淺談深基坑支護工程結構

王海波 陳海峰

摘 要：目前，各地基本建設中的各類建筑朝著高、大、深、重等方面的發展勢頭仍方興未艾，可以預料，基坑開挖與支護技術的各個方面均將繼續得到全面而深入的應用和推廣。

關鍵詞：深基坑工程;基坑支護;錨桿技術

1 深基坑支護類型

選擇合理的深基坑支護模式能夠幫助提高工程基層穩定性，常見的支護結構包括連續墻支護、鋼板材料加固、灌注樁以及錨桿鋼釘等。在選擇支護結構類型時，要考慮施工場地的適應情況，對工程總建筑面積、高度、自重進行詳細計算，根據結果判斷合理的支護方式。

2 深基坑支護的土壓力

2.1 土強度指標的選擇

不同深度土壤之間存在的壓力也不相同，在確定深基坑支護結構形式前，要對土強度系數進行精準計算，即使土壤中含有的物質相同，但含水量不同，所處的壓力環境也會有明顯的差異。針對這一特征，在試驗分析階段可以通過改變土壤中含水量來計算不同壓力下的土強度指標。基層土壤自身擁有一定的抗剪能力，能夠承載一部分建筑物自重帶來的壓力，應用這部分應力，在此基礎上計算有效的支護加固強度，既能夠達到工程使用需求，又可以避免產生材料浪費問題。借助計算機軟件來構建土強度指標模型，將測量得到的數據輸入其中，系統能夠根據信息自動生成強度分布坐標圖，技術人員也可以根據這一結果對支護方案進行分析。明確土強度情況還能夠幫助工作人員掌握土壤類型，采取積極有效的土壤處理措施，避免粘土層對深基坑支護結構修筑造成影響。

2.2 土壓力計算理論及方法

土強度分析要對深層環境中存在的壓強進行分析，僅僅依靠數據計算很難得到貼近實際情況的準確結果，因此需要結合試驗來進行。選取具有代表性的施工場地，對試驗區域的規格進行測量，并判斷土壤類型，將其中含有的復雜性物質依次記錄在報表中。對土壤表面施加壓力，達到額定壓力時觀察土壤體積的變化，測量體積減小的數值，分別輸入到計算系統中。在土壤體積發生變化之前所記錄的壓力數值都在應力范圍內，一旦產生形變，則表示壓力已經產生了土強度的抵御能力。對這一數值進行分析計算也是判斷土壤環境中自身存在壓力系數的關鍵步驟。施工現場不同方位土壤抗壓能力也存在差異，在選擇試驗點時可以采用離散的形式來進行，確保得到的計算結果與真實情況相吻合，支護結構選擇也能科學進行。

2.3 水土壓力的合算與分算

上述文章中曾經提到，土壤中含水量不同會對抗壓能力產生影響，在計算過程中含水量的判斷也是關鍵步驟。總結施工經驗可以了解到，當水土壓力總和為零時，可以認定基層自身處于穩定狀態，建設過程中需要結合壓力選擇合理的支護結構，并將結構強度體現在施工方案中。

在水土共同壓力環境下，基層承載能夠會有明顯的變化，但并不能體現出真實的抗壓能力，在工程開展前要對土壤中多余的水分進行處理。并在基層結構中修筑有效的排水系統，避免工程使用過程中因基層含水量過多，承載能力降低。土壤自身壓力與含水后的壓力是分開計算的，需要詳細的測量結果。施工方案確定過程中也會參照這部分結果來進行，方便對支護結構整體優化，強化原基層承重能力薄弱的地方。

3 支護結構計算方法

3.1 靜力平衡法

如果基層中支護結構是連續存在的，在對承載能力進行計算時，可以選擇靜力平衡法來進行。認定支護結構是連續存在的，并且表現為剛性形式，在整體結構中，存在一些主要的支撐點，將分析圖紙與現場情況相結合，計算出各點準確的位置，能夠使每個支撐點都發揮最大承載能力。采用靜力計算方式能夠在減少支撐點判斷所用時間。

