淺談建筑基坑支護工程安全性問題

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摘要：隨著城市建設的快速發展，高層住宅建筑拔地而起，深基坑工程項目也越來越多，本文對基坑支護類型、基坑工程水效應和支護設計計算進行了分析，并對存在的問題提出了建議。結合工程實例，對高層建筑深基坑支護技術的應用進行了分析，并提出一些具有工程應用價值的建議措施。

關鍵詞：建筑基坑；基坑支護；安全性

1基坑支護類型

1.1自立式支護

（1）水泥攪拌樁擋墻支護。水泥攪拌樁主要適用于淤泥、淤泥質土、粘土、粉質粘土、粉土、素填土等土層。基坑開挖深度不宜大于8m。如某深業新岸線一期、后海灣維商峰住宅樓等軟土基坑支護，大多在主動區施做三排以上的水泥攪拌樁，有的還在被動區施做數排水泥攪拌樁；采用格柵式平面布置。其水泥摻量在10%～20%之間。

（2）懸臂式排樁支護。懸臂式排樁支護一般采用沖、鉆孔或人工挖孔灌注樁，個別采用預制樁，如預應力管樁。

這種支護型式的優點是基坑內無支撐，便于機械化挖土和地下室工程施工，其缺點是支護樁頂水平位移較大，當坑深較大或地質條件較差時，工程造價較高。一般都用在地質條件較好的場地；若存在厚軟土層，采用此支護型式的，其基坑深度一般不大于6.0m。

1.2 排樁內支撐支護

排樁大多為沖、鉆孔灌注樁（樁徑Ф80～1200）；個別工程采用地下連續墻或預應力管樁。內支撐系統根據平面形狀有角撐式、角撐對撐式、水平拱圈式等多種布置方式；水平拱圈支撐發揮混凝土抗壓強度高，抗拉強度低的特點，既經濟又可提供較大的施工空間。豎向大多為單道內支撐，也有兩道內支撐。支撐材料有鋼梁和鋼筋混凝土梁兩種。這種支護型式大多用在軟土層較厚、且基坑深度較深的工程；目前，基坑深度在6～10m 之間的多采用單道撐，基坑深度大于10m 的采用兩道以上支撐。

1.3 樁錨支護

這種支護方式主要適用于場地土層性能較好或軟土層較薄的場地。對基坑深度較大的工程，巖土錨桿的一些參數如下：與水平夾角在15°～40°之間；長在35m以內；設計軸向抗拔力一般小于600kN；錨筋材料有鋼筋或3～4 條鋼鉸線；大多采用二次高壓注漿工藝，第二次注漿壓力一般大于2MPa。錨索鎖定時都施加預應力，施加預應力大小不等，有的達設計值的70%，有的只有設計值的30%；施加的預應力越大，限制樁頂變位效果越好，但其支護樁承受的壓力越接近靜止土壓力。

1.4 噴錨支護

噴錨或土釘墻支護是錨桿、鋼絲網、噴射混凝土相結合的聯合支護型式。適用于地下水位以上或經人工降水后的人工填土、粘性土和弱膠結砂土。常用在單層地下室、且淤泥較薄、地下水較少的基坑。但不適用于含水豐富的粉細砂層、砂礫卵石層，不能用于自穩能力極差的厚淤泥層，基坑深度不宜大于12m。噴錨網或土釘墻支護具有以下優點：①通過形成噴射混凝土、錨桿、鋼筋網與土體共同作用的主動支護體系，最大限度地利用邊壁土體的自穩能力②屬柔性支護，可自行調節，使結構處于最佳受力狀態，局部不會產生偶然過載③具有很大的靈活性，可根據監測數據隨時調整支護參數④所需的設備簡單，所需的操作場地小⑤工程造價較低。缺點：①邊壁變形較大。②錨桿往往會超出建筑用地紅線，需征得紅線以外業主的同意。

2深基坑支護設計計算

基坑支護設計必須滿足安全性、經濟性和可行性這三項基本要求。設計的基本原則是在滿足安全與技術可行的前提下，盡量節省工程造價。在基坑支護設計中，首先應滿足支護結構的強度要求，然后，根據基坑周邊環境的復雜程度進行變形控制。基坑各側環境不同，其變形控制值也應相應變化，避免由于支護結構變形過大，造成周邊建（構）筑物、地下管線破壞。

