深基坑支護形式淺談

李 酉，劉 凱，梁永春

（天津市水利勘測設計院，天津 300204）

1 引言

深基坑是指開挖深度超過5 m（含5 m）或地下室3層以上（含3層），或深度雖未超過5 m但地質條件和周邊環境及地下管線特別復雜的工程。

影響基坑穩定的主要因素包括：開挖巖土體和地下水特征、基坑深度及放坡坡度、基坑周邊環境條件、施工因素、氣象因素等。

2 常用的基坑支護形式

深基坑支護不僅要求確保邊坡的穩定，而且要滿足變形控制要求，以確保基坑周圍的建筑物、地下管線、道路等的安全。如今支護結構日臻完善，出現了許多新的支護結構形式與穩定邊坡的方法

2.1 樁錨

樁錨支護體系是樁與預應力錨桿聯合支護的簡稱。該支護形式在天津市始于20世紀90年代初期，至今仍是常用的支護形式之一，一般使用于地下1～3層基坑工程。

聯合支護體系中，樁體起到擋土的作用，樁端應嵌入持力層或基坑底板以下一定的深度。樁間土若是含水層或者過飽和軟弱土夾含水砂土薄層時，多采用Φ500深層攪拌樁或Φ1 200高壓旋噴樁形成止水帷幕，起到截（擋）水的作用。樁頂用鋼筋混凝土冠梁連結，起到遏制樁頂變形的作用。

樁體自上而下按照一定的網度布設多道預應力錨桿（索），并通過橫梁背拉樁體，共同約束基坑邊坡變形，為確保邊坡的整體穩定起到了主動支護的作用。

對于錨桿（索）施加預應力，其目的即在錨桿周圍的巖土體中產生壓應力區，增加潛在滑動面上的正應力和抗剪阻力，減少了非穩定性土體的下滑力。

2.2 土釘墻

土釘墻支護是一種新型的基坑支護形式，起到對土體原位加固的作用。它是由被加固的原位土體、設置在土體中的土釘群和噴射鋼筋混凝土面層所組成的一種復合的、自穩性能好的、類似重力式擋墻結構的支護體系，以抵抗墻后土壓力和其他作用力，從而使邊坡維持穩定。

土釘可分為成孔注漿土釘和打入式土釘2種。為了使土釘與面層有效連接，故應設置承壓板和加強筋等構造措施。

土釘孔注漿宜用水泥凈漿或水泥砂漿，其強度不宜低于20 MPa。土釘長度宜為基坑開挖深度的0.5～1.2倍，不宜小于6 m，當長度由6 m增加到15 m時安全系數劇增；當長度大于15 m時安全系數趨于常數。土釘間距宜為1～2 m，土釘與水平面的夾角為5～15°時安全系數增大，當大于15°時安全系數減少。

土釘墻適用于地下水位以上或者經過降水后的人工填土、粘性土、弱膠結砂土。由于成孔的原因，土釘墻不適用于含水豐富的砂土層和卵石層，也不適用于自穩能力差的淤泥、淤泥質土夾粉砂薄層、飽和軟弱土層，更不適用于對變形有嚴格要求的深基坑工程。但是，當基坑變形有嚴格要求時，也可在土釘支護中配合使用預應力錨桿，通過土釘、錨桿、面層共同對基坑土體構成管箍作用，遏制基坑的變形。

許多工程的經驗說明，土釘墻支護受到破壞幾乎均與地下水的作用有直接的關系。因此，土釘墻支護必須做好降水，且不能作為擋水結構使用。

土釘墻支護由于能合理利用土體的自承能力，將土體作為支護結構不可分割的組成部分，做到結構輕、柔性大，有良好的抗震性能，設備簡單、輕便，施工工藝不復雜、速度快，造價比較低，而得到廣泛應用。

