深基坑支護技術分析

代迎立

（合聥市市政設計院有限公司，安徽，合聥，230001）

深基坑支護技術分析

代迎立

（合聥市市政設計院有限公司，安徽，合聥，230001）

深基坑工程是隨著城市建設事業的發展而出現的一種較新型的巖土工程。基坑支護設計是一個綜合性的巖土工程問題，既涉及土力學中典型強度與穩定問題，又包含了變形問題，同時還涉及到土與支護結構的共同作用以及結構力學等問題。

深基坑；支護；技術

一、深基坑支護類型

1)土釘墻支護。2)攪拌樁支護。3)柱列式灌注樁、排樁支護。4)內支撐和錨桿支護。5)鋼板樁支護。6)地下連續墻。

二、深基坑支護的土壓力

1、土強度指標的選擇

土的抗剪強度指標C，與土的固結度有密切的關系。土的固結過程就是土中孔隙水壓力的消散過程。對于同一種土，在不同排水條件下進行試驗，可以得出不同的抗剪指標 C和￠，故試驗條件的選取應盡可能反映地基土的實際工作狀態。在基坑支護設計中應采用三軸試驗的指標，才能保證選取參數值的客觀性和準確性。對于黏性土，計算圍護結構背后由自重應力而產生的主動土壓力，采用三軸試驗的固結不排水剪指標與實際工作狀態較一致；計算基坑內被動土壓力時，一般宜采用三軸固結不排水剪指標。對于砂土，由于排水固結迅速，可采用排水剪指標，或采用固結不排水剪經孔隙水壓力修正后的c值來計算土壓力。

2、土壓力計算理論

試驗已證實了太沙基理論的定性結論：土壓力大小取決于位移的大小和位移方向。

3、水土壓力的合算與分算

按照有效應力原理，可知?土、水壓力分算?比?土、水壓力合算?概念要清楚。但水、土壓力合算法在一些軟黏土地區的臨時性開挖工程中土壓力計算值與實測值較為符合。如土在有水作用時，墻后土壓力主要是水、土壓力共同作用的結果。在未搞清水、土耦合效應的前提下，水、土壓力合算是一個包含一定的實踐經驗的綜合方法，對工程實踐來說是有利的

三、支護結構計算方法

1、靜力平衡法

靜力平衡法亦稱自由端支承法，該法假定圍護結構是剛性的，并可繞支撐點轉動。圍護結構的前側產生被動土壓力，后側產生主動土壓力。靜力平衡法適用于圍護結構的入土深度不太深即底端非嵌固的情況，此時圍護結構由于土壓力的作用而達到極限平衡狀態。利用墻前后土壓力的極限平衡條件來求插入深度、結構內力等。

2、等值梁法

單支撐(錨拉)埋深板樁計算，將其視為上端簡支、下端固定支承，變形曲線有一反彎點，一般認為該點彎矩值為零。可把擋土結構劃分為兩段假想梁，上部為簡支，下部為一次超靜定結構，其彎矩圖不變，該法稱為等值梁法。實踐表明，等值梁法計算板樁是偏于安全的，實際設計計算常將最大彎矩予以折減，折減經驗系數為0.6～0.8。等值梁法基于極限平衡狀態理論，假定支擋結構前后受極限狀態的主被動土壓力作用，但不能反映支擋結構的變形情況，即無法預先估計開挖對周圍建筑物的影響，故一般僅作支護體系內力計算的校核方法。

3、彈性地基梁的m法

基坑工程彈性地基梁法取單位寬度的擋墻作為豎直放置的彈性地基梁，支撐簡化為與截面面積、彈性模量和計算長度等有關的二力桿彈簧。彈性地基梁法中土對支擋結構的抗力(地基反力)用土彈簧模擬，地基反力的大小與擋墻的變形有關，即地基反力由水平地基反力系數同該深度擋墻變形的乘積確定。但是，工程實踐表明，在軟土中的懸臂樁支護計算采用m法，計算位移與實測位移有很大差異，實測位移是計算值的好幾倍。另外，m法無法直接確定支護結構的插入深度，通常假定試算有很大的隨意性。