2.1 巖土層計算指標的選用

基坑支護設計首先遇到的是巖土層抗剪強度c 值的選取。如何根據場地的工程地質資料，以及基坑工程特點和采用的計算理論來選用合適的抗剪強度指標是至關重要的。

不同的試驗方法，得出的抗剪強度指標差別很大。目前，確定抗剪強度指標的方法主要有：①直剪試驗的快剪和固結快剪，②三軸試驗，③原位測試的十字板剪切試驗。

2.2 土壓力計算

基坑支護結構土壓力計算大多以朗肯土壓力和庫倫土壓力理論為基礎。用的更多的是朗肯土壓力理論。有的采用土壓力三角形分布簡圖；有的采用梯形簡圖。墻或樁頂發生很小位移時，主動土壓力即可發揮出來，而被動土壓力充分發揮時需有大得多的位移，這往往是實際工程所不允許的；對于懸臂式和單層支撐（或單錨式）支護，開挖過程中一般都能達到主動土壓力極限狀態；而對多層支撐（或多層拉錨）式，其土壓力比較復雜，墻或樁位移產生拱效應，從而在挖方以下的土壓力減小，在支撐附近側壓力增大，此外，側壓力還與支撐是否施加預載及支撐剛度有關，故對于排樁懸臂式支護，一般采用三角形簡圖，但被動土壓力需作一定折減，以減小排樁的水平變位；當用等值梁法計算排樁內支撐支護、排樁錨拉支護時，可選用梯形簡圖。

3 存在問題

盡管深基坑支護工程的設計與施工已積累豐富經驗，但由于在理論和實踐上，都還存在許多不成熟與不完善之處，至今仍存在不少問題。

3.1 基坑工程勘察問題

基坑工程勘察常常不能滿足設計要求，土層抗剪強度指標試驗方法及取值不統一。基坑工程勘察應滿足規范中規定的要求，包括勘察范圍、勘探點的深度及間距，場地水文地質勘察、巖土工程測試參數、基坑周邊環境的勘查及對基坑工程的建議等，其中尤其重要的是巖土工程測試參數及對基坑周邊環境的勘查。現有巖土工程報告中巖土的取樣數量均偏少，巖土參數測試值變異較大，大部分巖土抗剪強度參數取值均為經驗值，直接導致基坑工程計算結果的不夠準確。

對于基坑周邊環境的勘查則很少有勘察報告能達到基坑設計階段的要求，周邊建筑物的結構型式、基礎型式及埋深、與基坑周邊的距離等描述一般均過于粗略，對于地下管線的描述則更不清晰，管線的類型、接頭型式、管徑及埋深等都不詳。

3.2 施工質量問題

基坑工程特別是土釘墻和噴錨工程專業特殊性強，許多施工單位沒有巖土工程專業工程經驗，甚至對巖土工程專業知識知之甚少，有的甚至完全不懂；但出于利益的驅使，偷工減料的現象時有發生，特別是有的土方開挖單位，為了方便省錢，根本就沒有分層開挖，基坑工程一次開挖到底，直接導致坑頂開裂、坑壁失穩。基坑工程除保護周邊環境外，還要保證坑內工程樁的安全，軟土基坑必須分層均衡開挖，每層高度不宜超過1m。飽和流塑狀態的淤泥層，對樁周的約束效應很低，工程樁（預應力管樁）的橫截面，不論是橫向抗切的配筋，還是截面積都相對比較薄弱。由于土方開挖未嚴格按要求進行，樁體位移、傾斜、斷裂很容易發生，類似的事故不少。某商城基坑支護結構未按要求施工，隨意減少重力式擋墻之水泥攪拌樁數量，致使發生基坑側壁滑坡，工程樁傾斜、折斷。在未進行基坑側壁支護加固補強的情況下，強行方開挖，再次導致補打的工程樁受到破壞。

4結束語

綜上所述，深基坑工程項目越來越多，基坑開挖深度也越來越深。由于基坑周邊地面建筑和地下設施密集，且地質條件復雜多變，深基坑支護的難度也越來越大，造成經濟損失和不良社會影響。因此，研究適用地質條件的新深基坑支護技術是必要的。

參考文獻：

[1]陳祖煜.土坡穩定分析通用條分法及其改進[J].巖土工程學報，1983（4）：13-29.