云南海埂会议中心项目的深基坑支护技术研究

■唐忠昆 ■云南建工第二建设有限公司，云南 昆明 650203

由于我国不断加快的城市化步伐与迅猛发展的社会经济，使得城市中心用地愈发紧张，对一些大型空间的改造与开发成为城市发展的必然趋势，比如，地下铁道、高层建筑多层地下室、地下道路、地下车站等，开挖地下空间的深度越深，开发规模越大，对深基坑支护技术需求也就越旺盛［1］。基坑周边环境复杂度与开挖深基坑难度呈正比，这就提出深基坑支护技术的更高要求，一定要做到能够保护环境、经济合理、安全适用且技术先进，确保深基坑支护技术能够成为云南省工程建设热点［2］。本文主要对云南海埂会议中心项目的深基坑支护技术进行分析与探讨，并结合开发地下空间的地层特点与需求，阐述我国新型深基坑支护技术应用前景。

1 基坑支护技术的分类

所谓基坑，指的是市政工程和房屋建筑结构的基础。地面开挖深度在5m以上，或者虽然深度在5米以下，但周围环境与地质条件比较复杂的工程，就叫做深基坑。深基坑支护设计、施工与检测在近些年是工程界所研究的技术性难题，且属于综合性问题范畴，一方面涉及到土力学强度与稳定性问题，另一方面还涉及到变形问题，由于我国旧城改造工程的推进，对基坑开挖技术提出了更严格、更高的要求，既要保证边坡稳定性，又要符合所规定的变形控制要求，保证基坑地下管线、周围建筑物以及道路等的安全性。

基坑开挖过程中，由于不断增加的开挖深度所产生的地面与水土压力超载作用，使得土体推动围护结构由基坑围护墙外移动至基坑内，最终引发坑底隆起。为确保基坑安全的周边环境及与地下结构实际施工要求想满足，所常用的支挡、保护以及加固基坑侧壁的措施叫做基坑支护。

深基坑支护结构主要有两种，即：连接拉锚结构与围护墙的主动支护形式、连接内支撑系统与围护墙的被动支护形式。竖向支承与水平支撑共同组成内支撑系统，并被广泛用于低下空间改造与开发工程中，尤其对于开挖深度与面积都比较大的软土基坑，其优势在于：能够提升围护体系刚度与强度，不需要对基坑外侧空间资源进行利用，而且能够对基坑变形进行有效控制。

2 云南海埂会议中心项目的深基坑支护技术

2.1 深基坑支护技术

深基坑支护技术主要包括边坡防护技术、边坡支护技术。以具体工程为例，说明这项技术的使用。本工程位于滇池盆地，地表在55.80米深度范围内包括各种岩土成分，依照物理力学性质进行划分可以分为填土层、第四系湖沼相地层，填土层主要是杂填土和素填土，湖沼相地层主要是由粘土、分组组成，杂填图结构松散，主要材料是建筑垃圾以及碎石块等，泥炭质土存在高压缩性，厚度5.30～7.50米。

在工程实施中先沿基坑开挖线进行挖土工作，需要注意的是严格依照放坡系数执行，第一次放坡在开挖至1.5m处时完成，并在此位置建立50cm宽的平台，接着进行第二次土方的开挖，直至挖至设计基底标高处，为确保边坡的稳定性需要在基坑底部四周设置宽300mm的区域外围，设置250mm的临时排水沟，并在最低位置设置集水井，向向基坑外排水。

针对局部位置土质过差的问题，在这里采用彩条布遮盖，沿施工场地四周设置贯通排水以免地表水侵入到基坑内。在B取部分由于容易出现开裂坍塌的问题，在开挖至1.5m处时采取基坑支护措施，在边坡上用1.5m长短钢管打入，另一端用短钢管连接形成三角支架，支护图见图1所示。

图1 基坑边坡支护图

2.2 钢板支护

一般钢板桩都是由带锁口的热轧钢提炼出来的，连接若干个钢板桩，就可以形成一堵钢板桩墙，挡土、挡水可以说是钢板桩墙用途的关键。近些年，钢板桩比较常见的截面形式是直腹板形、Z形及U形。基于钢板桩施工较为简单，故应用也较广泛。但是，钢板桩施工时会有噪声振动产生，而且还会造成地基变形，干扰周边环境。故对于人口密度较大或者建筑密集的地区，会限制使用钢板桩，且因为钢板桩具有较大柔性，若锚拉系统或者支撑设置不当，就会导致其发生很大变形，因此，如果基坑支护深度在7m以上，不适合应用钢板桩。此外，因为完成地下室施工后必须将钢板桩拔出来，所以，还要对拔出钢板桩时是否会影响周围地表土与地基土予以充分考虑。

2.3 深层搅拌桩支护

所谓深层搅拌桩，就是运用石灰、水泥等材料，进行深层搅拌机械，强制搅拌固化剂与软土，利用软土与固化剂间所发生的化学物理反应，使软土硬结成强度大、整体性及水稳定性的墙体，深层搅拌桩支护通常会运用格栅形式，若基坑属于二级、三级基坑，同时基坑深度又在7m以下，在红线与坑边的距离足够长时，一般会对深层搅拌桩支护予以有限选用。基于水泥结构具有不透水特性，因此既能够挡土，又可以挡水，具有极好的防渗效果。深层搅拌桩是重力式结构，通过自身重量就可以对侧向力形成一种抵抗力，保证深层搅拌桩的稳定性，内部没有支撑点，方便地下结构施工与基坑内机械挖土，费用比较低，而且便于施工，又因为所用材料为水泥，因此其社会经济效益比较好。

