试论深基坑支护的质量控制和难点解析
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工程 科技
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试论深基坑 支护 的质量控制和难 点解析
钟 珂
（ 黑龙 江省龙一房地产开发有 限责任公司， 黑龙江 哈： 深基坑 支 护工程虽属临时性工程， 但其施工方案的可靠性及 施工质量将 直 影 响地下室 接 主体施工的结构和作业工人人 生安全 ， 且其 施工的技术复杂性， 有的却远甚于永久性的基础结构或上部结构 ， 稍有不慎， 不仅将危及基 菇本 身安全 ， 还会殃及临近的构筑物和各种地下设施， 造 成 巨大损失。主要从 当前深基坑支护存在的安全问题着手， 了深基坑支护设计施工中的注意事项并提 出预防措施。 分析
关键词： 基坑 ； 工； 建筑 施 支护 ； 处理 方法
１ 述 概 收集 了施工过程 中的一些技术数据 ，已初 步摸索出岩土变化支护结 近几年来 ， 房地产经济的迅速崛起 ， 高层建筑如雨后 春笋 ， 为满 构实际受力 的规律 ，为建立深基坑支护结构设计的新理论和新方法 足结构配套要求 ， 地下空间的开发和利用业随之深入 ， 促进了深基坑 打下 了良好 的基础。但是 ， 对于深基坑支护结构 的设计 ， 国内外至今 支护技术 的发展。各地在深基坑开挖和支护技术方 面积累了丰富的 尚没有一种精确的计算方法 ， 多数是处于摸索和探讨阶段 ， 国也没 我 设计和施工经验 ， 新技术 、 新结构 、 新工艺不断涌现。但是 ， 现在 的城 有统一的支护结构设计规范。土压力分布还按库伦或 朗肯理论确定 ， 市建筑间距很小 ， 有的基坑边缘距 已有建筑仅十几米 、 至几米 ， 甚 给 支护桩仍用 “ 等值梁法” 进行计算 。其计算结果与深基坑支护结构的 基础工程施工带来很大 的难度 ， 围环境带来极大威胁 ， 给周 也相应地 实际受力悬殊较大 ， 既不安全也不经济 。由此可见 ， 深基坑支护结构 增加 了施工工期 和施工费用。 另外 ， 的深基坑支护结构的设计理 的设计不应再采用传统的“ 原来 结构荷载法” 而应彻底改变传统的设计 ， 论、 设计原则 、 运算公式 、 施工工艺等， 已不符合深基坑开挖与支护结 观念 ， 逐步建立 以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系。 这是设 构的实际情况 ， 导致一些基坑工程出现事故 ， 造成巨大的损失 。因此 ， 计人员需要加强科研攻关 的方向。 深基坑支护的安全问题工程技术人员应予以高度重视 。 ３２建立变形控制的新的工程设计方法 ． ２ 目前深基坑支护存在的 问题 目前 ，设计人员用的极 限平衡原 理是一种简便 实用 的常用设计 ２１支护结构设计 中土体的物理力学参数选择不当 ． 方法 ， 其计算结果具重要的参考价值 。但是 ， 将这种设计方法用于深 深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度 ，但 由 基坑支护结构 ， 只能单纯满足支护结构 的强度要求 ， 而不能保证支护 于地质情况多变且 十分复杂 ， 要精确地计算土压力 目前还十分困难 ， 结构的刚度 。众多工程事故就是因为支护结构产生过大的变形而造 至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关 于土体物理参数的选择是一 成 的 ， 由此可见 ， 评价一个支护结构的设 计方案优劣 ， 不仅要看其是 个非常复杂的问题 ， 尤其是在深基坑开挖后 ， 含水率 、 内摩擦角和粘 否满足强度 的要求 ， 而且还要看其是否产生环境问题 ， 关键在于其变 聚力三个参数是可变值 ， 很难准确计算出支护结构的实 际受力 。 在深 形大小。鉴于上述实 际， 在建立新 的变形控制设计法时， 应着重研究 基坑支护结构设计中， 如果对地基 土体的物理力学参数取值不准， 支护结构变形控制的标准 、空 间效应转化为平面应变和地面超载的 将 对设计 的结果产生很大影响。 土力学试验数据表明 ： 内磨擦角值相差 确定及其对支护结构的影响等问题。 ５ ， ｏ 其产生 的主动土压力不同 ； 原土体 的内凝聚力与开挖后土体的 ３ ． ３大力开展支护结构的试验研究 内凝聚力 ， 则差别更大。施工工艺和支护结构形式不同， 对土体的物 正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上。