淺談深基坑支護中的幾個關鍵技術問題

王前林， 商衛中

鄭州市第一建筑工程集團有限公司（450000）

本文從工程實踐經驗或基坑方案審查中發現的問題加以總結歸納,對深基坑支護中應注意的一些關鍵性技術問題作了淺析。

1 深基坑支護中的幾個關鍵問題

1.1 入土深度

以排樁或連續墻等鋼性支護結構的入土深度為例，規范提出的方法對懸臂，單層支點及多層支點均不同。懸臂支護以及單層支點以主、被動土壓力對樁底的轉動平衡確定，只保證力的平衡但未計算位移，尤其是懸臂支護，當被動側達到被動土壓力時，可能位移已很大。多層支點采用圓弧滑動法確定，但并未考慮支撐或錨桿的作用，有時所得計算結果是不合理的，例如在半土半巖的基坑支護中，通常在土層范圍內用擋土樁，而巖面以下則采用垂直開挖或土釘支護，而穩定計算不考慮錨桿或支撐的作用時,則計算結果通常是不穩定的，這顯然是不合理。相反，有些設計入土深度過深，如采用多支撐的擋土樁支護,要求擋土樁入中風化巖不少于5m，這明顯過于保守。要合理的確定入土深度，可采用增量應力轉移法[1，2]確定，既考慮穩定又可計算出支護的變形，由滿足穩定和位移來確定入土深度才是較為合理的。

1.2 巖石參數

基坑支護希望提供巖土的C、φ值，而地質報告一般不提供這一指標，僅提供單軸抗壓強度，致使計算時多憑經驗取值,也有應用巖石邊坡規范的經驗值。如中微風化巖達φ=70°,而C仍取很大的值。其實巖石邊坡規范中的φ值是C=0時的等值內摩擦角。巖石的C、φ參數建議可按莫爾—庫侖強度準則反算巖石的C、φ值。單軸拉壓強度相當于σ3=0，則由莫爾—庫侖強度公式有:

已知σ1=fr，假設φ值，則由（1）式可算出C值，再考慮裂隙的折減，即求得巖層的C、φ值。例如，對于廣東地區的中風化泥巖，設 fr=7MPa，設 φ=36°，則由（1）式可算得 C=1.78 MPa，考慮巖體裂隙的折減，地基規范的經驗為:對較完整的巖體可取折減系數為0.2～0.5,偏安全取為0.2,則C=0.36MPa，φ=36°是符合實際的。

1.3 土釘力的計算

基坑規程中土釘力的計算是按主動土壓力強度,按土釘分擔的面積分配。其結果顯然是底部土釘力最大，而頂部土釘力最小。很多實測土釘力沿深度分布為中間大，上、下小。因而按規程計算土釘力與實際土釘力不一致,有經驗的設計人員往往都會進行修正。

1.4 土釘支護的局部穩定

土釘支護中很多事故的原因是由于下部存在軟弱的下臥層，在上部土荷載作用下，地基強度不夠致使上部失穩，地基強度是與土釘關系不大，與通常的滑弧穩定分析不同。因此，對土釘支護，應特別注意軟弱下臥層可能造成的地基強度問題。即使沒有特別軟的土層,對基坑深度較大的土釘支護,也應驗算坑底的地基強度。

1.5 砂巖交界處的止水

基坑止水較為常用又便宜的是深層攪拌樁止水。攪拌樁止水遇到砂層時可保證可攪性,但遇到砂層下強風化巖或中風化巖時，攪拌樁難以攪動，在與斜巖面交界處很難保證止水效果。一些止水處理方法是在交界處置留多一點時間，或在樁底采用旋噴加強止水，在開挖前進行抽水試驗，驗證止水效果。若發現有漏水，可采用灌漿補漏，以確保止水效果，然后再進行開挖。