2.4 排桩支护

所谓排桩支护，就是以排列式的方式对钢筋混凝土钻孔、挖孔灌注桩进行间隔性布置，将其视为挡土结构主要支护形式。排列式间隔布置形式为：桩和桩之间相切的情况，应该密排布置，桩与桩相距的情况，应该疏排布置，该灌注桩作为围护挡土结构的一种，具有极好的刚度。然而，各桩间具有较差联系性，应该在较大桩顶浇筑截面的混凝土帽梁实施可靠连接，为避免一些土体颗粒和地下水由桩间孔隙向坑内流入，必须对桩背、桩间进行严格的高压注浆，选用旋喷桩或者搅拌桩等相关措施，在桩后专门设计一个防水帷幕。因灌注桩本身施工较为便捷，需要采用人工挖孔或者机械钻孔的方式，而且施工过程中无需大型机械，避免了打入桩所产生的震动、噪声以及危害周边土体，且其成本低于地下连续墙。

2.5 地下连续墙

泥浆护壁条件下，地下连续墙本身属于分槽段建筑的钢筋混凝土墙体，该墙体于20世纪中期被应用在法国米兰市、巴黎市的工程建筑中。我国在20世纪后期才开始将防渗墙应用于水坝中，最早在我国城市深基坑支护结构中应用连续墙的是云南白天鹅宾馆，到目前为止，低下连续墙被普遍应用于我国各个区域，比如，我国低下连续墙施工厚度已经达到1.4m，其深度已经达80m以上。地下连续墙本身具有优良的止水防渗效果与整体刚度大等特征，在低于低下水位的砂土与软粘土等底层条件中比较适用，特别是低于基坑地面而且存在深层软土的情况，基于这种状况，地下连续墙被广泛应用于我国地下工程中。随着地下连续墙施工方法的不断改进与科技的迅猛发展，使得地下连续墙不仅是深基坑施工过程中的挡土支护结构，而且还被当作主体结构拟建的侧墙，若地下连续墙支撑得当，施工措施及方法正确，能够有效控制软土地层变形。

2.6 土钉墙

从某种方面来说，土钉墙使用的根本条件时必须保证土地具有较强平稳性，以便有充足时间对土钉墙实施施工。因此，会对土钉墙适用的地质条件形成一种限制，基坑支护相关技术规程明确规定了土钉墙，即：土钉墙比较适用于二、三级基坑中，而对于非软土场地，其所设置的基坑深度应该在12m以下。而且土钉墙的特点是支护施工速度快、用料省、造价低廉，与其它桩墙对比，土钉墙能够缩短50%以上的施工工期，节省造价大约60%。此外，土钉支护能够与传统建筑物施工相紧贴，以此节约出墙体或者桩体的占地面积。而且从大量工程经验来看，破话土钉墙几乎的原因主要是水，水会导致土钉墙出现软化，破坏土钉墙局部甚至是整体，所以在运用土钉墙工程时，一定要做好有效的降水措施。

3 研究展望

(1)精确计算地下连续墙、排桩的变形与内力是一个相对较为复杂的问题，具体计算原理必须对支撑体系、围护墙及土的共同作用予以充分考虑。现阶段通常会简化为平面问题进行计算，很难将其空间效应反应出来。所以，未来应该将发展重点置于三维计算程序方面，保证三维计算可以符合基坑空间形体计算。

(2)深基坑软土地区的淤泥质土本身具有很大的蠕变特性，所以围护墙很可能会因延长无支撑时间最终导致其发生变形情况，也就是说，深基坑支护具有时间效应，现阶段还没有在理论上精确计算时间效应。

(3)若基坑平面尺寸相对较大，在对形式复杂的内支撑体系予以采用时，支撑体系收缩应力与温度应力就会导致支撑杆件加大其内力幅度，如今在对支撑体系进行计算时，一般不会计算该理论或者会概略估算，所以今后应该对该方面加以改进。

(4)深基坑支护结构在建筑密集区域设计时，一般会采用变形控制，也就是说，对周围环境的保护极为重要，但是再设计过程中怎样对周边地面沉降进行有效控制依旧存在很大困难，其原因是计算方面还很难提供精确值，所以，有待进一步改善该方面。

4 结语

总而言之，由于当前我国城市中心用地愈发紧张，使得对一些大型空间的改造与开发已成必然。开挖地下空间的深度越深，开发规模越大，对深基坑支护技术需求也就越旺盛。基坑支护方案多种多样，应该根据基坑本身地层性质、周围环境及开挖深度等，综合考虑支护施工便利性、结构安全性与经济性，选用最佳支护形式。如果条件允许，应该通过试验确定重要经验参数，保证设计和实际相接近。在对深基坑支护进行设计时，必须对“信息化施工、动态设计”原则进行严格把握，及时调整设计方案，结合时间经验与理论成果，此为成功进行深基坑支护的重中之重。

［1］黄力平，陈湘生，冯开典.基坑围护工程新技术——钻孔咬合桩［A］.见：第三届基坑工程学术讨论会论文集［C］.北京：中国建筑工业出版社，2004.201-205.

［2］王秀梅，单立华，李化明，等.深基坑支护技术对比分析［J］.佳木斯大学学报(自然科学版)，2009(02)：164-165.