但是， 在深基坑 理力学参数的选择也有很大影响。 支护结构方面 ， 我国至今尚未进行科学系统的试验研究 。 一些支护结 ２ ． ２基坑土体的取样具有不完全 陛 构工程成功了 ， 也讲不出具体功之处 ； 一些支护结构工程失败 了， 也 在深基坑支护结构设计之前 ， 必须对地基土层进行取样分析， 说不清失败的真实原 因。在支护工程施工的过程 中积累的技术资料 以 但缺少科学的测试数据 ， 法进行科学分析 ， 无 不能上升 到理 取得土体 比较合理 的物理力学指标 ， 为支护结构的设计提拱可靠的 很丰 富， 依据。一般在深基坑开挖区域 内， 国家规 范的要求进行钻探取样 。 论的高度 ， 按 这是一个很大 的缺陷。开展支护结构的试验研究 （ 包括实 为减少勘探的工作量和降低工程造价， 不可能钻孑过多 。因此 ， Ｌ 所取 验室模拟试验和工程现场试验 ）虽 然要耗费部分资金 ， 由于深基 ， 但 得的土样具有一定 的随机性和不完全性 。但是 ，地质构造是极其复 坑支护工程投资巨大 ， 如经过科学试验再进行设计时， 肯定会节省可 杂、 多变的、 取得的土样不可能全面反映土层的真实性。因此 ， 支护结 观的经费。因此 ， 工程现场试验是非常必要的。通过工程实践积累大 构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况。 量的测试数据 ， 可对同类工程的成功打好基础 ， 为理论研究和建立新 ２ ． ３基坑开挖存在的空 间效应考虑不周 的计算方法提供可靠的第一手资料。 深基坑开挖 中大量的实测资料表 明：基坑周边 向基坑 内发生的 ３ ． ４探索新型支护结构的计算方法 水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳 ， 常常以长边的居中位 高层建筑 的飞速发展给深基坑支护结构带来一场技术革命 。在 置发生 。 这足 以说时深基坑开挖是一个空间问题 。 传统的深基坑支护 钢板桩 、 钢筋混凝土板 桩 、 钻孔灌注桩挡墙 、 地下连续墙等支护结构 结构 的设计是按平面应变问题处理的。 对一些细长条基坑来讲 ， 这种 成功应用后 ， 双排桩 、 土钉 、 组合拱帷幕 、 旋喷土锚 、 预应力钢筋混凝 平面应变假设是 比较符合实际的 ，而对近似方形或长方形深基坑则 土多孑 板等新 的支护结构型式也相继问世 。 Ｌ 但是 ， 这些支护结构型式 差别 比较大。 所以 ， 在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计 的计算模型如何建立 、 计算简图怎样选取 、 设计方法如何趋 于科 学 ， 时， 支护结构要适 当进行调整 ， 以适应开挖空间效应的要求。 仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。 ２ ． ４支护结构设计计算与实际受力不符 目前 ， 深基坑支护结构正在向着综合性方 向发展 ， 即受力结构与 目前 ， 深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论 ， 但支护 水结构相结合 、 临时支护结构与永久支护结构相结合 、 基坑开挖方式 结构 的实际受力并不那么简单 。 工程实践证 明， 有的支护结构按极 限 与支护结构型式相结合。这几种结合必然使支护结构受力复杂 。所 平衡理论设计计算的安全 系数 ， 从理论上讲是绝对安全的 ， 但有时却 以， 建立新型支护结构的计算方法 ， 已成为深基坑工程技术的当务之 发生破坏 ； 有的支护结构安全系数虽然比较小 ， 甚至达不到规范的要 急。 求， 但在实际工程 中却满足要求 。 极限平衡理论是深基坑支护结构 的 结束 种静态设计 ， 而实际上开挖后 的土体是一种动态平衡状态， 也是一 建筑基坑的开挖与支护结构是一个系统工程 ， 涉及工程地质 、 水 个 土体逐渐松弛的过程 ， 随着时间的增长 ， 土体强度逐渐下降 ， 并产 文地质 、 工程结构 、 筑材料 、 建 施工工艺和施工管理等多方面。 它是集 生一定的变形 。所 以， 在设计 中必须充分考虑到这一点。 土力学 、 水力学 、 材料才学和结构力学等于一体的综合性学科 。支护 ３深基坑支护方案设计及施工中的注意事项 结构又是由若干具有独立功能的体系组成 的整体 。 正因如此 ， 无论是 ３１彻底转变传统的设计理念 ． 结构设计还是施工组织都应当从整体功能出发 ， 将各组成部分协调 近十几年来 ， 国在深基坑支护技术上 已经积累很多实践经验 ， 好 ， 我 才能确保它的安全可靠 、 经济合理。