4、彈塑有限元法

有限單元法作為今后基坑支護設計計算的發展方向，它的優點是考慮了土體與結構的變形協調，而且可以得出塑性區的分布，從而判斷支護結構的總體穩定性。但選取合理的本構模型與計算參數，以及塑性區范圍與穩定性之間的定量關系尚缺乏經驗。隨著計算機技術及系統科學的發展，為有限單元法的完善提供了更有利的工具。在結構計算方面，建立了能考慮基坑圍護結構和土壓力的空間非線性共同作用理論及其計算方法，可以高效地完成基坑圍護工程的計算。

四、動態設計和施工

深基坑工程是土體與圍護結構體系相互作用的一個動態變化的復雜系統，僅依靠理論分析和經驗估計是不夠的，要加強施工中的監測和動態設計工作。監測是基坑工程施工中的眼睛，只有作好監測工作，才能看清施工方向，了解和預測整個基坑工程系統變化的趨勢。當出現險情預兆時，可做出預警，及時采取措施；當安全儲備過大時，可及時修改設計，削減圍護措施，提高設計與施工水平。

五、深基坑支護工程特點

1、深基坑支護工程是風險性較大的臨時工程，具有較高的事故率。深基坑工程一般都是臨時工程，安全儲備相對較小，造價較高，不確定因素較多，建設單位往往不愿投入較多的資金，因此風險性較大。深基坑工程施工周期長，從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程，常常經歷多次降雨、周邊堆載、振動等許多不利條件，安全度的隨機性較大，事故的發生往往具有突發性。

2、深基坑支護工程具有很強的差異性和個性。地質和水文地質條件的不同，自然條件（如降雨）的差別，都會造成基坑支護工程的差異性。即使是同一城市，不同區域也有差異。同時，深基坑支護工程還與基坑相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網的位置、抵御變形的能力以及周圍場地條件有關，使得每個基坑都要根據具體情況具體分析，進行專門設計。

3、基坑工程具有很強的綜合性。深基坑支護工程是巖土工程、結構工程及施工技術相互交叉的學科，是多種復雜因素相互影響的系統工程。它涉及土力學中強度（或稱穩定）、變形和滲流3個基本課題，三者需要綜合處理。有的基坑工程土壓力引起支護結構的穩定性問題是主要矛盾，有的土中滲流引起土破壞是主要矛盾，有的基坑周圍地面變形是主要矛盾。

4、深基坑支護工程具有較強的時空效應。深基坑的深度和平面形狀，對深基坑的穩定性和變形有較大影響。在深基坑設計中，要注意支護結構的水平位移和土壓力分布具有明顯的空間效應。作用在支護結構上的土壓力會隨著時間變化。蠕變將使土體強度降低，使土坡穩定性減小。故基坑開挖時應注意其時空效應，必要時可以進行三維分析。

5、深基坑支護工程具有較緊的工期要求和很高的質量要求。抓緊施工工期，不僅是施工管理上的要求，對減小基坑變形、減小基坑周圍環境的變形也具有特別的意義。由于深基坑開挖的區域也就是將來地下結構施工的區域，甚至有時深基坑的支護結構還是地下永久結構的一部分，所以，必須保證深基坑支護工程的質量。

六、結束語

我國基坑支護的設計理論有了很大發展，建立了許多新的計算理論和方法。但在工程具體應用中，仍要堅持理論與實踐相結合的原則，根據實際選用合理的支護方法。同時，要加強管理和監督，加強關鍵環節的質量控制。

[1] JGJ 120-99，建筑基坑支護技術規程

[2] JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范

[3] GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范

[4] 龔曉南，高有潮，深基坑工程設計施工手冊.北京：中國建筑工業出版社

[5] 劉國彬，王衛東，基坑工程手冊.北京：中國建筑工業出版社

[6] 陳忠漢，深基坑工程.北京：機械工業出版社

TU584

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1674-3954（2011）02-0041-01