讨论建筑工程深基坑支护技术研究

讨论建筑工程深基坑支护技术研究

摘要：随着我国经济的快速发展，城市现代化建设日益加快，城市高层建筑的建设对深基坑支护的要求也越来越高。本文首先总结了建筑深基坑工程的支护类型，对当前深基坑支护设计和施工中存在的问题进行探讨。

关键词：建筑工程；深基坑；支护类型；问题分析

中图分类号：tu473 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）07

1.深基坑支护类型分析

1.1钢板桩支护

钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成，把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙，被广泛应用于挡土和截水。目前钢板桩常用的截面形式有 u 形、z形和直腹板型。钢板桩由于施工简单而应用较广。但是钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动，对周围环境影响较大，因此在人口密集、建筑密度很大的地区，其使用常常会受到限制。而且钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大，所以当基坑支护深度大于 7m时，不宜采用。如基坑周边土质较坚硬，钢板桩难以嵌入坑底以下硬层，也可适用。同时，由于钢板桩在地下室施工结束后需要拔出，因此应考虑拔出时对周围地基土和地表土的影响。

1.2深层搅拌支护

深层搅拌支护是利用水泥作为固化剂，采用机械搅拌，将固化剂

和软土剂强制拌和，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，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩墙，作为支护结构。适用于淤泥、淤泥质土和较弱的粘土、粉质粘土、素填土以及稍密的粉土或砂土等土层，基坑开挖深度不宜大于 6m。对有机质土、泥炭质土，宜通过试验确定。

1.3排桩支护

排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻（冲）孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。排桩支护可分为悬臂式和支锚式，悬臂式柱列桩适用于三级基坑和二级基坑，支锚式柱列桩适合于一、二级基坑工程。当基坑深 h=8m～14m、对周围环境要求不高时，多考虑采用排桩支护。柱列式灌注桩的工作比较可靠，但要重视冠梁的整体拉结作用，在基坑边角处，冠梁应连续交圈。当要求灌注桩围护结构起到截水防渗作用时，必须做好桩间和桩背的深层截水搅拌桩或旋喷桩。当周围环境保护要求严格时，为减少排桩的变形，在软土地区有时对基坑底沿灌注桩周边或部分区域，用水泥搅拌桩或注浆进行被动区加固，以提高被动区的抗力，减少支护结构的变形。

1.4地下连续墙

地下连续墙具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果，适用于地下水位以下的软粘土与砂土等多种地层条件和复杂的施工环境，尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深时，因此在很多地下工程中得到广泛的应用。地下连续墙在坚硬土体中开挖成

槽会有较大困难，尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机具，施工费用较高；在施工中泥浆污染施工现场，造成场地泥泞不堪。目前采用的逆作法施工一般用在城市建筑高层时，周围施工环境比较恶劣，场地四周邻近建筑物、道路和地下管线不能因任何施工原因而遭到破坏，为此在基坑施工时，通过发挥地下结构本身对坑壁产生支护作用的能力，减少支护结构变形，降低造价并缩短工期。预应力地下连续墙技术则可提高围护墙的刚度达 30%以上，可减薄墙厚，减少内支撑数量，由于曲线布筋张拉后产生反拱作用，可减少围护结构变形，消除裂缝，从而提高抗渗性。

1.5土钉墙支护

由于土钉支护的经济、可靠且施工快速简便，在我国我国已经得到了迅速推广和应用，这种技术是用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术。土钉支护的使用要求土体具有临时自稳能力，以便给出一定时间施工土钉墙，因此对土钉墙适用的地质条件应加以限制。《建筑基坑支护技术规程》中规定了土钉墙适用于二、三级基坑和非软土场地，基坑深度不宜大于 12m。土钉墙支护施工速度快、用料省、造价低，与其他桩墙支护相比，工期可缩短 50%以上，节约造价 60%左右。而且土钉墙支护可以紧贴已有建筑物施工，从而省出桩体或墙体所占用的地面。但土钉墙很容易受到水的破坏，由于水使土钉墙产生软化，引起整体或局部破坏，因此规定采用土钉墙工程必须做好降水措施。

2.深基坑支护技术存在的问题分析

2.1基坑的土压力计算

支护结构上的土压力的计算是基坑支护结构计算的关键。在支护结构设计中，目前一般都以古典的库伦公式或朗肯公式作为计算土压力的基本公式。由此计算基坑土压力会存在以下两个问题：①库伦-朗肯土压力理论所针对的挡土墙问题是平面问题，而深基坑开挖支护问题实际上是空间问题。②库伦-朗肯土压力理论计算的是极限平衡状态时的土压力，但是在实际的基坑工程中，对基坑位移均有严格的控制要求，位移过大是不容许的。基坑挡土结构上实际发生的土压力总是介于静止土压力与主动土压力或静止土压力与被动土压力之间。尤其在开挖过程中，土压力随开挖和支护的进行是一个动态变化过程，应用库伦-朗肯土压力理论无法计算出这一动态过程中相应的土压力。

2.2基坑的变形控制

随着城市建筑的越来越密集，城市用地越来越紧张，基坑工程往往处于房屋和生命线工程的密集地区，因此，造就了对基坑工程技术的要求更高、更严，不仅要确保基坑的稳定，而且要满足变形控制的要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等设施的安全。而变形控制是现有基坑工程强度控制设计理论不够重视的一个方面，常规计算方法对支护结构及基坑周围土体的变形未能给出相应的解答，这是导致一些基坑工程失败的主要原因之一。因此，在支护结构满足强度的条件下，基坑工程在施工过程中既要保证安全、不失稳，又要保证对周围环境不造成破坏性的影响。

2.3地下水控制

深基坑工程的地下水控制是很大的一个技术难点，地下水控制包括降水与截水。因土质与地下水位的条件不同，基坑开挖的施工方法大不相同，不能制定统一的设计模式，这就要求设计者根据实际情况，进行地下水位控制设计。在透水性大的粉土、砂土层，含水量丰富、相邻建筑物密集等地区，由于其降水或截水在设计或施工中存在问题而出现基坑严重渗漏、管涌，致使工期延长，因此地下水控制设计是基坑工程设计和施工中十分重要的一个环节。截水设计目前常用的方法有：地下连续墙作为支护结构和截水设计合二为一；深层搅拌桩截水（根据施工机械的不同又分单轴、双轴、三轴搅拌桩等，目前国外有更先进的四轴搅拌桩机，但国内还很少见）；高压旋喷桩截水（高压旋喷桩又根据施工机械的不同，主要是钻杆结构的不同分成单重管、双重管、三重管高压旋喷桩）。截水方法的采用应根据基坑的具体情况慎重选择。旋喷桩截水对深度不超过15米的基坑，如果施工时合理地选择机械，效果不错。三轴深层搅拌桩对于深度不超过25米基坑效果不错。单轴、双轴由于机械功率的限制，如果机坑深度超过10米，容易出问题。地下连续墙是目前超深基坑、地铁站台等基坑支护的首选。它不仅可以作为截水结构，还可以作为围护结构、地下室主体外墙三合一使用，即经济又可靠，越来越广泛地被使用。

2.4围护结构施工过程中的控制

围护结施工过程控制非常重要，它涉及到整个围护结构最终的成