論深基坑的發展探索

曹永紅　張春梅　 楊志虎/.天津億景置業有限公司 .北京鐵城建設監理有限責任公司建超工程監理分公司

論深基坑的發展探索

曹永紅1張春梅2楊志虎2/1.天津億景置業有限公司 2.北京鐵城建設監理有限責任公司建超工程監理分公司

隨著我國社會和經濟的發展，尤其是寸土寸金的一線大城市，為了高效利用有限土地，向上向下拓展空間，大量高層、超高層建筑以及人防、地鐵隧道等大型工程的涌現，必然伴隨著深基坑設計、施工技術成為技術探索熱點難點問題。本文介紹了深基坑工程的一些發展及探索。

深基坑；支護結構；發展探索

1.引言

隨著我國社會和經濟的發展，尤其是寸土寸金的一線大城市，為了高效利用有限土地，向上向下拓展空間，大量高層、超高層建筑以及人防、地鐵隧道等大型工程的涌現，尤其大城市地下設施及管線密集，新項目周邊基本都有建筑群體，對深基坑工程的要求越來越高，深基坑工程設計、施工中隨之遇到的難題也越來越復雜，迫切需要工程專業技術人員須以更加嚴格謹慎的工作態度和新的角度去思考深基坑工程這項研究，不斷探索新的理論、新的經驗或研究方法，去應運到實踐中，促進深基坑設計、監測、施工等的發展，為深基坑發展探索提供了寶貴實踐經驗。

2.深基坑工程的主要特點。

2.1深基坑工程具有較大的風險性。深基坑支護體系一般為臨時措施，其荷載、強度、變形、防滲、耐久性等方面的安全儲備較小。

2.2深基坑工程具有明顯的區域特征。不同區域工程地質和水文地質條件不同，即使同一城市也可能會有較大差異。例如北京市東部與西部地質差異特別大。

2.3深基坑工程是系統工程。深基坑工程主要包括支護體系設計和土方開挖、監測等。土方開挖的施工組織是否合理將對支護體系是否成功具有重要作用。不合理的土方開挖、步驟和速度可能導致主體結構樁基變位、支護結構過大的變形，甚至引起支護體系失穩而導致破壞。

2.4深基坑工程具有環境效應。深基坑開挖勢必引起周圍地基地下水位的變化和應力場的改變，導致周圍地基土體的變形，對周圍建（構）筑物和地下管線產生影響，嚴重的將危及其正常使用或安全。大量土方外運也將對交通和棄土點環境產生影響。

3.深基坑支護技術目前的狀況。

一線城市的高層建筑基坑具有大、深的特點，挖深一般在15～50m之間，寬度與長度達200m。基坑鄰近多有建筑物、道路和管線，施工場地擁擠有限，對安全和環境要求高，深基坑支護結構的選型不再單一，基本上是兩種及兩種以上的復合形式，并伴隨輔助以其他加強安全系數。例如土釘支護尤其是復合土釘支護，在合適的地質條件下有望成為建筑基坑的選型，而逆作法施工目前已日趨成熟，應運更多。

3.1地下連續墻支護。地下連續墻支護是用特制的挖槽機械，在泥漿護壁的情況下開挖一定深度的溝槽，然后吊放鋼筋籠，澆筑混凝土。地下連續墻的形狀多種多樣，一般集擋土、承重、截水和防滲于一體，并兼作地下室外墻。其不足之處是要用專用設備施工，單體施工造價高。對各種地質條件及復雜的施工環境適應能力較強施工不必放坡，不用支撐，國內地下連續墻的深度已達40多米，壁厚1米多。

3.2排樁支護。排樁支護是指隊列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔、鉆（沖）孔灌注樁，作為主要的擋土結構，其結構形式可分為懸臂支護或單錨桿、多錨桿結構，布樁形式可分為單排或雙排布置。懸臂式支護適用于開挖深度不超過10米粘土層不超過8米的砂性土層，以及不超過5米的淤泥質土層。

3.3錨桿或噴錨支護。錨桿與土釘墻支護相似，將錨桿錨入穩定土體中，外端與支護結構連結用以維護基坑穩定的受拉桿件，并施加預應力。支護體噴射混凝土稱噴錨支護。錨桿可與排樁、地下連續墻、土釘墻或其他支護結構聯合使用。不宜用于有機質土，液限大于50％的粘土層及相對密度小于0.3的砂土。

3.4深層攪拌支護。深層攪拌支護是利用水泥作為固化劑，采用機械攪拌，將固化劑和軟土劑強制拌和，使固化劑和軟土劑之間產生一系列物理化學反應而逐步硬化，形成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥土樁墻，作為支護結構適用于淤泥、淤泥質土、粘土、粉質粘土、粉土、素填土等土層，基坑開挖深度不宜大于6m。對有機質土、泥炭質土，宜通過試驗確定。

