深基坑工程支護方案研究與應用

黃志洪 全悅 丁浩

【摘要】針對軟土地基的工程特性和深基坑支護的基本要求，結合工程實例，對軟土地基深基坑支護結構方案的選型進行了探討。

【關鍵詞】軟土地基；深基坑；支護結構

隨著城市化建設的快速發展，高層建筑大量涌現，由于深基坑開挖往往發生在商業繁華區，場地局限，地質條件復雜，臨近建筑、道路和地下設施密集，使放坡開挖不再成為可能，勢必帶來了深基坑支護工程問題，支護結構方案的優選是保證軟土地及深基坑支護工程順利進行的關鍵。本人結合多年經驗對上海、寧波等地區多個項目進行比較后，粗淺地談談如何進行方案優選。

1、基坑支護工程勘察

1.1 地質勘察。基坑工程地勘一般應提供以下資料：①土體類別、結構特點、土層性質；②基坑及圍護墻邊界附近、回填土、暗濱、古河道及地下障礙物分布；③淺層滯水、潛水和基坑底部承壓水埋藏情況，各土層水的補給、動態變化、水力聯系；土層的滲流特性及產生管涌、流沙的可能性；④支護結構設計與施工所需的物理力學指標。

1.2 周圍環境勘察。基坑周圍鄰近建筑物狀況調查，如周圍建筑物分布于基坑邊線的距離；周圍建筑物上部結構形式與現狀、層數和高度、基礎結構類型及埋深、有無樁基和存在傾斜、裂縫、使用不正常情況，需通過拍片、繪圖等手段搜集相關資料，必要時可通過權威部門鑒定。基坑周圍地下敷設狀況調查，如上下水、燃氣、熱力、電纜及其相關詳細數據參數及其對基坑開挖的影響程度。周圍施工條件調查，如施工現場的交通運輸條件；施工場地條件有無足夠的場地供運輸車輛運行、堆放材料、停放施工機械、鋼筋、模板加工。

1.3 地下結構設計資料調查。主體工程地下室的平面布置和形式，以及紅線的相對位置。主體工程樁的位置圖。主體結構地下各層的布置與標高，地面標高。

2、深基坑支護方案的選擇

2.1 深基坑支護的基本要求。確保基坑圍護體系起到擋土作用，基坑四周邊坡保持穩定。確保基坑相鄰建筑物、地下設施、道路等在施工期和此后運行的安全。有地下水的地區，通過排水、降水、截水等措施，確保基坑工程施工在地下水位以上進行。

2.2 基坑支護的設置原則。技術先進，結構簡單，因地制宜，就地取材。盡可能與工程永久性擋土做到因工程、因地、因時制宜，合理優選方案。受力可靠，能確保基坑邊坡穩定，不給臨近建筑物/道路及地下設施帶來危害。保護環境，保證施工安全，經濟合理。

2.3 軟土地基深基坑支護結構的優選。簡易的鋼板樁為槽鋼等型鋼，由于截面抗彎能力弱，只用于較淺的基坑（h≤4m）。且防滲能力弱，有時需降水，正規的鋼板樁為熱軋鎖口鋼板樁，其型式有U型、Z型、一字型、H型和組合型。鋼板樁由于一次性投資大，多以租賃方式租用，用后拔出歸還，鋼板樁的優點是材質可靠，打造方便，施工速度快有一定擋水能力，可重復使用，費用較低。缺點是剛度較小，用于較深基坑支撐拉錨工作量大，如不作足夠的拉錨，在變形大透水性大的土層中不能完全擋水：拔除時帶土，土層移動會危害周圍環境。鉆孔灌注樁支護墻是在深基坑工程中應用最多的一種。鉆孔灌注樁為間隔排列，縫隙不小于100mm，需另做擋水帷幕，目前我國應用較多的是厚1.2m的水泥土攪拌樁。優點：施工無噪聲、無振動、無擠土、剛度大、抗彎能力強、變形較小。缺點是有時質量不容易控制，且造價相對較高。地下連續墻是于基坑開挖之前，用特殊挖槽設備，在泥漿護壁之下開挖深槽，然后下鋼筋籠，澆筑混凝土形成的地下土中的混凝土墻。目前常用厚度為600mm、800mm、1000mm，多用于-12m以下的深基坑，其優點為：施工時對周圍環境影響小，能緊鄰建（構）筑物等進行施工；剛度大，整體性好，變形小；處理好接頭能較好的抗滲止水；如用逆作法施工，可實現兩墻合一，能降低成本。其缺點是地下連續墻如單純用作圍護墻，只為施工挖土服務則成本較高；泥漿需要妥善處理，否則會影響環境。

2.4 軟土地基深基坑支撐結構的選型

2.4.1 支撐的分類。按支撐結構的位置在坑內還是在坑外可分為內支撐和拉錨。內支撐受力合理，安全可靠，易于控制圍護墻的變形，但內支撐的設置給基坑內挖土和地下室結構的支模和澆筑帶來了一些不便，位于軟土地區土的變形較難控制。按支撐的材料可分為鋼支撐和鋼筋混凝土支撐兩類。鋼支撐常用者為鋼管和型鋼兩種。鋼支撐的優點是安裝和拆除方便，速度快，能盡快發揮支撐的作用，減小時間效應，使支護墻因時間效應的增加變形減小；鋼筋混凝土支撐，是隨著挖土的加深，根據設計規定的位置現場支模澆筑而成。其優點是形狀多樣性，可澆筑成直線、曲線構件，可根據基坑平面形狀，澆筑成最優化的布置形式；整體剛度大、安全可靠、可使圍護墻變形小，有利于保護周圍環境；可方便地變化構件截面和配筋，以適應其內力的變化。其缺點是支撐成型和發揮作用時間長，時間效應大，使圍護墻因時間而產生變形增大；屬一次性的、不能重復利用；拆除相對困難，如果控制爆破拆除，有時周圍環境不允許，如用人工拆除，時間較長，勞動強度大。

2.4.2 內支撐布置型式的優選。一般情況下，對于平面形狀接近方形且尺寸不大的基坑，宜采用角撐，使基坑中間有較大的空間，便于組織挖土；對于形狀接近方形但尺寸較大的基坑，宜采用環形、便于桁架支撐，受力性能較好，亦能提供較大的空間便于挖土；對于長方形基坑，宜采用對撐或對撐加角撐，安全可靠，便于控制變形。

3、結論

深基坑支護雖為一種施工臨時性輔助結構物，但對保證主體工程順利進行和鄰近地基、建筑物的安全影響極大。在實際應用中，支護結構并非越大、越厚越好，或是埋置越深越好，而是在了解各種支撐、支護方法的優缺點和適用場合的基礎上，應根據所搜集相關完備資料。進行多方案的經濟技術分析，綜合全面比選確定。

參考文獻：

[1]《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002.

[2]王利鳳，余堯天等.大型地下室深基坑綜合圍護技術[J].浙江建筑，2005，（1）.