基坑工程之“坑中坑”工程探析

项文江

摘要： 经济在发展，社会在进步，促进了基础建设项目的增多，而基坑工程是建筑工程的基础。基坑工程具有很强的区域性、个别性。基坑工程是系统工程，不仅涉及诸如稳定、变形及渗流等方面的岩土工程基本问题，而且涉及结构选型、结构极限设计及结构稳定性等方面的结构工程问题。本文就基坑工程坑中坑的相关问题展开讨论，包括水压力、土压力、施工超载、承压水、工程桩等等基坑支护影响营生分析，给出了放坡、重力式挡墙、复合土钉墙等坑中坑的支护方法，分析了坑中坑的安全稳定性，探讨了其变形分布及其规律，希望对相关参与者与研究人员带来一定帮助。

Abstract： The development of economy and society has promoted the increase of infrastructure projects， and foundation pit engineering is the foundation of construction engineering. Foundation pit engineering has strong regional and individual features. The foundation pit engineering is systematic which not only involves the basic problems of geotechnical engineering such as stability， deformation and seepage， but also involves structural engineering problems such as structural selection， structural limit design and structural stability. This paper discusses the related problems of pit in pit， including the influence of foundation pressure， such as water pressure， earth pressure， construction overload， confined water， engineering pile， etc.， and gives the support methods of grading， gravity retaining wall， and composite soil nailing wall， analyzes the safety and stability of pit in pit， discusses its deformation distribution and its regularity， hoping to bring some help to the relevant participants and the researchers.

關键词： 基坑工程；坑中坑；稳定

Key words： foundation pit engineering；pit in pit；stability

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）35-0101-03

0 引言

经济在发展，社会在进步，促进了基础建设项目的增多，而基坑工程师建筑工程的基础。所以基坑工程的重要性不言而喻，我国自1999年开始陆陆续续出台了一些列的规程、标准，规范了建筑市场，发挥了中要的作用。具体有《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）[1]，《基坑工程手册》[2]《基坑工程设计施工手册》[3]等。在进行基坑的设计时，应依据不同工程的各自特点，采取不同的工程设计形式，以实现设计的经济性、科学性和合理性。现阶段对基坑支挡工程设计形式的研究还比较少，所以急需对支挡工程设计形式进行研究。本文就基坑工程坑中坑的相关问题展开讨论，包括水压力、土压力、施工超载、承压水、工程桩等等基坑支护影响营生分析，给出了放坡、重力式挡墙、复合土钉墙等坑中坑的支护方法，分析了坑中坑的安全稳定性，探讨了其变形分布及其规律，希望对相关参与者与研究人员带来一定帮助。

1 坑中坑支护设计考虑因素

1.1 水压力

在软土地区，基坑开挖之前就要进行降水处理，并且在开挖过程要连续不断的进行，水位应该在开挖面的1米以下位置，所以在进行内里计算时，应该讲侧方位的水压力计算入内。

1.2 土压力

图1为基坑开挖前后土中侧向土压力分布情况的示意图。大基坑开挖前，土的静止侧压力系数为Kon，侧向土压力分布曲线为OA，基坑开挖后实际的侧向土压力分布曲线变为BA'，图中阴影部分表示卸载引起的负值应力分布图。受到卸荷的作用，坑底以下的土体处于超固结状态，此时的静止土压力系数增大为Ko。可根据超固结比OCR将Ko表示为Ko=KonOCR。

1.3 施工超载

开挖坑中坑之前，基本已经形成了区域底板垫层，并且可能局部区域基础底板的浇筑工作也已经完成；并且在坑中坑挖土施工的同时，坑外会有挖土及运土设备运作。

1.4 承压水

在进行坑中坑支护设计时，需验算坑底抗承压水突涌稳定，若验算结果不合格，应采取有效的加固措施。

1.5 工程桩

坑中坑周边通常都会存在不计其数的工程桩，因此在进行坑支护设计时，不可忽视工程桩的存在，应将支护结构对工程桩的影响考虑在内。endprint

2 坑中坑支护方法

通常面对基坑工程，大多数人的关注点都是开挖过程中基坑稳定性及安全性，往往忽略了基坑内部坑中坑（以下简称坑中坑）对整个基坑的影响。然而事实证明，对于基坑围护工程来说，坑中坑支护设计至关重要，而且不容忽视，一旦坑中坑支护设计环节处理不当，很容易导致坑侧壁滑坡和坍塌，使主体结构工程桩（以下简称工程桩）产生位移；若基坑边缘的坑中坑处理不当，其后果更为不堪设想，它会危及整个基坑的安全，对整个工程造成无可挽回的损失。