1.6 土釘支護的位移控制

土釘支護是一種柔性支護。目前，土釘支護的位移計算還缺乏有效的方法,一些設計人員把土釘支護的位移標準按剛性支護的標準要求來控制，往往會造成不必要的恐慌，因按剛性支護其預警位移控制一般為25～30mm，而土釘支護最大位移預警值可達40～50mm。土釘支護的預警值應根據地質條件及周邊環境要求確定。

要控制位移的土釘支護，一般要求進行超前支護，如采用超常鋼管樁或攪拌樁，同時采用預應力錨桿。預應力錨桿的錨頭設計采用簡易的小鋼板是不合適的,錨頭剛度不夠時，預應力很易由于錨頭的變形而松馳。因此，較合理的錨頭應采用現澆混凝土小梁。

1.7 支撐拆除及支撐的剛度計算

一些多層支撐的基坑只計算開挖和加撐過程而未計算拆支撐的受力過程是不夠安全的。地鐵車站基坑通過拆支撐計算不能滿足要求時還要采用回撐的方法來保證支護結構的安全。目前，一些設計人員往往忽略拆撐的受力計算，其實拆撐過程計算可以采用增量法來模擬,其過程相當于把拆除支撐的支撐力反向作用于支護結構來計算。

同一基坑，由于支撐長短不同，其剛度也不同。拆撐時，支撐轉換為樓板的支撐剛度很大。有時同一基坑中既使用支撐又使用錨桿，支撐與錨桿的剛度不同，但實際工程計算中往往忽略剛度的計算，有時不管條件，全都采用同一支撐剛度進行計算，這顯然是不符合實際。不同支撐，應根據其實際剛度進行計算，支撐剛度不同，計算的支護結構內力和變形都不同。

1.8 軟土基坑的開挖

在軟土地基基坑中,通常在基坑未開挖前已進行工程樁施工，然后再開挖基坑。軟土基坑開挖中，易使已施工的工程樁產生側移，其原因主要是一次性開挖高差過大，造成軟土側向移動，從而帶動樁的側移。因此，要控制開挖的臨空面高差不能過大，按規范要求高差不超過1m。理論上也可按被動樁進行計算分析,并根據樁的受力情況確定允許的開挖高差。

1.9 滲流穩定

1.9.1 基坑的滲流特性

土體是由固體、液體和氣體組成的三相體系。土中的自由水在壓力作用下，可在土的孔隙中流動，這便是滲流土體在外荷載或自重作用下，也會發生運動，對孔隙水產生壓力,因此，水的滲流可以說是土與水相互作用的結果。

隨著基坑的往下開挖,基坑內外土體的物理力學性能發生了很大變化,滲透水流對土體的作用和影響也發生了很大變化。此時,作用在基坑外側的滲透水流的作用力是向下的，它對土體產生了壓縮作用，墻后土壓力加大；同時由于滲流的作用，在地連墻等支護結構上的水壓力小于靜水壓力，這對基坑穩定是有利的 。

當滲流穿過墻底進入基坑內側時,滲透水流的方向變成了向上，滲流水壓力變成浮托力，使土體重度減少,使墻前被動土壓力減小，而它對支護結構的水壓力加大了。

1.9.2 滲透穩定需要的入土深度

當支護結構深入基坑底部以下深度太淺時,可能在寬度為0.5倍入土深度范圍內發生土體的滲透破壞。為保持基坑的滲透穩定，入土深度不能太小。

開挖過程中難免會產生少量的側移,從而成為一種斜樁，少量傾斜的樁不一定就不能用，可對其進行受力分析判斷其垂直承載力。一般對于500mm的預應管樁，樁頂側移30cm～40cm以內，對承載力的影響不是很大。

2 結語

深基坑支護雖歷經近20年的發展,但仍存在一些重要的關鍵技術問題。本文歸納目前基坑支護工程中常見而現有規范未包含的內容，有些甚至按規范方法是明顯不合理的，值得在實踐中引起重視。