對深基坑支護的探討

杜衛華　蔣立林

摘要：高層建筑設計一個不能被忽略的重要的組成部分，就是深基坑支撐方案，尤其是相鄰老建筑時，為了確保鄰近建筑物的安全，應該采取更加實用和可靠的配套措施。

關鍵詞：支護結構優化設計與研究；工程實例

引言

深基坑是城市高層建筑的基礎深基坑技術的發展水平，直接決定了城市高層建筑的地基質量。

一、深基坑支護工程的特點和要求

深基坑工程一項由巖土工程、結構工程、環境工程等多個學科相互交叉、相互影響的較為復雜的系統劃的工程，是一門理論與實踐有著很大發展空間，函待發展的新的綜合技術學科[2]。受地質、水文等因素影響，深基坑工程區域性特征非常明顯，不同的地質條件下，如工程地質和水文不同，深基坑工程區域的體現的多樣性更為突出。

深基坑的工程建設周期長，在地面下，從開挖到結束過程中的所有的隱蔽工程，受許多不利影響，如經常遇到強降雨、周圍地基地面堆載超負荷、地基處地面受施工、汽車行駛等導致的振動等，具有很大的隨機性安全程度的保障，技術復雜性較高，遠超永久性的基礎結構或工程上部結構[3]。坑的深度，平面形狀隨時間變化和外部條件更迭，對穩定和變形的影響將會更大。

二、合理選擇深基坑方案的支護方案

深基坑的支護方案主要包括下列幾種：

1、設置在基坑周圍的懸臂支護樁土，是使用鉆孔灌注樁或打入式鋼管樁的類型，其主要用于基坑工程的埋深較淺工程（約5到7米）。

2、采用逆作法施工。沿著地下室外墻，在間隔相同的距離，逐層往下進行逆作施工，同時設鉆孔灌注樁或人工挖孔擴底樁。這個方案其最大的優勢是將支護措施與地下工程的主要結構的組合，更經濟，但施工困難，速度較慢的是逆作部分人工挖掘的部分。

3、沒有錨隔阻了基坑外側設閉合的擋土土拱圈。它是一種新型的擋土結構，由建研院地基發明。該結構能充分發揮，混凝土的抗壓強度較好的材料特性。場地較大時宜優先采用。

4、設置在頂部的擋土樁內支撐或外拉桿，使懸臂樁頂自由端改變，變成鉸支端，減小樁身彎矩及樁頂側移。該基坑方案的使用范圍受建筑工地的面積約束。

5、水泥土深層攪拌樁支護：其優點是利用重力式擋土墻，不需要支撐，在基坑內開挖方便，攪拌樁施工時沒有環境污染，低成本和良好的防滲，適合3 ～ 6米的基坑開挖深度。

6、鋼板樁：槽鋼的正反扣搭接組成，或使用U型和Z型鎖口鋼板樁制成。用打入法打入土壤，支持任務完成后，可以回收再利用，適合3 ～ 10 m的挖掘深度。

7、鋼筋混凝土板樁：樁的長度6 ～ 12米，打入地下后，上面澆注鋼筋混凝土環梁，設置一道支撐或拉錨，用于基坑開挖深度3 ～ 6米。

8、鉆孔灌注樁擋土墻：600 ～ 1000毫米直徑，樁長度15～ 30米，組成排樁式擋墻，頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁，用于基坑開挖深度6 ～ 13米。

9、地下連續墻：支護結構施工期間，這個支護結構對環境影響較小，土層條件適應性強，墻體抗彎剛度、具有良好的防滲性能和完整性，但成本較高，適用于達到超過10米的基坑開挖深度或施工條件較困難的局面。

10：錨噴支護：我國最早用于地鐵工程，1980年代初應用為高層建筑深基坑支護，在自然土壤，錨定方法以鉆孔灌注為主，受拉桿件有粗鋼筋、高強度鋼梁和鋼鏈等。

深基坑支護方案的選擇，受多種因素影響，所以，一定要合理的選用安全可靠、技術先進又經濟合理的方案。

三、某商住樓深基坑支護工程實例

1、工程概況

這一棟高層建筑，集地下車庫、商業、住宅等功能于一身，工程是多元化的。同時由于工程緊鄰湖泊項目土質情況非常復雜。工程坑大面設計較淺，開挖深度為地下6.2米，采用獨立基礎加筏板形式，基基坑局部角落較深，開挖深度達到地下9米，最大開挖深度可以達到地下12米，（最深處為基坑內四個電梯井）開挖土方總量超過32000立方米。

2、工程地質條件

根據地質報告，不良土質的素填土厚度為地下-0.8～-4.3米，而且場地不良土質的素填土帶分布范圍廣泛。分布在素填土帶下面，有大量分布全風化泥巖、全風化泥質粉砂巖，厚度為地下0.7米～3.2米，該土層雖土質純凈，但遇水變軟、易崩坍；地質報告顯示，對土層穩定性威脅較大，地下水位較高，水位平均在地下2.5米左右，必須進行支護加固。

深基坑支護要確?；又車慕ㄖ?、地下管線、道路的安全。同時需要確保邊坡的穩定性，滿足變形控制的要求?，F在支護結構技術不斷改善，出現了很多新的支護結構形式和邊坡的穩定性的方法。

