淺談深基坑支護

秦程

摘要：近些年來，隨著高層建筑的興起，深基坑支護技術也得到了迅速的發展。在深基坑開挖以及支護技術方面，各地隨著科學技術的不斷進步除了積累了大量的設計和施工經驗外，還不斷涌現出很多新技術、新結構和新工藝。

關鍵詞：深基坑支護

一、深基坑支護工程的特點及要求

深基坑工程是巖土工程、結構工程、環境工程等相互交叉、多種復雜因素相互影響的系統工程，是理論與實踐都有待發展的綜合技術學科。區域性明顯，工程地質及水文地質條件不同其深基坑工程的區域差異性更為突出。

深基坑工程不僅施工周期長，而且從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程，常常會遭遇降雨、周邊堆載、振動等諸多不利影響，安全保障度的隨機性大，技術復雜性遠甚于永久性的基礎結構或上部結構。基坑本身的深度、平面形狀隨著時間的推移及外界條件的變化，對其穩定性和變形會有較大的影響。因此，對深基坑工程的時空效應問題應保持高度的重視。

二、深基坑支護的類型

2.1 鋼板樁支護 鋼板樁被廣泛應用于擋土和截水中，主要包括U形、Z形和直腹板型三種截面形式，其由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成，將其互相連接后便形成了鋼板樁墻。由于鋼板樁本身具有很大的柔性，因此，如果設置的支撐或錨拉系統不當就會造成過大的變形，因此，當深基坑支護深度超過7m時，不宜采用鋼板樁支護。

2.2 深層攪拌支護 這種支護主要利用水泥作為固化劑，采用機械將固化劑和軟土劑進行強制拌合，促使固化劑和軟土之間產生一系列物理化學反應而逐步硬化，從而形成具有整體性、水穩定性以及具有一定強度的水泥土樁墻作為支護結構。

2.3 排樁支護 將鋼筋混凝土孔、鉆孔灌注樁作為主要的擋土結構間隔布置在柱列式之間的一種支護形式，包括樁與樁之間有一定凈距的疏排布置形式和樁與樁相切的密排布置形式。

2.4 復合土釘綜合支護 由于復合土釘支護技術綜合了土釘墻和生曾攪拌水泥土樁或高壓旋噴樁技術的優點，因此，具有施工速度快以及經濟實用的特點。其常使用于單層地下室且淤泥層較薄以及地下水較少的基坑。

三、目前深基坑支護存在的問題

3.1 支護結構設計中土體的物理力學參數選擇不當 深基坑支護結構的安全度直接與其結構所承擔的土壓力大小相關，由于地質情況不僅多變且十分復雜，因此，目前要想精確的計算土壓力是十分困難的，現如今，仍舊采用庫侖公式或朗肯公式計算深基坑支護結構所承受的土壓力。但是一個十分復雜的問題仍舊困擾著我們，那就是如何選擇土體的物理參數，尤其針對開挖的深基坑，含水率、內摩擦角和黏聚力三個參數都是可變的，因此，對于支護結構所承受的實際受力是很難準確的計算出來的。

3.2 基坑開挖存在的空間效應考慮不周 對大量的深基坑開挖進行實測后，根據這些實測的資料表明基坑周圍向基坑內發生的水平位移表現為中間大，兩邊小，且長邊居中位置是易發生邊坡失穩的地方，這樣說明了深基坑開挖是一個空間問題。根據平面應變問題主要是處理傳統的深基坑支護結構設計，隨著比較符合細長條的基坑，但是對于那些近似方形或長方形的深基坑而言，差別相對較大。

3.3 邊坡修理達不到設計的規范要求 一般在開挖深基礎或地下室深基坑的土方時，均適用機械開挖，然后經過人工簡單的修坡后即開始擋土支護的混凝土初噴工序。但是在實際工程中，由于管理人員不到位、技術交底不明確，并且初噴前沒有進行嚴格的檢查驗收，因此，擋土支護后的基坑邊坡經常出現超挖和欠挖的現象。

3.4 噴射混凝土厚度不夠，強度達不到設計要求 目前，干拌法噴射混凝土設備是建筑工程基坑支護噴射混凝土最常用的設備，雖然此設備具有設備簡單、體積小、輸送據立場以及速凝劑可以在進入噴射機前加入以及可以連續噴射施工的優點，但是由于操作手的水平不同，不健全的操作方法和檢查控制手段等導致混凝土會出現嚴重回彈的現象，從而造成噴后的混凝土厚度不夠以及達不到設計要求的混凝土強度。

四、施工設計應注意的幾個問題

1.樁身應根據受力的情況合理的配筋。在很多工程的擋土樁設計中，都采用圓斷面內均勻配筋、且沿樁身全長相同配筋的構造，這種設計很不合理，浪費了很多鋼筋。擋土樁實際上是在土壓力、地面荷載或相鄰基礎荷載作用下的受彎構件，無論是單跨懸挑梁或多跨帶外伸的連續梁，其主筋設置的位置及數量，應根據單跨或多跨連梁計算結果的彎矩值配筋。主筋應設在受拉的一側，其長度也應根據彎矩的大小適當截斷，不應沿樁長通長設置。在受壓區配置適量的構造筋即可。鋼筋籠制作安裝時，應嚴格按設計圖施工，不得任意旋轉角度及方向。按此方式配筋用鋼量至少能節約一倍。

2.樁的上端離室外地面取2m為宜，上部可在樁身外側砌磚擋土墻或挖成坡狀。樁身縮短后不僅節約材料，而且由于懸臂段長度減小，將使樁身彎矩大為減小。樁長減短部分的土體自重，也可按地面堆載計算。

3.樁頂設一道現澆圈梁，圈梁斷面做成扁梁，主筋配在兩側。使相鄰的樁共同工作，以增強其整體剛度。

4.合理確定錨桿的位置。設單層錨桿的擋土樁，錨桿應設在錨桿支座處的樁身負彎矩與跨中的正彎矩及樁下端支座處的負彎矩基本相同的部位，這3個部位的彎矩相差較大時，應調整錨桿位置反復試算后確定，可使樁身強度得以充分利用，避免局部應力集中。同理，2層或多層錨桿的位置，也應按此原則確定。在確定計算簡圖時應注意兩點：一是上段懸臂段的跨度，應增加0.5—0. 8m（即錨桿機的高度）。因為當錨桿在未施加預應力鎖定前，其支點并不在錨桿處，而在錨桿機的底面（即第一次開槽的基底）。二是樁的下端如按嵌固計算，實際上樁埋入土中并不能達到理想嵌固的程度，因此，樁底的支座彎矩與下段的跨中彎矩應適當調幅。也可將樁下端支點按嵌固及簡支分別計算后，取兩者的平均值。下段樁的計算高度也應適當增加，即下端支座應下移至少0.5m，以使計算結果更趨于實際。

結束語：

由于建筑基坑的開挖與支護結構涉及到了工程地質、水文地質、工程結構、建筑材料以及施工工藝和施工管理等眾多方面，因此，基坑工程作為一個系統工程，是集土力學、材料力學、水力學以及結構力學等于一體的綜合性學科。由于支護結構也是由若干具有獨立功能的體系組成的整體，因此，為了確保基坑工程安全可靠以及經濟合理，不管是結構設計還是施工組織都應當從整體功能出發，協調好各組成部分的關系。