2.3 深層攪拌樁

深層攪拌樁支護是利用水泥作固化劑，采用機械攪拌將固化劑和軟土強制拌合，并相互產生一系列物化反應而逐漸硬化，形成具有整體性、水穩性和一定強度的壁狀、格柵狀等不同形式的水泥土樁墻。20世紀90年代初期，我國才將深層攪拌樁支護體系用于基坑支護中。其適用于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、素填土等，當含有機質土、泥炭質土、泥炭土時宜通過試驗確定其適用性。

攪拌樁承樁材料由具有一定剛度的脆性材料所組成，為介于剛性樁（灌注樁、鋼筋混凝土預制樁）和柔性樁（砂樁、碎石樁、灰土樁）之間的一種樁型。其抗拉強度比抗壓強度小得多。當基坑開挖深度增加時，其承受水平向荷載加大，必然要大幅度地增加樁長和墻體寬度，從而使深層攪拌樁顯得不夠經濟、合理。另外，當土體工程性狀差、被動區土壓力較小時，也可在被動區進行深層攪拌樁施工形成水泥土，改善被動區的土性，提高被動土的壓力，這樣往往比增加樁的嵌入深度更經濟、更有效。

支護可根據土質性狀、地下水、周邊環境、施工條件因素選擇合適的支護形式，也可與其他支護形式聯合使用。

深層攪拌樁支護具有很多優點：①在樁體中最大限度地利用了原土，水泥用量相對比較少；②對地基土無側向擠壓作用，對附近已有建筑物影響小；③設計比較靈活，可以合理地選擇固化劑，根據設計要求樁身強度可以通過重復噴漿來實現，這一特點是其他樁型不具備的；④施工無噪音、無振動、無污染，可以在城區內及密集建筑群中施工；⑤加固后的土體重度基本不變，對軟弱下臥層不致產生附加沉降；⑥造價低，工期短，效果比較好；⑦用作臨時性支護結構，既擋土又截水，因此應用廣泛。

2.4 坡率法

“坡率法”通常指的是“放坡開挖”。根據巖土工程性狀控制邊坡開挖的允許坡率，以確保基坑邊坡的穩定。這是基坑支護施工中最古老的、也是最為經濟的基坑支護方案。

“坡率法”的適用條件為：①空間條件：首選在基坑周圍具有放坡開挖的空間，又不影響鄰近已有工程的安全和正常使用；②巖土條件：巖土體的自穩性能良好；③地下水條件：地下水位埋深較深，以在開挖深度之下為佳；④坑深條件：基坑開挖深度適用于地下1～2層的工程。

當遇到坡高＞5 m的土質邊坡時，“放坡開挖”法宜在坡面的中部設1～2 m寬的過渡平臺，并采用上半坡稍陡、下半坡稍緩的放坡原則。

對于土質邊坡或易吸水軟化的邊坡來說，應將坡頂處做成倒坡，以嚴防地表水浸蝕坡面和流入坑內；坡面處采取固坡措施，其方法有鋼釘掛網噴混凝土護面、土工織物加筋、砂袋疊置反壓等。同時，留泄水孔，坑底挖排水溝和集水井。

對于風化巖坡面來說，由于內營力地質作用易導致坡面出現丟塊、滑塌等現象。因此，一方面采取護面措施，另一方面加強坡頂變形監測。

當基坑位于地下水位之下時，由于地下水的作用造成邊坡坍塌事故的發生也是常有之事。特別是當邊坡為粉土夾粉細砂薄層或者是砂土層時，易產生“層間管涌”、流砂現象。因此，應在坑外事先采取單井降水或輕型井點降水方案。

3 基坑變形監測

任何一起基坑工程事故，無一例外地與監測不力、不準確、不及時有直接關系。基坑工程監測是檢驗設計方案正確性的重要手段，又是及時指導正確施工、避免事故發生的必要措施。

基坑變形監測系統設計的原則有可靠性原則、多層次監測原則、重點監測關鍵區的原則、經濟合理的原則、方便實用的原則。

4 結語

深基坑支護工程是近20年來隨著城市高層建筑發展而劇增的，還有待于理論上和實踐上的完善。選擇一種在經濟技術上都合理的支護類型，必須充分考慮現場環境、工程地質條件以及工程要求。