浅谈深基坑支护

秦程

摘要：近些年来，随着高层建筑的兴起，深基坑支护技术也得到了迅速的发展。在深基坑开挖以及支护技术方面，各地随着科学技术的不断进步除了积累了大量的设计和施工经验外，还不断涌现出很多新技术、新结构和新工艺。

关键词：深基坑支护

一、深基坑支护工程的特点及要求

深基坑工程是岩土工程、结构工程、环境工程等相互交叉、多种复杂因素相互影响的系统工程，是理论与实践都有待发展的综合技术学科。区域性明显，工程地质及水文地质条件不同其深基坑工程的区域差异性更为突出。

深基坑工程不仅施工周期长，而且从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常会遭遇降雨、周边堆载、振动等诸多不利影响，安全保障度的随机性大，技术复杂性远甚于永久性的基础结构或上部结构。基坑本身的深度、平面形状随着时间的推移及外界条件的变化，对其稳定性和变形会有较大的影响。因此，对深基坑工程的时空效应问题应保持高度的重视。

二、深基坑支护的类型

2.1 钢板桩支护 钢板桩被广泛应用于挡土和截水中，主要包括U形、Z形和直腹板型三种截面形式，其由带锁口或钳口的热轧型钢制成，将其互相连接后便形成了钢板桩墙。由于钢板桩本身具有很大的柔性，因此，如果设置的支撑或锚拉系统不当就会造成过大的变形，因此，当深基坑支护深度超过7m时，不宜采用钢板桩支护。

2.2 深层搅拌支护 这种支护主要利用水泥作为固化剂，采用机械将固化剂和软土剂进行强制拌合，促使固化剂和软土之间产生一系列物理化学反应而逐步硬化，从而形成具有整体性、水稳定性以及具有一定强度的水泥土桩墙作为支护结构。

2.3 排桩支护 将钢筋混凝土孔、钻孔灌注桩作为主要的挡土结构间隔布置在柱列式之间的一种支护形式，包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。

2.4 复合土钉综合支护 由于复合土钉支护技术综合了土钉墙和生曾搅拌水泥土桩或高压旋喷桩技术的优点，因此，具有施工速度快以及经济实用的特点。其常使用于单层地下室且淤泥层较薄以及地下水较少的基坑。

三、目前深基坑支护存在的问题

3.1 支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当 深基坑支护结构的安全度直接与其结构所承担的土压力大小相关，由于地质情况不仅多变且十分复杂，因此，目前要想精确的计算土压力是十分困难的，现如今，仍旧采用库仑公式或朗肯公式计算深基坑支护结构所承受的土压力。但是一个十分复杂的问题仍旧困扰着我们，那就是如何选择土体的物理参数，尤其针对开挖的深基坑，含水率、内摩擦角和黏聚力三个参数都是可变的，因此，对于支护结构所承受的实际受力是很难准确的计算出来的。

3.2 基坑开挖存在的空间效应考虑不周 对大量的深基坑开挖进行实测后，根据这些实测的资料表明基坑周围向基坑内发生的水平位移表现为中间大，两边小，且长边居中位置是易发生边坡失稳的地方，这样说明了深基坑开挖是一个空间问题。根据平面应变问题主要是处理传统的深基坑支护结构设计，随着比较符合细长条的基坑，但是对于那些近似方形或长方形的深基坑而言，差别相对较大。

3.3 边坡修理达不到设计的规范要求 一般在开挖深基础或地下室深基坑的土方时，均适用机械开挖，然后经过人工简单的修坡后即开始挡土支护的混凝土初喷工序。但是在实际工程中，由于管理人员不到位、技术交底不明确，并且初噴前没有进行严格的检查验收，因此，挡土支护后的基坑边坡经常出现超挖和欠挖的现象。

3.4 噴射混凝土厚度不够，强度达不到设计要求 目前，干拌法喷射混凝土设备是建筑工程基坑支护喷射混凝土最常用的设备，虽然此设备具有设备简单、体积小、输送据立场以及速凝剂可以在进入喷射机前加入以及可以连续喷射施工的优点，但是由于操作手的水平不同，不健全的操作方法和检查控制手段等导致混凝土会出现严重回弹的现象，从而造成喷后的混凝土厚度不够以及达不到设计要求的混凝土强度。

四、施工设计应注意的几个问题

1.桩身应根据受力的情况合理的配筋。在很多工程的挡土桩设计中，都采用圆断面内均匀配筋、且沿桩身全长相同配筋的构造，这种设计很不合理，浪费了很多钢筋。挡土桩实际上是在土压力、地面荷载或相邻基础荷载作用下的受弯构件，无论是单跨悬挑梁或多跨带外伸的连续梁，其主筋设置的位置及数量，应根据单跨或多跨连梁计算结果的弯矩值配筋。主筋应设在受拉的一侧，其长度也应根据弯矩的大小适当截断，不应沿桩长通长设置。在受压区配置适量的构造筋即可。钢筋笼制作安装时，应严格按设计图施工，不得任意旋转角度及方向。按此方式配筋用钢量至少能节约一倍。

2.桩的上端离室外地面取2m为宜，上部可在桩身外侧砌砖挡土墙或挖成坡状。桩身缩短后不仅节约材料，而且由于悬臂段长度减小，将使桩身弯矩大为减小。桩长减短部分的土体自重，也可按地面堆载计算。

3.桩顶设一道现浇圈梁，圈梁断面做成扁梁，主筋配在两侧。使相邻的桩共同工作，以增强其整体刚度。

4.合理确定锚杆的位置。设单层锚杆的挡土桩，锚杆应设在锚杆支座处的桩身负弯矩与跨中的正弯矩及桩下端支座处的负弯矩基本相同的部位，这3个部位的弯矩相差较大时，应调整锚杆位置反复试算后确定，可使桩身强度得以充分利用，避免局部应力集中。同理，2层或多层锚杆的位置，也应按此原则确定。在确定计算简图时应注意两点：一是上段悬臂段的跨度，应增加0.5—0. 8m（即锚杆机的高度）。因为当锚杆在未施加预应力锁定前，其支点并不在锚杆处，而在锚杆机的底面（即第一次开槽的基底）。二是桩的下端如按嵌固计算，实际上桩埋入土中并不能达到理想嵌固的程度，因此，桩底的支座弯矩与下段的跨中弯矩应适当调幅。也可将桩下端支点按嵌固及简支分别计算后，取两者的平均值。下段桩的计算高度也应适当增加，即下端支座应下移至少0.5m，以使计算结果更趋于实际。

结束语：

由于建筑基坑的开挖与支护结构涉及到了工程地质、水文地质、工程结构、建筑材料以及施工工艺和施工管理等众多方面，因此，基坑工程作为一个系统工程，是集土力学、材料力学、水力学以及结构力学等于一体的综合性学科。由于支护结构也是由若干具有独立功能的体系组成的整体，因此，为了确保基坑工程安全可靠以及经济合理，不管是结构设计还是施工组织都应当从整体功能出发，协调好各组成部分的关系。