深基坑支护结构设计技术探讨

深基坑支护结构设计技术探讨

发表时间：2018-10-30T16:20:16.337Z 来源：《防护工程》2018年第19期作者：张渲绿

[导读] 深基坑工程作为一项复杂的系统工程,其设计面临着安全可靠、经济合理的矛盾,因此产生深基坑工程优化设计方法

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摘要：深基坑工程作为一项复杂的系统工程,其设计面临着安全可靠、经济合理的矛盾,因此产生深基坑工程优化设计方法。近年来建设行业发展的速度较快,建筑施工技术得以较快的发展,深基坑施工作为建筑施工中重要的一项工作,其具有复杂性,且对技术要求较高。因而需要对深基坑支护结构进行合理设计,进一步确保其工程进度、质量和造价都能实现预期的标准。鉴于此，本文结合深基坑支护的结构设计技术方面进行相关分析。

关键词：深基坑支护；结构设计；探讨

1引言

高层建筑上部结构到地基上的荷载较大，因此，多建造补偿性基础。为了充分利用地下空间，设计含有多层地下室，因此，高层建筑的基础埋深较深，施工时基坑开挖深度较大，不少城市的高层建筑施工都需开挖深度较大的基坑，从而会给施工带来很多困难，尤其在软土地区或城市建筑物密集地区。需在人工支护条件下进行基坑开挖。支护结构的选型、进行合理的布置和设计计算等直接影响着科学合理地组织施工，环境保护等问题。

2深基坑工程的特点分析

2.1风险大

深基坑支护体系一般是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性。深基坑工程施工过程中应进行监测，且具有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢险。

2.2深基坑工程具有较强的区域性

如软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中其差异性很大。同一城市不同区域也有差异。深基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。

2.3深基坑工程具有较强个性

深基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关，还与基坑相邻建（构）筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性及周围场地条件等有关。有时保护相邻建（构）筑物和市政设施的安全是深基坑工程设计与施工的关键，因而决定了深基坑工程具有很强的个性。

2.4深基坑工程综合性强

需要岩土工程知识，也需要结构工程知识，需要土力学理论、测试技术、计算技术及施工机械、施工技术的综合。

3深基坑支护结构的类型

3.1钢板桩支护

钢板桩应用于建筑深基坑的支护，是一种施工简单，投资经济的支护方法。在软土地区过去应用较多，但由于钢板桩本身柔性大，因此对基坑支护深度达7m以上软土地层，基坑支护不宜采用钢板桩支护，除非设置多层支撑或锚拉杆，但应考虑到地下室施工结束后钢板桩拔除时对周围地基和地表变形的影响。

3.2地下连续墙

地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体。由于地下连续墙具有整体刚度大和防渗性好，适用于地下水位以下的软粘土和砂土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的情况。因此，在国内外的地下工程中得到广泛应用，并且随着技术的发展和施工方法及机械的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡墙围护结构，又能作为拟建主体结构的侧墙。

3.3内支撑和锚杆

现阶段支护结构的内支撑，常用的有钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑两类，钢结构支撑多用圆钢管和大规格的型钢。为减少挡墙的变形，用钢结构支撑时可用液压千斤顶施加预应力。钢筋混凝土支撑是近几年深基坑施工中发展起来的一种支撑形式，多用土模或模板随着挖土逐层现浇，截面尺寸和配筋根据支撑布置和杆件内力大小而定，它刚度大、变形小，能有力地控制挡墙变形和周围地面的变形，宜用于较深基坑或周围环境要求较高的地区。

3.4土钉墙支护

土钉墙围护结构是边开挖基坑边在土坡面上铺设钢筋网，并通过喷射混凝土形成混凝土面板，从而形成加筋土重力式挡墙起到挡土作用。适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土，不适用于淤泥质及地下水位下且未经降水处理的土层，周围管线密集的基坑也应慎用。

4深基坑支护结构设计技术要点分析

4.1深基坑支护结构的设计计算

4.1.1静力平衡法与等值梁法

利用墙前后土压力的极限平衡条件，求出支护结构的插入深度和结构内力等，从理论上说，首先支护结构前后土压力是否达到极限状态是很难确定的，尤其是被动土压力情况有很大的推测性；其次该类方法并未考虑结构与土体变形，而变形对土压力重分布及结构内力有一定影响，故该类方法正逐渐失去它原有的地位,但对于简单基坑开挖，静力平衡法中一些简化使计算变得简单，可凭经验使用。

4.1.2弹性地基梁的m法及弹塑有限元法

m法的优点是考虑了支护结构与土体的变形,但也有一些问题有待解决，如计算时一般工程的参数m难以通过试验确定，现有文献提供

的取值范围各地区差别较大，该参数虽按弹性体来计算变形，物理意义明确，但实际参数m 则是一个反映弹性的综合指标。工程实践表明，在软土中的悬臂桩支护采用m法计算位移与实测位移有很大差异，实测位移值可达计算值的几倍，说明桩后土体变形已不再属于弹性范围。

此外，m法无法直接确定支护结构的插入深度，通常假定试算有很大的随意性，有时桩底落在软弱土层中，还须经验来修正。选取合理的本构模型与计算参数，以及塑性区范围与稳定性之间的定量关系均缺乏经验。在结构计算方面，建立了能考虑基坑围护结构和土压力的空间非线性共同作用理论及其计算方法，并编成程序方便高效地完成基坑维护工程的计算。

4.2深基坑支护结构的设计技术

根据拟建工程的自然地形、地质条件、当地的经验及技术条件，综合考虑选择适合的设计方案。符合国家的经济技术方针、政策法规和规范、规定等，且技术先进、安全可靠、造价经济、施工方便。因此设计是概念设计，重点在于可行性方案的筛选与优化，对支护结构方案的选择和优化可按以下步骤进行：

对于深度不大的基坑支护工程，考虑悬臂式支护结构，该结构主要利用基坑地面以下土体提供的土压力来维持支护体系平衡，主要结构形式为桩排支护结构和地下连续墙两类，当边坡土质较好，地下水位较低时可利用桩排支护结构。

地下连续墙因具有良好的抗弯性、防渗性和整体性，且对周围环境影响较小，对地层条件适应性强，墙体长度可任意调节，适用于各种深度基