对深基坑支护技术的论述

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【摘要】 深基坑支护的设计、施工、监测技术是高层建筑施工中的技术难题。深基坑的护壁,既要求保证基坑内正常作业安全,又要防止基坑及周围土体移动,并保证附近建筑物的安全。本文通过对不同方案的对比,介绍深基坑支护的有关技术,供大家交流。

【关键词】 深基坑;支护技术;论述

【中图分类号】 TU-0 【文献标识码】 C【文章编号】 1727-5123（2011）02-142-02

随着我国经济建设的迅速发展，各个城市的大型和超高层建筑大量涌现。迄今为止，全国高度超过200米的超高层建筑已达20余幢。基坑工程呈现出紧（场地紧凑）、近（工程距离近）、深（越来越深）、大（规模和尺寸大）等特点。目前国内高层建筑地下室最深的福州新世纪大厦地下六层，深度为－26．2m。还有就是国家大剧院，地下室为三层，基坑深度达－32．5m。深基础施工是大型和高层建筑施工中极其重要的环节，而深基坑支护结构技术无疑是保证深基础顺利施工的关键。

深基坑的衡量标准，国外有的把深度20ft（约6．1m）作为深基坑的界限，我国的施工及验收规范对深基坑未作明确的界定。按照相关《建筑施工现场管理标准》，深基坑是指开挖深度超过5m或地下室三层以上，或深度虽未超过5m，但地质条件和周围环境及地下管线极其复杂的工程。

基坑支护设计与施工要综合考虑工程地质与水文条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素。基坑支护施工控制的关键是基坑的稳定性、地面变形及地下水的控制、防止基坑隆起、管涌与流砂等险情，并要根据地质、环境因素的变化适时地调整支护方案。

深基坑支护的基本要求：①技术先进，结构简单，受力可靠，确保基坑围护体系能起到挡土作用，使基坑四周边坡保持稳定。②确保基坑四周相邻建（构）筑物，地下管线、道路等的安全，在基坑土方开挖及地下工程施工期间，不因土体的变形、沉陷、坍塌或位移而受到危害。③通过排水、降水、截水等措施， 使基础施工在地下水位以上进行。④经济上合理，保护环境， 保证施工安全。

深基坑支护结构的主要作用是挡土，使基坑在开挖和基础施工的全过程中能安全顺利地进行，并保证对临近建筑和周边环境不产生危害。目前国内深基坑支护技术有：地下连续墙排柱支护、水泥搅拌柱、土钉墙及复合土钉墙、喷锚网支护、逆作法与半逆作法施工、环形支护结构等等。实践中根据土质条件、基坑深度、地下水情况等，结合不同支护方式的优缺点，选择经济合理的方案。

1基坑开挖支护方案选择

拟建建筑物开挖深度为5．50m左右，根据场地工程地质及水文地质条件可以考虑的支护方案大体有三种。①为无支护放坡大开挖方案。但在开发区超软地基中， 表层有13m厚的淤泥质土层，含水量在50％左右，强度很低， 是欠固结土层，不采用支护而开挖5m深坑，实际是很难施工的。由于无支护大开挖将会影响周围邻近建筑物，道路及各种管道会变形，因而此方案是不可取的，也是很难实现的。②采用钻孔灌注支护排桩，桩顶设置帽梁，并设内支撑。此方案从技术上是可行的，但结合开发区超软地基的特点，地表下17m范围内主要为淤泥质土层，支护桩长度一般要穿过此层，所以桩长要大于17m，再加上钢筋混凝土帽梁及内支撑，因而造价是高的，对于5．5m深基坑明显是不经济的。③是采用水泥搅拌桩格构状重力式挡墙。此方案结合开发区土层及开挖深度为5．5m的条件，从技术经济条件分析是比较合理的。重力式挡墙要满足稳定性、强度及变形要求，经多次试算，各项指标基本上能达到设计要求，因而确定为终选方案。

2水泥搅拌桩挡墙的设计计算

为确保基坑支护结构的安全可靠，必须进行全面、完整、严谨的设计计算。本文总结了一整套水泥搅拌桩挡墙的设计计算要点，其中主要包括：桩体截面的选择、稳定性验算、墙体强度验算以及变形估算等内容，并据此进行了该工程的设计计算。

2．1墙体截面的选择。根据土质条件和基坑开挖深度H，先确定搅拌桩插入基坑底深度D。按照天津沿海地区的施工经验， 一般要求D／H≥1．1～1．2，且宜插到不透水层，以阻止地下水的渗流。墙体宽度B一般可取B／H＝0．8～1．0，且不宜小于0．6。本工程墙厚3．2m系考虑采用了3排密排双头钻机并相互咬合而得。由此我们得到的墙体剖面图见图1，排桩图见图2。

2．2稳定性验算。改进的简单条分法进行验算，计算结果显示最小安全系数K0＝1．587。

用比肖普法进行验算，计算结果显示最小安全系数K0＝ 1．685。

提示：最小安全系数大于1．2～1．3，即可认为整体稳定性安全。若选用的土质参数是快剪指标，那么当最小安全系数大于1．1时，即可认为整体稳定性安全。

用不同方法进行的基坑抗隆起稳定性验算结果见表2。

用传统的重力式挡土墙方法进行墙体抗滑移稳定性验算，计算结果显示抗滑移安全系数Ks＝1．35＞1．3，满足抗滑移安全需要。

用传统的重力式挡土墙方法进行墙体抗倾覆稳定性验算，计算结果显示抗倾覆安全系数Kt＝1．654＞1．5，满足抗倾覆安全需要。

墙底地基承载力验算，计算结果显示：地基承载力设计值fb＝215．719kPa，墙底平均压应力p＝200．11kPa，墙底最大压应力pmax＝233．311kPa，墙底最小压应力pmm＝176．909kPa。由于p＜fb，pmax＜1．2fb且pmin＞0，因此满足地基承载力安全需要。

基坑的抗管涌稳定性验算，计算结果显示抗管涌安全系数2．3墙身强度验算。①用弹性抗力法计算，结果显示墙身压应力最大值?滓cmax＝200．659kPa＜［?滓］＝400kPa，满足墙身抗压强度要求。②用弹性抗力法计算，结果显示墙身拉应力最大值σlmax＝0．00kPa＜［l］＝160kPa，满足墙身抗拉强度要求。③用弹性抗力法计算，结果显示墙身剪应力最大值τmax＝31．08kPa＜［τ］＝343．393kPa，满足墙身抗剪强度要求。

2．4变形估算。用弹性抗力法计算墙移，结果显示墙体顶端位移4．13cm，基坑底部墙移2．51cm，墙体底端位移－0．21cm。具体分布形式见图3。

假定地表沉降曲线为三角形，计算结果显示基坑周围地表最大沉降量为3．95cm。

假定地表沉降曲线为抛物线，计算结果显示地表最大沉降量为2．57cm。

3结束语

该基坑工程在地质条件与周围环境较差的情况下，采用水泥搅拌桩支护结构方案，达到了预期的目的，为建设单位减少投资与工程早日完成投入使用创造了条件。基坑设计与施工一般情况下都没有问题，但在运行管理期间，施工单位在基坑周边附近堆放重物超载、施工过程破坏了边坡整体面或基坑周边来回跑车时，也极易造成基坑失稳事故。因此，支护完毕后，应要求支护施工单位与总承包单位办理阶段验收和文字移交手续，将基坑支护情况、监测结果、注意事项等书面转交总包单位，同时要求继续委托有资质的检测单位加强监测，以便出现问题时界定责任。

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