基坑工程开挖\支护形式的分析与探讨
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摘要：下文就针对笔者参加到的几种基坑开挖与支护形式的工程实例进行探讨，阐述了基坑工程的特点，通过对以往经验的研究，摸索出基坑工程的特点及目前存在的主要问题，可供有关设计、施工人员参考。
关键词：基坑工程、特点、基坑稳定性、支护
Abstract: the author to participate for several foundation pit excavation and supporting form of engineering examples are discussed, this paper expounds the characteristics of the foundation pit engineering, through the past experience of the research, found out the characteristics of the foundation pit engineering and existing problems, for the design, construction personnel reference.
Keywords: foundation pit engineering, the characteristic, the foundation pit stability, support
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
0、引言
随着经济的飞速发展，各个城市的大型和超高层建筑大量涌现，基坑工程呈现出“紧”( 场地紧凑) 、“近”( 工程距离近) 、“深”( 开挖深度大) 、“大”( 规模和尺寸大) 等趋势。基础施工是大型和高层建筑施工中极其重要的环节，基坑开挖与支护的重要性不言自明。
1、基坑工程特点
a、深基坑工程很强的区域性
岩土工程区域性强。如砂土地基、软粘土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中，基坑工程差异性很大。即使是同一城市不同区域也有差异。正是由于岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性，往往造成勘察所得到的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，且精确度很低。因此，深基坑开挖要因地制宜，根据本地具体情况，具体问题具体分析。
b、基坑工程很复杂的综合性
基坑开挖时，由于坑内土体挖出后，地基的应力场和变形发生变化，可能导致地基的失稳，如地基的滑坡、坑底隆起及涌砂等。所以在进行支护设计（包括排桩支护与地下连续墙支护等）时，需要验算基坑稳定性(抗渗流、抗倾覆、抗坑底隆起等)，应采取必要的防范措施，使地基的稳定性具有一定的安全度。
基坑失去稳定而破坏的因素较多，这种破坏可能是缓慢地发生，也可能是突然地发生。有的如振动、暴雨、外荷或其它的人为因素；有的则主要是由于设计时安全度不够或施工不当造成的。
c、基坑工程具有很高的安全性
由于基坑开挖的区域也就是将来地下结构施工的区域，甚至有时深基坑的支护结构还是地下永久结构的一部分，而地下结构的好坏又将直接影响到上部结构，所以，必须保证深基坑工程的质量，才能保证地下结构和上部结构的工程质量，创造一个良好的前提条件，进而保证整幢建筑物的工程质量。另一方面，由于基坑工程中的挖方量大，土体中原有天然应力的释放也大，这就使基坑周围环境的不均匀沉降加大，使基坑周围的建筑物出现不利的拉应力，地下管线的某些部位出现应力集中等，故深基坑工程的质量要求高。
基坑工程特别是深基坑工程造价较高，但又是临时性工程，一般不愿投入较多资金，可是一旦出现事故，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。基坑工程施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件，安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。
根据以上笔者对基坑工程特点的理解和分析，结合本地区的实际地质情况和工程案例，浅谈一下笔者对本地区的基坑工程的开挖、支护的分析与探讨。
扬州市地处长江中下游平原，气候湿润，雨量充沛，四季分明，地形地貌为长江漫滩至长江阶地，地下水埋藏浅，多在1m左右。城区的岩土层分布自上而下一般为杂填土、粉土、粉砂（Q4）、粉质粘土（Q3）、含砾粗砂、泥岩（K2）等；沿长江低漫滩则为粉质粘土、淤泥质土、粉砂（Q4）、含砾中粗砂（Q3）、粘土、泥岩（K2）等，地下水类型为潜水－弱承压水，影响基坑稳定性的因素主要为地下水、坑侧土体性质、地面堆载、邻近建筑物等，破坏形式有边坡失稳而垮塌滑移、坑外土体变形过大而影响周围建筑等安全、支护失效倾覆、底鼓隆起、渗流、管涌、流砂等。因此，应根据工程规模、基坑深度及坑侧、底岩土力学性质分析基坑的稳定性并采用相应的施工方法及支护措施。本地基坑的开挖方式有如下几种：
a、放坡
当工程规模较小、周围无重要建筑物及大型管道等，具有自然放坡条件时，可采取放坡开挖。在放坡开挖的基坑中，边坡失稳主要由于土方开挖引起基坑内外压力差（包括水位差）。边坡的整体稳定性验算通常采用圆弧滑动法（如条分法）进行稳定性分析计算。根据本人对几项基坑工程的统计分析，深度在4m以内、坑侧无淤泥质土的基坑可进行放坡开挖，上部1.5m垂直开挖，下部2.5m采用1：1的比例放坡，降水方法采用单级或多级联合轻型井点法，强排地下水至基底标高0.50m以下，坑侧5—8m严禁堆土超载，基坑的稳定性均能得到保证，如：阳光花园住宅小区农贸市场、扬州富川瑞园10#楼及20—25#楼、仪征市太和花苑、苏豪制衣宿舍楼、鼓楼超级市场综合楼等坑侧土体为粉砂，夹有粉土薄层，有高度约3.2—4.0m的地下室，采用放坡开挖的方法均获得成功，取得了良好的经济效益。
b、水泥土搅拌桩+放坡
当基坑深度4—8m、规模较大或周围有建筑、河流等时，地下水位较高，随着基坑开挖加深，水力坡度加大，动水压力超过砂土或粉土颗粒自重使土颗粒悬浮时，砂或粉土与水一起涌于基坑中，产生流砂现象，同时，巨大的降落漏斗将使坑外一定范围的土体因地下水位下降而造成地面沉降、开裂等，从而影响周围建筑的正常使用。
是否产生流砂现象可按下式验算：
Icr=(ρs-1)(1-n)
式中：Icr——临界水力坡度；
ρs——土的颗粒密度；
n——土的孔隙度，以小数计。
当实际水力坡度I大于Icr时，将发生流砂现象，实际中还要考虑一个大于1.0的安全系数。影响流砂现象的因素较多，主要是土的颗粒级配、结构及埋藏条件等。当深挖时水力坡度超过临界水力坡度，又具有以下条件时，就更容易产生流砂现象。
(1)土的颗粒组成中，粘粒含量小于10%，粉、砂粒含量大于75%。
(2)土的不均匀系数小于5。
(3)土的含水量大于30%。
(4)土的孔隙比大于0.75(或土的孔隙度大于43%)。
(5)在粘性土有砂夹层的土层中，砂土或粉土层的厚度大于25cm。
流砂现象的产生，一方面将严重影响施工(如挖了又涨，无法达到设计标高)；另一方面因流砂使地下掏空，可导致土体丧失稳定性或地面产生塌陷，危及相邻建筑物的安全。防止流砂的措施主要有人工降低地下水位、水泥土墙、排桩隔水或加固坑壁以增长渗流途径减小实际水力坡度等。