3.2 等值梁法

深基坑工程中支護材料所處深度不同，要根據土壤松軟度判斷結果來進行，如果土壤中含有大量的沙土，則需要換土回填，才能夠保障深基坑工程順利進行。錨桿支護結構設計過程中，需要判斷準確的施工點，確保施工材料能夠發揮最大的承載能力。試驗過程中對材料施加壓力，觀察在建筑物承重需求范圍內是否產生形變，將計算結果結合整體支護結構分析，判斷在方案中是否存在不合理的建筑形式。這種計算方法能夠幫助工程團隊確定錨固點的具體位置，保持施工場地的整體性。錨桿在使用階段也會產生形變，只要是在合理范圍內，便不會對支護功能帶來影響。

3.3 彈性地基梁的m法

基坑工程彈性地基梁法取單位寬度的擋墻作為豎直放置的彈性地基梁，支撐簡化為與截面面積、彈性模量和計算長度等有關的二力桿彈簧。彈性地基梁法中土對支擋結構的抗力（地基反力）用土彈簧模擬，地基反力的大小與擋墻的變形有關，即地基反力由水平地基反力系數同該深度擋墻變形的乘積確定。即f=mzy，其中，f為土對支擋結構的水平地基反力，kN/m2。彈性地基梁的m法優點是考慮了支護結構與土體的變形協調。工程實踐表明，在軟土中的懸臂樁支護計算采用m法，實測位移是計算值的好幾倍。這說明樁后土體變形已不再屬于彈性范圍。

4 地下水治理

4.1 明排水治理法

土壤中的含水量如果不控制在合理范圍內，會影響深基坑的穩定性，選擇合理的排水方法，能夠避免此類問題發生。采用埋設排水管道的方式效果明顯，在深基坑支護結構設計階段可以將排水管道的位置做出標記，并對基坑周圍挖掘排水溝渠，能夠有效提升排水速度。

4.2 井點降水治理法

排水系統只限于在積水較少的環境中使用，一旦降雨量過大，很難完成排水任務。因此在施工環節中應對地下水進行治理，降低滲水量，以此來提升使用階段的穩定性。防水施工要分階段進行，首先是對地下水滲透問題進行治理，確保深基坑加固材料安全，在對降雨積水問題進行治理。相鄰施工點之間容易互相影響，在對防水系統進行設計時要考慮結構的完整性，避免不同項目之間的影響。防水系統與排水系統結合使用，在功能上會有明顯的提升，深基坑中土壤含水量得到控制后工程能夠更安全穩定的投入到使用環節中。

4.3 隔滲治理法

沙土滲透性能強，應用在深基坑工程中容易產生不均勻沉降。防滲透治理階段，可以對基坑底層進行澆筑加固，使土壤材料之間的縫隙減小，在混凝土漿料的作用下，滲透問題能夠得到有效控制。如果建筑物使用階段基層會頻繁的接觸到排水系統，需要對現場進行隔離，即使水管滲透也能避免水直接滲入到基層結構中。

4.4 減小降水不良影響的措施

1）充分估計降水可能引起的不良影響;2）設置有效的止水帷幕，盡量不在坑外降水;3）采用地下連續墻;4）坑底以下設置水平向止水帷幕;5）設置回灌系統，形成人為常水頭邊界。回灌系統適用于粉土粉砂土層。

4.5 動態設計和施工

深基坑工程是土體與圍護結構體系相互作用的一個動態變化的復雜系統，僅依靠理論分析和經驗估計是難以把握在復雜等條件下基坑支護結構和土體的變形破壞，也難以完成可靠而經濟的基坑設計。當出現險情預兆時，可做出預警，及時采取措施，保證施工和環境的安全;當安全儲備過大時，可及時修改設計，削減圍護措施，通過分析，可修改設計模型，調整計算參數，總結經驗，提高設計與施工水平。

5 結束語

我國基坑工程的設計理論有了很大發展，建立了許多新的計算理論和方法。但在工程具體應用中，仍要堅持理論與實踐相結合的原則，根據實際選用合理的支護方法。

參考文獻

[1]付香才.淺談深基坑支護結構選型決策方法的研究與應用[J].低碳世界，2014（05）.

[2]韓智勇.淺談深基坑邊坡噴錨支護在巖土工程施工中的應用[J].鄭鐵科技，2015（08）.