淺談現代建筑中深基坑支護的幾種方法

王雪梅

[摘要] 本文闡述了目前深基坑支護的方法及其成功案例，以推廣深基坑支護技術，從而促進現代建筑的發展。

[關鍵詞] 深基坑；支護技術

1 概述

深基坑工程除自身的穩定性問題外，由于地處施工環境的復雜性，一般周圍建筑物管線密布，還必須考慮對鄰近建筑物及對周圍地下的煤氣、上下水、電訊、電纜等管線的影響，一旦出現災害事故，后果將是慘重的。例如，濟南市市中區某深基坑出現事故后導致的直接經濟損失達5000多萬元。如何看待和處理這些問題，將是深基坑設計、施工人員及管理部門亟待解決的問題，也是環境工程地質學的一項重要研究內容。顆粒向上突泥、涌水和冒砂問題。這些不良作用不僅使基坑底變得松軟難以施工，而且由于地下水將深部及周邊物質的帶出，隨時間的推移造成地面沉降、裂縫的發生。樓發生整體傾斜，一些部位被拉裂，且在院內出現了數條裂縫，造成不良的環境工程地質效應。側向位移又能間接引起地面沉降，其原因之一是土體側向變形導致的直接的高程降低；其二是土體側向變形引發的垂向彈、塑性變形。這二者的位移量在基坑周邊環境沉降計算中應得到九分重視。由于基坑環境工程地質問題考慮的因素之一是對周邊建筑的危害，因此周邊建筑物類型、新老程度、基礎類型及管線的分布，無疑都影響著對基坑環境工程地質的危害程度。同樣幅度的地面水平位移或沉降量，發生于老的和淺基的磚木結構建筑，可能會使其發生拉裂、坍塌，甚至傾倒；而若發生于新式樁基或其他深基礎的混凝土結構建筑，則可能危害程度很小或沒有危害。除上述幾個方面的因素外，其他如施工材料堆載及機械振動等都可影響到基坑環境工程地質問題的發生、發展和危害程度。隨著基坑的深入，其失穩的危害性也越來越大，因此在基坑開挖時，對支護技術提出了更高的要求。

2目前深基坑支護的方法和成功案例

2.1內環梁支項法

濟南某大廈建于1994年，地下2層，地上38層，建筑高度118 m，基坑開挖深度8.7 m～9.6 m，場地地層自上而下依次為：

①人工雜填土，層厚lm～3.2m；

②6.5m～14.5m為第一海相層，呈流塑狀態，屬微欠固結土層；

③14.5 m～19.5 m為中等壓縮性粉質粘土；

④19.5m～ 28.8m為密實性砂質粉土。

場地表層地下水屬潛水型，初見水位1.3m，靜止水位0.8m。并且該工程附近有很多管線，以及中小學，還有待建的商務大廈工程，可以說本工程施工場地很狹小，基坑一次性開挖面積大，為了保證周圍建筑物的安全，施工必須采取有效的支護措施。

針對該工程特點，結合場地條件，考慮了灌注樁、鋼板樁及地下連續墻三種支護方案，認為皆不合適，最后施工方和設計方協商研制出適合本工程的基坑支護新方法――內環梁支頂法。首先采用鋼筋混凝土灌注樁單樁密排擋土，水泥拌合帷幕擋水，將基坑四周封閉起來，之后在基坑中央設置大直徑鋼筋混凝土環形梁，通過放射性鋼管支頂在圍護樁的過梁上，從根本上解決了軟土地基深基坑支護的難題。

2.2地下連續墻法

某工程基坑總面積達17 664.4m2。該工程包括兩幢高級商業辦公樓和一座集購物與娛樂為一體的裙樓，地下為兩層車庫。塔樓及裙樓的建筑高度分別為110m和24m，層數分別為 33層和 6層。基坑開挖深度為 11.0m。變電站距基坑開挖邊線為8m左右。本工程基坑開挖施工重點之一是確保變電站的安全。工程地質條件本工程地處飽和軟土地基，土體抗剪強度低，壓縮性與觸變性較高。土層自上而下依次為：①雜填土，厚度2.1m；②粉質粘土，厚度2.3m，ω=33.2%，r=1.86g/cm3，c=13 kPa，φ=14.5ο；③淤泥質粉質粘土，厚度3.5m，ω=43.3%，r=1.76g/cm3，c=6kpa，φ=16.1ο；④淤泥質粘土，厚度8.5m，ω= 48.3%，r=1.70g/cm3，c=8kpa，φ=8ο；⑤灰色粘土，厚度6m，ω=38.6%，r=1.79g/cm3，c=10kpa，φ=9.2ο。地下水位為- 0.5m～-1.0m。