4.深基坑支護技術的發展探索

4.1深基坑支護結構方案優選。

深基坑支護結構的設計與施工和項目工程的上部結構不同，除地基土類別的不同外，地下水位的高低、土的物理力學性質指標以及周圍環境條件等，都直接與支護結構的選型有關。支護結構型式選擇的合理，就能做到安全可靠、施工順利、縮短工期，帶來可觀的經濟與社會效益，可見支護結構形式的優化選擇是深基坑支護技術發展的必然趨勢。為達到方案的最優化，有時根據地層土質的變化、基坑周圍環境，也可采用更為靈活的組合支護方案。例如某工程基坑支護體系：基坑邊坡整體采用灌注樁、鋼管樁的組合樁錨支護體系，一區上部采用土釘墻體系，下部采用多級鋼管樁+錨桿支護體系；二區上部采用雙排灌注樁+錨桿支護體系，下部采用鋼管樁+錨桿支護體系；三區上部采用單排灌注樁+錨桿支護體系，下部采用鋼管樁+錨桿支護體系，四區采用巖石錨噴支護體系。項目基坑止水、排水體系：邊坡坡頂進行地面硬化并設置擋水臺階防止地表水排入基坑，基坑底部沿周邊設置排水溝與集水井進行集水明排。本基坑工程安全等級為一級。自基坑開挖起至回填結束，基坑正常使用期限2年。

4.2施工工藝上的技術探索。

4.2.1土釘墻方案的大量實施，使得噴射混凝土技術得以充分運用和發展。為減少噴射混凝土的回彈量以及保護環境的需要，濕式噴射混凝土將逐步取代干式噴射混凝土。

4.2.2為減小基坑工程帶來的環境效應（如因降水引起的地面附加沉降），或出于保護地下水資源的需要，有時基坑采用帷幕型式進行支護。除地下連續墻外，一般采用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構筑成止水帷幕。也有把水利工程中防滲墻的工法引入到基坑工程中探索。

4.2.3基坑降水時，為減小因降水引起的地面附加沉降或對鄰近建（構）筑物造成的影響，采取井點回灌技術，結合軟件及監測數據對現場進行綜合監控，合法合理利用和保護地下水資源，做到節能高效。

4.2.4基坑向著深、大、周圍環境復雜的方向發展，使得深基坑開挖與支護的難度愈來愈大。受地下空間所屬權的限制，內支撐或新型錨桿（如抗浮抗變形，可重復利用的新式材料及設備、節能的可拆式錨桿、抗拔力較大的全程應力復合型錨桿）將更加推廣運用。

4.2.5為減小坑壁土體的側向變形，可以通過基坑內外雙液快速注漿加固土體；對支撐（或拉結）施加預應力；還可以調整挖土進度以及支撐的施工程序等措施來限制基坑的側向變形。

4.2.6在軟土地區，為避免基坑底部隆起，造成支護結構水平位移加大和鄰近建（構）筑物下沉，采用深層攪拌樁或注漿技術對基坑底部土體進行加固，即提高支護結構被動區土體的強度的方法。

4.3深基坑監測與信息化實施探索。監測內容主要包括：水平位移監測、豎向位移監測、深層水平位移監測、傾斜監測、裂縫監測、支護結構內力監測、土壓力監測、孔隙水壓力監測、地下水位監測、錨桿拉力監測、坑外土體分層豎向位移監測。監測樁頂位移，樁體位移，地表沉降，樁身內力，支撐軸力，水位沉降，建筑物沉降，基坑回彈等。監測對象及監測項目一般由基坑支護設計方根據基坑支護設計安全等級、支護結構類型及相關規范的要求選定。為了確保工程安全和保護環境，采用現場監測與軟件數據相結合，拓展空間，采取平面立面，縱向橫向等三維監測，提供施工過程中支護體系及環境的受力狀態及變形數據。由于信息技術及加固技術的提高，實現了毫米級的變形控制。如北京通州某工程對附近兩條地鐵隧道變形控制在6mm。積極探索三維建模模擬技術，把現場采集的數據與軟件有效結合，更安全高效的把控現場，為工程服務。

5.結語

深基坑開挖是工程難題，既涵蓋土力學中的典型強度問題，又涉及到變形問題，同時還涉及到土與支護結構共同作用。深基坑工程是實用性、實踐性、經驗性極強的學科，是隨著土力學理論、計算技術、測試儀器及施工機械、施工工藝的進步與工程實踐增加而逐步完善的學科。作者認為，隨著我國經濟建設的快速發展，依靠專業技術人員的共同努力，中國的深基坑工程設計和施工水平必將走到世界前列，我們仍需保持謙虛態度，不斷探索大型，超大型深基坑的理論和實踐經驗，為深基坑設計、監測、施工探索出更加安全高效節能的方法。

［1］JGJ120-99.建筑基坑支護技術規程［S］

［2］GJB5055-2006.土釘支護技術規范［S］

［3］GB50086-2001.錨桿噴射混凝土支護技術規范［S］

［4］GB50007-2011.建筑地基基礎設計規范［S］

［5］GB50497-2009建筑基坑工程監測技術規范［S］

［6］龔曉南.深基坑工程設計施工手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1998.

［7］劉建航，候學淵.基坑工程手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1997.