2.1 放坡

若坑中坑开挖深度范围中的土层是淤泥质土，应采取必要的抗滑措施，比如在坡体表面加打短钢筋或木桩等，尽量保证坡体的稳定性。图2为坑中坑放坡开挖示意图。

2.2 重力式挡墙

2.2.1 桩板墙

桩板墙是主要通过在桩间挂上挡土板的方式，将土压力最后全部传递至锚固桩上。其中，桩间挡土板可以采用现浇的方式进行制作，也可以采用预制的方式进行制作以使施工进度加快，且能将墙后土体的暴露时间减少。如果桩板墙面坡垂直，则此时的收坡效果最好，一般可以在任何地层中适用，且不受墙高限制。当桩板墙高度大于12m时，可以采用预应力锚索桩。而且因为预应力锚索桩可以通过增加桩的长度来弥补地基承载力的不足，所以其也比较适用于膨胀土路堑设计中。 它的受力特点是：桩板墙的锚固桩承担了几乎全部的主动土压力，造成它的安全储备比较少，所以在进行桩的设计计算时，应该考虑到这因素。

2.2.2 桩间墙

桩间墙是采用得比较广泛的支挡形式，桩间墙的特点是可以采用简单的常规施工方法，，当采用桩间墙时，重力式路堑墙高一般不能大于10m。如果地面横坡比较陡，则因为桩间墙的收坡效果不是很好，故不适宜采用桩间墙。桩间墙的受力特点是：采用锚固桩先进行施工同时加载，在进行桩间墙计算时，应该对桩所承担全部土压力进行考虑，所以应该适当提高对桩间挡土墙参数的考虑。在实际施工完成后，挡土墙和桩将会共同承担土压力，但是在桩的计算中并没有扣除墙所承担的那部分土压力，所以桩间墙是有比较大的安全储备的。

图3为双轴水泥土搅拌桩重力式擋墙平面布置示意图。

图4为高压旋喷桩重力式挡墙平面布置图。

2.3 桩建土钉墙

桩间土钉墙的工程施工过程比较复杂。当地面横坡比较陡的时候，其收坡效果比较好。桩间土钉墙的土钉对土体或岩体是具有加固作用的，故桩间土钉墙的最大墙高可以达到比较大的值，比较适用于地面横坡很陡的地方，但不适用于膨胀土地段、腐蚀性比较大的地层以及边坡土质松散地层。它的特点是：节省工程量，机械化水平容易提高，施工难度降低而施工质量提高，有比较大的安全储备。

3 坑中坑的安全稳定性分析

坑中坑与单一基坑的区别在于内坑的开挖削弱了外坑的被动区，从而降低了外坑的抗隆起安全稳定性。此时，如果外坑的Ks值仍按照单一基坑进行计算，则其计算结果将会过高估计外坑的抗隆起安全稳定性，对工程本身及周围环境造成较大影响。因此，计算坑中坑Ks值的关键是确定其内坑的削弱效应。根据内、外坑的水平距离d，可将内坑的削弱效应分为图6中的2类。当d

此时，内坑的开挖对外坑抗隆起安全稳定性的削弱主要表现为：区域HZFN内开挖土体而产生的土体抗滑动力矩的损失和相应滑裂段F到N上剪力消失而产生的滑裂段抗滑动力矩的损失。

当d≥d2时，内坑围护结构在外坑圆弧之外（见图6（b））。此时，削弱作用主要表现为内坑的开挖对外坑被动区土体产生的扰动，从而降低了外坑被动区土体的抗剪强度。根据工程实践经验，其削弱量可近似为图6（b）中滑裂段KyN上抗滑动力矩的损失。K点为外坑最下一道支撑与内坑坑底连线和滑动圆弧的交点。

4 坑中坑变形分布及其规律

坑中坑的设计施工是一个十分重要却又经常被忽视的问题。图7、图8分别为坑中坑平面示意图和剖面示意图。在研究内坑开挖对外坑地墙变形造成的影响时，引入外坑地墙侧移影响率，其中？驻=-0为内坑开挖后的外坑地墙侧移增量，0max为内坑开挖前的外坑地墙侧移最大值。这样既考虑了内坑开挖对外坑变形造成的影响，又把研究重点着眼于累计变形量最大的危险区域。其中侧移影响率β正值为地连墙向坑内变形量增大，负值则为减小。

5 结束语

随着我国基础建设的蓬勃发展，出现了大量的高层建筑，基坑工程师建筑工程的基础。所以基坑工程的重要性不言而喻，我国自1999年开始陆陆续续出台了一系列的规程、标准，规范了建筑市场，发挥了重要的作用。在进行基坑的设计时，应依据不同工程的各自特点，采取不同的工程设计形式，以实现设计的经济性、科学性和合理性。现阶段对基坑支挡工程设计形式的研究还比较少，所以急需对支挡工程设计形式进行研究。本文就基坑工程坑中坑的相关问题展开讨论，包括水压力、土压力、施工超载、承压水、工程桩等等基坑支护影响因素分析，给出了放坡、重力式挡墙、复合土钉墙等坑中坑的支护方法，分析了坑中坑的安全稳定性，探讨了其变形分布及其规律，希望对相关参与者与研究人员带来一定帮助。

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