基坑支護方案――基坑圍護結構采用地下連續墻，墻厚800mm，深21. 0mm，地下墻分段縱向接頭形式為鎖口管，頂部現澆鋼筋混凝土帽梁，連成整體以增加墻體的剛度。基坑內沿深度方向架設兩道混凝土支撐，混凝土強度為C30。第一道支撐設在地表下2. 5 m，支撐斷面為800 mm× 800 mm，圍檀斷面為：1 400mm x 800mm。第二道支撐設在地表下 7. 8 m，支撐斷面為：1000 mm ×800 mm，圍檀斷面為 1 600 mm x 800 mm。縱橫支撐網格的交點設置立柱。此外，為確保變電站安全，在坑外地下墻與變電站之間設置了兩排壓密注漿，以加固坑外土體，減少作用于墻體的土壓力，并可防止地下墻接頭處可能發生的滲漏。同時在坑內采用深層攪拌樁，以增加坑內土體的被動土抗力，限制墻底的踢腳變形。

2.3土釘墻的支擴方法

某時代廣場，占地面積約6 800m2，由二座塔樓及其相連高層所組成，地面上 22層，地下2層，平面尺寸約 78m x 72 m（西部除去兩部分的三角形成為六邊形）。建筑物標高±0.000處海拔高程為163m，坑底海拔高程59m，場地地面海拔高程為129 m～170m。由于地形由東向西、由北向南傾斜，地面高差約 35mm，基坑一挖最大深度為 11m，而西側部分開挖深度為7m，基坑總邊長約275m。開挖的東側與市主干道相距約10 m，北側道路開挖，南側為正在施工的中興大廈，西側與三層民居相距4m，而西北側與居民（四層）距離僅為2m，根據場地地質勘察報告，場地內巖土層按成因可分為：人工填土層、第四紀坡殘積層、第四紀殘積層和震旦紀混合巖、混合花崗巖。從支護設計角度考慮，場地的巖土層情況可簡化為：第①層為填土（Qml），第②層為砂質粉土（Qdl+el）和粉質粘土（Qdl），由于這兩種土砂的力學計算指標相當近似，故將這兩種土抽象成一種土。第①層填土的力學計算指標為：重度r=20kN/m3，內聚力c=15 kpa，內摩擦角中φ=16ο，變形模量正 EO=10 MPa，層厚15 m。第②層上的力學計算指標為：重度r=20 kN/m3，內聚力c=30kpa，內摩擦角φ=24ο，變形模量正EO=30MPa，層厚 35 m。地下水在地面下 15 m，場地總體富水性貧乏，地下水的主要來源為大氣降水，地下水對混凝土無浸蝕性。據場地工程地質條件、土層力學計算指標以及周圍建筑物情況，經多方案支護形式及技術經濟比較，考慮到上釘墻具有施工速度快，與挖土可同步進行，工程造價低及安全可靠的特點，所以決定采用以土釘支護技術為主的支護結構。

3 結語

我國的深基坑支護技術發展主流成績驕人，經過土建工程師們經驗的長期積累，以及通過吸收國外開發的先進技術及原理和方法，從而開發研制出適合我國地質條件的先進技術。達到了國際先進水平，在我國的基礎建設過程中得到了充分的發揮和利用，具有良好的經濟效益和社會效益，但同時也應該看到國外基坑支護技術的發展，由于我國起步晚，許多設施跟不上，在機械設備及處理能力方面和國外先進水平仍有很大的差距，展望前景，深基坑支護技術必將迎來更加輝煌燦爛的明天。