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试论深基坑 支护 的质量控制和难 点解析
钟 珂
（ 黑龙 江省龙一房地产开发有 限责任公司， 黑龙江 哈： 深基坑 支 护工程虽属临时性工程， 但其施工方案的可靠性及 施工质量将 直 影 响地下室 接 主体施工的结构和作业工人人 生安全 ， 且其 施工的技术复杂性， 有的却远甚于永久性的基础结构或上部结构 ， 稍有不慎， 不仅将危及基 菇本 身安全 ， 还会殃及临近的构筑物和各种地下设施， 造 成 巨大损失。主要从 当前深基坑支护存在的安全问题着手， 了深基坑支护设计施工中的注意事项并提 出预防措施。 分析
关键词： 基坑 ； 工； 建筑 施 支护 ； 处理 方法
１ 述 概 收集 了施工过程 中的一些技术数据 ，已初 步摸索出岩土变化支护结 近几年来 ， 房地产经济的迅速崛起 ， 高层建筑如雨后 春笋 ， 为满 构实际受力 的规律 ，为建立深基坑支护结构设计的新理论和新方法 足结构配套要求 ， 地下空间的开发和利用业随之深入 ， 促进了深基坑 打下 了良好 的基础。但是 ， 对于深基坑支护结构 的设计 ， 国内外至今 支护技术 的发展。各地在深基坑开挖和支护技术方 面积累了丰富的 尚没有一种精确的计算方法 ， 多数是处于摸索和探讨阶段 ， 国也没 我 设计和施工经验 ， 新技术 、 新结构 、 新工艺不断涌现。但是 ， 现在 的城 有统一的支护结构设计规范。土压力分布还按库伦或 朗肯理论确定 ， 市建筑间距很小 ， 有的基坑边缘距 已有建筑仅十几米 、 至几米 ， 甚 给 支护桩仍用 “ 等值梁法” 进行计算 。其计算结果与深基坑支护结构的 基础工程施工带来很大 的难度 ， 围环境带来极大威胁 ， 给周 也相应地 实际受力悬殊较大 ， 既不安全也不经济 。由此可见 ， 深基坑支护结构 增加 了施工工期 和施工费用。 另外 ， 的深基坑支护结构的设计理 的设计不应再采用传统的“ 原来 结构荷载法” 而应彻底改变传统的设计 ， 论、 设计原则 、 运算公式 、 施工工艺等， 已不符合深基坑开挖与支护结 观念 ， 逐步建立 以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系。 这是设 构的实际情况 ， 导致一些基坑工程出现事故 ， 造成巨大的损失 。因此 ， 计人员需要加强科研攻关 的方向。 深基坑支护的安全问题工程技术人员应予以高度重视 。 ３２建立变形控制的新的工程设计方法 ． ２ 目前深基坑支护存在的 问题 目前 ，设计人员用的极 限平衡原 理是一种简便 实用 的常用设计 ２１支护结构设计 中土体的物理力学参数选择不当 ． 方法 ， 其计算结果具重要的参考价值 。但是 ， 将这种设计方法用于深 深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度 ，但 由 基坑支护结构 ， 只能单纯满足支护结构 的强度要求 ， 而不能保证支护 于地质情况多变且 十分复杂 ， 要精确地计算土压力 目前还十分困难 ， 结构的刚度 。众多工程事故就是因为支护结构产生过大的变形而造 至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关 于土体物理参数的选择是一 成 的 ， 由此可见 ， 评价一个支护结构的设 计方案优劣 ， 不仅要看其是 个非常复杂的问题 ， 尤其是在深基坑开挖后 ， 含水率 、 内摩擦角和粘 否满足强度 的要求 ， 而且还要看其是否产生环境问题 ， 关键在于其变 聚力三个参数是可变值 ， 很难准确计算出支护结构的实 际受力 。 在深 形大小。鉴于上述实 际， 在建立新 的变形控制设计法时， 应着重研究 基坑支护结构设计中， 如果对地基 土体的物理力学参数取值不准， 支护结构变形控制的标准 、空 间效应转化为平面应变和地面超载的 将 对设计 的结果产生很大影响。 土力学试验数据表明 ： 内磨擦角值相差 确定及其对支护结构的影响等问题。 ５ ， ｏ 其产生 的主动土压力不同 ； 原土体 的内凝聚力与开挖后土体的 ３ ． ３大力开展支护结构的试验研究 内凝聚力 ， 则差别更大。施工工艺和支护结构形式不同， 对土体的物 正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上。但是， 在深基坑 理力学参数的选择也有很大影响。 支护结构方面 ， 我国至今尚未进行科学系统的试验研究 。 