深基坑支護設計與施工技術研究

謝 勇 江德飛

（重慶市市政設計研究院 重慶市江北區 400012）

深基坑支護設計與施工技術研究

謝 勇 江德飛

（重慶市市政設計研究院 重慶市江北區 400012）

深基坑施工是土建工程中的重要內容，現代很多土建工程往往在基坑開挖過程中需要的深度較高，所以為了強化深基坑施工安全，必須切實加強深基坑支護施工技術的應用。本文探討了深基坑支護工程的設計與施工技術方法，以供參考。

深基坑；支護；設計；施工技術

1 引言

深基坑支護技術對建筑項目而言，屬于極為重要的構成元素，是否能夠在工程中得到合理的運用，直接關系到土建基礎施工的質量與安全。由于深基坑支護技術的類型較多，必須結合工程的實際需要，采取針對性的支護類型與施工措施，并在實際的應用過程中進行工藝的優化與完善。

2 深基坑支護設計

2.1 深基坑支護結構的設計流程

一般來說，深基坑支護設計的內容主要包括體系方案比較選擇，圍護墻抗滲性能的計算，結構形變與強度的計算，基坑穩定性驗算，挖土方案設計，環境保護以及監測方案規劃等。

工程以深基坑工程設計內容為依據，對建筑物總平面配置、基坑開挖范圍及深度、工程勘察資料、建設單位要求、相關規范及技術標準等方面進行調查收集資料；然后分析周邊現狀建筑物狀況、周邊管線狀況、周邊交通狀況、相鄰地區基坑設計施工經驗、主體結構配置要求；根據這些分析，對基坑安全等級、巖土參數選取、重要性參數進行規劃，制定支護方案，并由工程組建專門的評審部門對方案進行評估確定，進而做出設計決策，并完成初步設計。在初步設計完成以后，進行對支護開挖、基坑降水或排水方案的設計，最后進行穩定性的運算，如果滿足強度控制、變形控制，那么再進行施工圖的設計。

2.2 設計方法

在設計深基坑支護結構時，應根據極限環境下的狀態表達式，進行相關參數的計算，劃分支護結構的極限狀態，以正常使用的極限狀態與承載能力極限狀態和作為最終參考。正常使用極限狀態其所對應的狀況是支護結構產生嚴重變形已妨礙了結構施工甚至于影響到了周邊建筑的正常使用。承載能力的極限指的是支護結構所承受的最大限度的壓力，可能導致土體變形嚴重、失穩，進而破壞基坑周圍環境和支護結構。因此在設計基坑支護結構時，需要計算其承載力極限狀態，通過計算支撐的承載力和穩定性、土體穩定笥、結構承載力及錨桿后，從而對極限狀態進行掌握。另外對于支護結構變形有限定的基坑側壁，則還需要驗算基坑周邊環境及支護結構變形的情況。

3 深基坑支護結構設計實例

3.1 工程概況

本工程位于某市繁華地帶，是該市軌道交通地鐵1號，3號換乘站的配套商業項目。項目北臨市體育館，南臨勞動西路，東至回龍山巷路，西至體育大道，南臨勞動西路，占地面積14855m2，總開發建筑面積為45680m2。本地下商業廣場為地下3層，其中地下1層，2層為商業，地下3層為停車場，基坑深度約為16～20m。

3.2 深基坑支護設計方案

3.2.1 方案選擇

本工程位于城市鬧市區，周邊建筑物眾多且距離基坑較近，無法采用大放坡開挖，為了減少基坑開挖對周邊建筑物的影響，在經過組織各方專家、周邊項目業主及政府相關職能部門多次召開相關技術討論會，最后確定采用樁+預應力錨索支護方案。

3.2.2 深基坑支護設計

（1）基坑各支護段計算分析

本項目基坑支護總長度約為600m，根據與周邊建筑物的關系，共分成比較有代表性的6段典型斷面進行支護計算分析及設計，限于文章篇幅，只選取其中的一段進行詳細闡述。

本工程圍護結構運用GTS軟件，取基坑典型斷面BC段進行設計計算分析。鉆孔灌注樁作為臨時結構進行考慮，在開挖施工期間，鉆孔灌注樁圍護結構作為支擋結構，承受全部的水土壓力及路面荷載，按施工過程采用“增量法”進行受力分析。受力分析模擬了施工過程，在計算中計入結構的先期位移值及錨索變形，采用彈性有限元法進行結構計算，地基對結構的作用采用分布水土壓力及一系列不能受拉的彈簧進行模擬，最終的位移及內力值為各階段累加值。

（2）典型斷面BC段基坑支護設計

基坑BC段北側為采用柱下獨立基礎的市體育館，基礎對不均勻沉降及基坑降水非常敏感，故采用1000×1600旋挖樁+預應力錨索的支護形式。樁頂設冠梁將排樁連成整體，使圍護樁形成共同受力體系，抵抗側向荷載。樁施工完成后，立即進行冠梁開挖和樁頂混凝土鑿除清理，圍護樁主筋錨入冠梁，冠梁采用C30混凝土澆筑，土方開挖后抗滑樁間采用噴錨支護，防止樁間水土壓力。

