿的支撐方案。基礎開挖后，開挖深度不大可采用懸臂式支護或土釘墻；開挖深度較大時，可考慮多層錨桿或多層支撐。假如土質情況較好，可考慮土釘或噴錨支護。土質較差，可用樁、地下連續墻加錨桿或支撐支護方案。

 

    （2）軟土具有強度低、壓縮性大、滲透性小、荷載作用變形大等特點，且周圍環境復雜，故軟土地區深基坑開挖，應注意安全。如基坑周圍場地開闊，上部采用分臺階放坡，下部采用擋土墻支護，或懸臂式、樁錨式、錨拉式支護結構；如場地狹窄，則必須采用能夠相應控制地面位移與沉降的支持結構，并且做好防水處理。基礎開挖深度均較大，可設置排樁、地下連續墻或其它支護結構加防水帷幕。較大范圍開挖時，也可采用復合式支護結構，排樁及單、多層錨桿支護結構加防水帷幕。

 

    （3）硬質地基基坑開挖一般是止水性支護結構和非止水性支護結構并行使用。因為硬質地基地層具有緊密、承載能力高和壓縮性低等特點，一般不致引起開挖面隆起、沙涌出及因降水而導致周圍地面沉降水現象發生，從設計安全性、施工可行性和造價經濟性等方面綜合考慮，在硬質地基埋藏較淺的地區，采用非止水性支護結構往往更合理。如地表與硬質土層中有一層較厚的軟土層，且地下水位較高時，則應才用止水性支護結構

 

    3．1采用動態設計方法

    對于深基坑支護結構的設計，目前沒有統一的支護結構設計規范。深基坑支護結構的設計仍采用傳統的“結構荷載法”，計算結果與深基坑支護結構的實際受力有較大的差距，即不安全也不經濟。目前，巖土工作者對探討和建立動態設計體系已開形成共識，已開始從事這方面的研究。近十幾年來，我國在深基坑支護技術上已經積累很多實踐經驗，收集了施工過程中的一些技術數據，已初步摸索出巖土變化支護結構實際受力的規律，為建立深基坑支護結構設計的新理論打下了良好的基礎。

 

    3．2新型支護結構的計算方法

    隨著各種類型的支護結構形式的出現，深基坑支護結構正在向綜合性方向發展，即受力結構與止水結構相結合，臨時支護結構與永久支護結構相結合，基坑開挖方式與支護結構形式相相結合。這些結合必然導致支護結構受力復雜。對這些支護結構的計算模型如何建立、計算簡圖怎樣選取、設計方法如何趨于正確，仍是當前新型支護結構設計中急需解決的問題。

 

    3．3支護結構的試驗研究

    在支護工程施工的過程中我們積累的技術資料很豐富，但缺少科學的測試數據，無法進行科學分析。一些支護結構工程成功了，也講不出具體成功之處；一些支護結構工程失敗了，也說不清失敗的真實原因。因此，開展支護結構的實驗研究是非常有必要的。通過實驗室模擬實驗和工程現場實驗，發現問題、總結規律，尋找解決問題的最佳途徑，為其他工程提供經驗和方法，減少工程事故的發生，為深基坑支護結構計算方法提供了可靠的第一手資料。

 

    3．4優化深基坑支護結構方案

    深基坑支護結構的設計與施工不同于上部結構，除地基土類別的不同外，地下水位的高低、土的物理力學性質指標以及周圍環境條件等，都直接與支護結構的選型有關。在深基坑工程中，支護結構方案的選擇至關重要，支護結構型式選擇的合理，就能做到安全可靠、施工順利、縮短工期，帶來可觀的經濟效益和社會效益。反之，一個不合理的方案即使造價很高，也不一定能保證安全。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。

 

    3．5建立信息監測與信息化施工技術

    基坑工程力學參數的不確定性及施工過程的不可預見性，使基坑工程設計和施工中難免出現與實際地層條件不符合的情況，需要在施工過程中通過檢測信息的反饋來修正設計，指導施工。因此，基坑工程監測是基坑工程施工中的一個重要的環節，組織良好的監測能夠將施工中各方面信息及時反饋基坑開挖組織者，根據預測判定施工對周圍環境造成影響的程度，對基坑工程圍護體系變形及穩定狀態加以評價，并預測進一步挖土施工后將導致的變形及穩定狀態的發展，制定進一步施工策略，實現信息化施工。

 

    深基坑支護工程是近二十年來隨著城市高層建筑發展而發展的一門新的實踐工程學，涉及到工程地質、水文地質、工程結構、施工工藝和施工管理等幾門學科的綜合技術。隨著科學技術的發展和計算機的應用，在巖土工作者和工程技術人員的共同努力下，深基坑支護技術方面一定會有新的突破。

 

[1] 國家標準《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）.1999

[2] 國家標準《錨桿噴射混凝土支護規范》（GB50086-2001）.2001

[3] 國家標準 《建筑基坑工程檢測技術規程》（GB50497-2009）.2009

[4] 國家標準 《建筑基坑工程技術規范》（GB50330-2002）.2002

[5] 中國工程建設標準化協會標準 《基坑土釘墻支護技術規程》（CECS96：97）.1997

[6] 劉興遠.雷用.康景.《邊坡工程設計監測鑒定與加固》中國建筑工業出版社.2008