一些支护结 ２ ． ２基坑土体的取样具有不完全 陛 构工程成功了 ， 也讲不出具体功之处 ； 一些支护结构工程失败 了， 也 在深基坑支护结构设计之前 ， 必须对地基土层进行取样分析， 说不清失败的真实原 因。在支护工程施工的过程 中积累的技术资料 以 但缺少科学的测试数据 ， 法进行科学分析 ， 无 不能上升 到理 取得土体 比较合理 的物理力学指标 ， 为支护结构的设计提拱可靠的 很丰 富， 依据。一般在深基坑开挖区域 内， 国家规 范的要求进行钻探取样 。 论的高度 ， 按 这是一个很大 的缺陷。开展支护结构的试验研究 （ 包括实 为减少勘探的工作量和降低工程造价， 不可能钻孑过多 。因此 ， Ｌ 所取 验室模拟试验和工程现场试验 ）虽 然要耗费部分资金 ， 由于深基 ， 但 得的土样具有一定 的随机性和不完全性 。但是 ，地质构造是极其复 坑支护工程投资巨大 ， 如经过科学试验再进行设计时， 肯定会节省可 杂、 多变的、 取得的土样不可能全面反映土层的真实性。因此 ， 支护结 观的经费。因此 ， 工程现场试验是非常必要的。通过工程实践积累大 构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况。 量的测试数据 ， 可对同类工程的成功打好基础 ， 为理论研究和建立新 ２ ． ３基坑开挖存在的空 间效应考虑不周 的计算方法提供可靠的第一手资料。 深基坑开挖 中大量的实测资料表 明：基坑周边 向基坑 内发生的 ３ ． ４探索新型支护结构的计算方法 水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳 ， 常常以长边的居中位 高层建筑 的飞速发展给深基坑支护结构带来一场技术革命 。在 置发生 。 这足 以说时深基坑开挖是一个空间问题 。 传统的深基坑支护 钢板桩 、 钢筋混凝土板 桩 、 钻孔灌注桩挡墙 、 地下连续墙等支护结构 结构 的设计是按平面应变问题处理的。 对一些细长条基坑来讲 ， 这种 成功应用后 ， 双排桩 、 土钉 、 组合拱帷幕 、 旋喷土锚 、 预应力钢筋混凝 平面应变假设是 比较符合实际的 ，而对近似方形或长方形深基坑则 土多孑 板等新 的支护结构型式也相继问世 。 Ｌ 但是 ， 这些支护结构型式 差别 比较大。 所以 ， 在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计 的计算模型如何建立 、 计算简图怎样选取 、 设计方法如何趋 于科 学 ， 时， 支护结构要适 当进行调整 ， 以适应开挖空间效应的要求。 仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。 ２ ． ４支护结构设计计算与实际受力不符 目前 ， 深基坑支护结构正在向着综合性方 向发展 ， 即受力结构与 目前 ， 深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论 ， 但支护 水结构相结合 、 临时支护结构与永久支护结构相结合 、 基坑开挖方式 结构 的实际受力并不那么简单 。 工程实践证 明， 有的支护结构按极 限 与支护结构型式相结合。这几种结合必然使支护结构受力复杂 。所 平衡理论设计计算的安全 系数 ， 从理论上讲是绝对安全的 ， 但有时却 以， 建立新型支护结构的计算方法 ， 已成为深基坑工程技术的当务之 发生破坏 ； 有的支护结构安全系数虽然比较小 ， 甚至达不到规范的要 急。 求， 但在实际工程 中却满足要求 。 极限平衡理论是深基坑支护结构 的 结束 种静态设计 ， 而实际上开挖后 的土体是一种动态平衡状态， 也是一 建筑基坑的开挖与支护结构是一个系统工程 ， 涉及工程地质 、 水 个 土体逐渐松弛的过程 ， 随着时间的增长 ， 土体强度逐渐下降 ， 并产 文地质 、 工程结构 、 筑材料 、 建 施工工艺和施工管理等多方面。 它是集 生一定的变形 。所 以， 在设计 中必须充分考虑到这一点。 土力学 、 水力学 、 材料才学和结构力学等于一体的综合性学科 。支护 ３深基坑支护方案设计及施工中的注意事项 结构又是由若干具有独立功能的体系组成 的整体 。 正因如此 ， 无论是 ３１彻底转变传统的设计理念 ． 结构设计还是施工组织都应当从整体功能出发 ， 将各组成部分协调 近十几年来 ， 国在深基坑支护技术上 已经积累很多实践经验 ， 好 ， 我 才能确保它的安全可靠 、 经济合理。
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