深基坑開挖支護分析

馮帥　程榮

摘 要：近年來，深基坑開挖施工頻頻出現安全事故，臨近建筑物的倒塌、坑壁未及時支護導致坍塌、地下水流入基坑中等等，深基坑開挖施工的安全質量必須得到重視。文章對深基坑工程的特點及事故原因進行簡單分析，提出建議及對策。

關鍵詞：深基坑工程；支護；分層開挖；信息反饋

在城市建設在，深基坑的工程常常會在人防工程、道路橋梁、密集建筑物或者隧道地鐵旁進行，雖然深基坑工程屬于臨時工程，但與常見的基礎結構工程相比較，卻具有特殊性，施工的安全十分重要。必須運用成熟的技術，否則除會對基坑施工造成影響之外，還可能對附近的橋梁、建筑及多種設施造成危害，帶來無法彌補的損失，因此深基坑開挖支護技術非常重要。

1 深基坑工程特點及現狀

1.1 基坑越挖越深

或為了使用方便，或因為地皮昂貴，或為了符合城管規定及人防需要，建筑投資者不得不向地下發展。過去建1～2層地下室，即使在大城市也不普遍，中等城市更為少見。現在在大城市、沿海地區尤其是特區，地下3～4層已很尋常，5～6層也有。因此基坑深度多在10～16m間，在20m左右的也為數不少。

1.2 工程地質條件越來越差

這一點在某些沿海經濟開發區較為突出。

1.3 基坑周圍環境復雜

重要高層和超高層建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方，并緊靠重要市政公路。而此處原有建筑結構陳舊，地上與地下管線密布。因此，基坑開挖不僅要保證基坑本身的穩定，也要保證周圍的建筑物和構筑物不受破壞。

1.4 基坑支護方法眾多

如人工挖孔樁，預制樁，深層攪拌樁，鋼板樁，地下連續墻，內支撐，各種樁、板、墻、管、撐同錨桿聯合支護，此外還有錨釘墻等。

2 深基坑工程事故的分析

由于深基工程的上述特點，使深基坑支護成為一個最感頭痛的工程難題，對其原因提出如下看法：

2.1 設計方案失誤

2.1.1 方案選擇錯誤。

2.1.2 實施方案與設計方案不符。

2.1.3 止水帷幕力度不當。

2.2 設計計算錯誤

2.2.1 錨桿計算錯誤。

2.2.2 支護樁嵌入深度不夠。

2.2.3 安全系數偏小。許多基坑設計時，為單純追求造價，而忽略許多因素，使工程的安全系數偏小。如遇雨水或少量偶然的坑邊堆載，就導致基坑的失穩。

2.3 未進行穩定驗算

由很多工程事故可見，僅進行基坑支護設計或選擇一個方案是不行的，還必須進行穩定驗算，以確保基坑的整體及局部穩定，特別是軟土地區。

2.4 施工管理方面的問題

2.4.1 嚴重超挖，不遵守分層分段開挖原則。

2.4.2 坑邊過量堆載。

2.4.3 管理混亂。

3 建議及對策

3.1 堅持分層分段開挖與支護的原則

一般情況下，邊坡破壞有一個從局部開始，逐漸擴大的過程。首先產生局部破壞的部位為突破點.當某部位土體應力達到或超過其強度時，突破點開始破壞，并引起周圍土體力學性質的變化和臨近部位應力的升值，使破壞面擴大。城市高層建筑的發展，使基坑深度日益增大，邊坡也越來越陡立（一般在80～90°）。目前各種邊坡穩定的理論計算模式都是在60°左右建立的，與陡立邊坡的初始受力狀態有較大差異。邊坡開挖后，破壞了原自然土體的三向受力狀態，在開挖面附近產生一個高能區。其中一部分能量傳給周圍土體，一部就成為使土體變形的動力。對近于直立的邊坡，若一次開挖深度太大，積聚的能量就很大，有可能成為破壞的突破點而產生塌方。所以施工中必須控制開挖面的長度與深度，并進行快速支護，使支護盡早發揮效能，達到控制和消滅破壞突破點的目的。分層分段開挖并支護有利于邊坡能量的釋放.前期開挖掘層段的能量有一部分通過錨體傳到土層較深部位，有一部分受已施工面板影響留在坡面淺層部位。當下一層段開挖后，就被后期開挖段吸收并釋放。因此，分層分段開挖并支護的施工方法也是一個能量釋放的過程，最后總的開挖能量留在坡面的較少，這對整個破面的穩定是有利的。

3.2 信息反饋是基坑施工的重要組成部分

所謂施工過程中的信息反饋基本上指兩方面：一是指坡面開挖過程中對暴露出來的地質構造、地下水分布的變化及未知地下建筑物的信息反饋；二是指施工過程中對邊坡位移及應力監測的信息反饋。其中，施工中發生側移有以下原因：第一，土力學的模糊性：土的層面結構多變，影響因素多，物理力學性能分散性大。其結構計算原理及各種參數取值有較大的模糊性，不可能一次計算到位。第二，外力作用下的變形。第三，施工階段的不穩定性。

3.3 支護結構的革新

3.3.1 從結構受力改變結構形式。閉合拱圈擋土、連拱式基坑支護，都是將平面結構改變為空間支護結構，利用拱的作用，一方面減小土對樁的側向壓力，另一方面將結構受彎變為拱圈受壓，充分發揮混凝土的受壓特性，降低了工程費用。

3.3.2 從施工方法上改變。樁墻合一地下室逆作法，是將基坑支護樁和地下室墻合在一起，將地下室的梁板作為支護，從地下室頂往下施工，地下室外墻也施工.它的優點是節約投資，在地下水豐富、不易降低水位地區，尚須作防水帷幕。

3.3.3 發展新的支護方法。近年來，噴錨網支護法、錨釘墻法在工程中得到應用，并顯示了顯著的經濟效益。它完全拋棄了傳統法及其被動支護概念，以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學強度，變土體荷載為支護結構體系的一部分。它主動支護土體，并與土體共同工作，具有施工簡便、快速、及時、機動、靈活、適用性強、隨挖隨支、挖完支完、安全經濟等特點。

可以看到，隨著國民經濟的飛速發展和城市現代化的進程，基坑工程的可靠性成為亟待解決的問題.因此進一步探討基坑支護的方法和計算理論，尤其是新型支護方法的計算理論，乃為工程實際所急需。如噴錨網支護法、錨釘墻法。

如前所述，基坑工程的破壞率較高。因此，配合施工過程的監測與信息反饋技術，進行基坑護壁搶險技術的探討非常必要。目前，發現基坑護壁失效，采用的方法是停止開挖或回填土方等，收效甚微。因此在支護設計或確定施工方案時，就必須考慮基坑護壁的搶險措施。如基坑護壁帷幕漏水化學灌漿搶險技術，具有簡單、經濟。快速和有效的特點，是目前基坑漏水涌砂最好的搶險補救方法。endprint