根據地勘資料，綜合鄰近地鐵基坑開挖的實際情況，地下水位在地面以下4m左右，鉆探資料顯示的粗砂、礫石、卵石均為含水層，因此基坑周邊需布設止水帷幕。BC段周邊的市體育館為獨立基礎，對降水造成的不均勻沉降比較敏感，故止水帷幕采用旋挖素混凝土樁咬合成整體，兼作周圍淺基礎房屋的支擋。其余各段均采用高壓旋噴樁，與混凝土樁咬合成整體。旋挖止水帷幕應先挖止水樁，澆筑素混凝土后再挖圍護樁，以保證樁間搭接。坡面設置50個泄水孔，坑頂和坑底分設截排水溝。BC段的支護設計詳圖如圖1～2所示。

圖1 BC段典型基坑支護剖面圖

圖2 BC段典型基坑支護平面圖

（3）基坑施工監測要求

為了確保施工及使用階段基坑、基坑周邊建筑物及市政管道的安全，要求隨時掌握開挖及支護施工整個過程的基坑動態變化情況，并把獲得的信息通過修改調整設計反饋到施工工作中以指導施工，沿基坑坡周邊及周邊建筑物均勻布置一定量的監測觀察點。監測應嚴格按照相關的技術規范要求執行，施工組織方案應有完善的應急預案，一旦出現報警值，應立即通報甲方、設計、監理、地勘及相關職能部門，及時采取應對措施。

4 深基坑支護施工技術

4.1 深基坑支護技術簡析

所謂的深基坑支護主要是指規模較大的建筑物中支護結構或者深度在5m以上的地下室工程，是為保障地下結構施工、基坑及其周圍環境安全所采取的一種技術措施。就支護形式而言，通常可分為鋼板柱、排樁、攪拌樁、土釘墻、地下連續墻、柱列式灌注樁等多種支護工藝，且各有特點，適用條件有所不同[1]。

可以說在建筑工程中，深基坑支護技術不僅僅是一種科學有效的地基處理技術和工藝，更為建筑基礎承載力和強度提供了有力支持，利于顯著改善整體基礎施工的可靠性和有效性，進而使基礎工程整體質量得到保障，故歷來是建筑基礎工程施工的重點和難點。畢竟深基坑支護是一個包括基坑開挖、支護、防水和環境保護于一體的復雜系統，其成敗與工程質量、工期和造價息息相關，而且會對周圍的構筑物和生態環境有所影響，這就要求我們在建筑工程中應用深基坑支護技術時，注意結合實際情況選擇最優的支護工藝，同時加強技術管理和質量控制，以此最大限度發揮其技術優勢。

4.2 常用深基坑支護技術

4.2.1 排樁支護技術

排樁支護技術主要是進行鉆孔施工的基礎上，進行鋼筋籠的鋪設和鋼筋混凝土的澆筑，從而形成鉆孔灌注樁，并將每根樁柱按照一定的間隔進行排列，從而達到支護施工的目的。但是需要注意的是，在確定樁距時，應嚴格按照設計要求來執行，且預防樁距過遠或過短，過遠會導致支護作用下降，過短又會增加成本，所以樁距這一要點必須引起重視。

4.2.2 土釘支護技術

土釘支護技術具體如圖3所示：主要是針對基坑不能放坡的情況下進行支護或基坑外部的降水條件較高且地下水水位較低時才能使用。由此可見，其在應用中存在局限性。加上土釘支護周邊不能存在其他已有的地下管線，才能更好地將其加固作用發揮，更好地確保支護的效果。深基坑支護施工中應用這一技術，其工藝流程進行如圖3所示。

圖3 土釘墻支護結構示意圖

4.2.3 鋼板樁支護技術

鋼板樁支護技術主要是在使用之前在預制場內進行鋼板樁的預制。在預制鋼板樁時，應盡可能地選擇熱軋型的鋼板且帶有鉗口，并嚴格按照設計要求對其規格進行確定。鋼板樁預制結束后，需要及時將其運至施工現場，以備施工所需。在應用過程中，應確保鋼板樁連接的正確性，才能在地下形成一道鋼板墻，從而利用其有效地支擋，而且在應用過程中較為簡單，且支護效果良好，缺點就是在土壤適應性方面較差，且需要較高的成本。

4.2.4 地下連續墻支護技術

地下連續墻支護技術主要是在基坑內連續地進行墻體的澆筑，從而利用形成的墻體更好地防水防滲，加之墻體自身的剛度較大，能有效地進行支護，而且具有較強的適應性，所以其得到了廣泛的應用，需要注重的就是確保連續墻的澆筑質量，才能更好地確保其具有較強的支護效果和防滲效果。

5 結語

深基坑支護技術的應用有效提高了建筑工程的建設質量，在進行支護施工時，必須結合實際情況，重視深基坑支護工程的整體設計，以及相應施工技術的選擇。相信在施工實踐不斷推進發展的過程中，深基坑支護技術能夠不斷完善，并在建筑施工上發揮更大的作用。

[1]傅建曙.深基坑開挖支護技術分析[J].交通科技與經濟，2014，16（4）：59～64.

[2]龍莉波.大型深基坑逆作法施工關鍵技術研究[J].建筑施工，2014（6）：625～629.

[3]任斌向，郭衛萍，張增國.大型超深基坑支撐及土方開挖施工技術[J].建筑技術，2014，45（7）：619～622.

U416

A

1004-7344（2016）20-0132-02

2016-7-3

謝勇（1986-），男，工程師，大學本科，主要從事巖土隧道結構設計工作。