3、支護方案的選擇

本工程設計采用土釘墻支護結構，它基于原位土壤強化、充分利用原位土壤自支持角色的能力一般比樁墻支護結構節省成本30%～ 60%，因此可以大大降低支持成本，同時又有施工周期短的優點。

支持方法穩定可靠，簡單，施工方便，施工周期短，效果好，經濟好的優點，具有顯著的經濟效益，適合實際情況。確保擋土墻穩定、整個基坑邊坡從上到下全部采用土釘墻錨桿護壁，邊坡的整體穩定性較好。

綜上所述，考慮到施工現場條件，利用采用同濟大學的“深基坑支擋結構分析計算軟件FRWSv4.0”確認后計算，并根據環境和基坑開挖深度，需要采用不同的配置形式，用土釘墻對該基坑進行支護是完全可行的。普通水泥砂漿土釘，直徑Φ為l00mm，土釘傾角為15°，內配一根Φ18Ⅱ級鋼筋，放坡角度取10度，水平間距1200mm，面層混凝土板墻厚度為l00mm，有土釘處沿縱橫向配置2Φ14同長加強筋（縱向配置2Φ16，L=200mm），強度等級為C20，內配6@200鋼筋網。

4、施工工藝

（1）施工工藝流程

土方開挖→基坑邊坡修整→放點→成孔（鉆孔）→放人錨筋及注漿管→注漿→設置泄水孔→墻面布筋→噴射混凝土→養護。

（2）鉆機定位成孔

成孔設備采用兩套回轉式鉆孔機，是由地質礦產部重慶探礦機械廠生產的MGJ-50型。同時，為了滿足土釘施工傾角的需要，還進行了鉆機的改造配套工作。基坑采用分層開挖的方式，挖完第一層后設備立即進場進行土釘施工，避免土坡暴露時間過長。

（3）土釘錨釘的安裝與孔內注漿

大部分土釘為1Φ22鋼筋，長度L=7000～9000mm。

孔灌漿使用泥漿充填膠凝材料選擇425普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.45 ～ 0.5：1，使用壓力灌漿方法，將注漿導管底端插入孔底后才開始注漿，待空口溢出水泥時再將導管以勻速緩慢撤出，以保證孔中氣體能全部逸出，直至全孔灌注漿注滿漿液為止。

（4）錨固端處理與噴射混凝土板墻

布置完面層鋼筋網后，先在距錨釘端頭200mm處采用穿孔塞焊一塊150mm×150mm×8mm的鋼板，然后在鋼板外側錨釘端部兩側沿錨釘長度方向焊上三根Φ12、長度為150mm的通長加強鋼筋互相焊接，使所有土釘相互連接成一個整體。噴射混凝土配合比為水泥∶瓜米石∶中砂=1∶2∶2，內摻速凝劑及早強劑，要求混凝土強度達C20以上。

噴射前，先在邊壁面上垂直打入短鋼筋段作為標志，以保證施工時得噴射混凝土厚度達到規定值。100mm厚的板墻分兩次噴射，每次厚道控制在50～60mm；120mm厚的板墻分3次噴射，每次厚度控制在40～50mm。在繼續下步噴射混凝土工作時，要求工人仔細清除預留施工縫結合面上的浮漿層和松散碎屑，并噴水使之潮濕，待混凝土終凝后2小時，立即開始連續噴水養護5～7天。

（5）排水系統的設置

在基坑上邊構筑排水溝，流至西南面的沉沙井后排入市政管網。并將施工場地做硬化處理。然后于土釘注漿完成后，在基坑側面插入長度為500mm，直徑為60mm的UPVC排水管，使其外端伸出支護混凝土板墻外50～60mm，管內填碎石做濾水層以利混凝土板墻后的積水排出。

四、深基坑支護優化設計

1、深基坑設計優化要求

鑒于深基坑在條件差、進度快、質量高、任務重等前提下進行實施，這對于設計人員和施工人員都是一個不小的難度，在設計與施工中的具體要求是設計先進、施工方便、安全可靠、經濟合理。

2、深基坑支護結構設計計算法制

深基坑支護結構設計計算法則主要有兩種，一是經歷平衡法和等值梁法，一是彈性地基梁m法及彈塑有限單元法。

3、設計優化思路

如果對于基坑深度不大的支護工程，首先應該考慮懸臂式支護結構，其結構形式可以分成地下連續墻與樁排支護結構。它主要是利用地面下的土壓力保持支護結構的平衡，當工程邊坡土質比較良好以及地下水位比較低時久可以采用樁排支護結構。由于地下連續墻擁有良好的整體性、防水性和抗彎性，并且墻體的長度可以根據工程的需要進行調節，各種深度的基坑都可以運用，也可運用逆作法施工，所以在目前的運用比較廣泛。如果基坑深度比較深，而且要求邊坡變形比較高時，就應該考慮采用懸臂式支護結構增加內支撐結構，內支撐一般運用內支撐形式或者錨桿拉接方式和懸臂式支護結構組成混合式支護結構。

參考文獻：

[1]肖武權，冷伍明；深基坑支護結構設計的優化方法[J]；巖土力學；2009。

[2]邵志超；建筑工程深基坑支撐式排樁支護結構施工技術的應用[J]；科技創新導報；2010。

[3]張永勝；以大慶市人防工程為例淺談大面積深基坑施工的降水與支護[J]；黑龍江科技信息；2010。