基坑开挖及支护措施概述

鹿 杰

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)



基坑开挖及支护措施概述

鹿 杰

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

介绍了建筑工程基坑开挖的原则及处理技术，阐述了目前常用的基坑防护措施，并分析了各种防护方式的适用性和特异性，有助于在确保基坑工程安全性的基础上，选择出经济适宜的基坑支护形式。

基坑，边坡，支护方式，围护结构

1 基坑开挖

1.1 开挖原则

开挖方案是根据支护方案、降水排水措施和场地实际情况综合来确定的。为了防止雨水或其他渗水进入基坑，需在基坑周围合理设置排水沟，同时为了预防基坑积水，基坑内也应设置排水沟和集水坑；对于放坡开挖，需在坡顶坡面也采取排水措施。

对于软土地基，基坑开挖必须进行分层分块开挖，每块开挖后需要进行基坑支护，支护方式的选择和应用需要进行专项设计。在进行支护的基坑内开挖，还需要防止开挖机械与支护、排水设备发生碰撞，防止扰动原状土。

1.2 应急处理

由于地下情况未知性较大，所以根据已有的勘察设计资料在施工现场出现不一致的情况后，应立即采取措施，不得继续开挖。常见的情况有：围护结构出现损伤性变形异响、支撑体系内力突变、止水结构破损漏水、裸露基坑坑底土质发现明显异常或者基坑边坡失稳。

2 基坑防护

2.1 基坑边坡失稳

对于基坑工程，边坡的稳定性决定着整个工作成败，所以在现代施工中，尤其是深基坑施工，对于边坡的支护尤为重要。基坑边坡之所以会出现失稳，主要是基坑边坡的土体由于自身重力或者外力作用产生的剪力大于土体自身的抗剪强度，还有就是施工不当引起的失稳，都要引起足够的重视。引起这些问题的原因主要有：没有按照设计进行基坑开挖、坑顶堆载过大、坑边运输设备扰动、基坑降水设备失效、基坑暴露时间过长导致土体力学性能降低。

2.2 基坑放坡

基坑的安全重要指标就是放坡，对于场地基坑较浅的可采用一级放坡，对于基坑较深的，常常采用分级放坡，当采用分级放坡时，应控制分级过渡平台宽度，对于岩石边坡，平台宽度不小于500 mm；对于土质边坡，平台宽度不小于1 m，并且上下级坡度应保证下级缓于上级。根据场地周围相邻建筑物间的影响，基坑可采用全深度放坡或一部分深度放坡，并控制分级坡度，同时对于局部边坡需进行支护和保护。边坡的设计也应充分考虑雨水的影响，当地下水对边坡稳定造成影响时，应及时采取降水措施，比如旋喷桩、搅拌桩等截水措施。对于类似地下管廊或地铁车站这样的构筑物，需要长度很长的深基坑，这类基坑只需考虑纵向放坡即可，纵向边坡起到防止滑坡和土方运输作用。这样长度较大的纵向边坡，应在开挖过程中控制渐变和横向支撑，防止纵坡塌陷失稳。

2.3 边坡的防护

边坡的坡度取决于该土层的力学性能，对于不同土质的过渡层，应设置不同的边坡坡度或台阶。基坑和边坡的干燥，是土层力学性能的保证。对于场地受到周围建筑的影响而不能控制坡度时，可在坡面布置土钉或挂金属网喷混凝土，但这些防护措施为最简单的类型，不可作为长久防护。对于边坡堆载要严格按照设计要求为上限，控制基坑周边运输车辆的路网，防止外力破坏边坡。在基坑开挖过程中，严禁挖反坡，对于预计暴露时间较长的基坑，必须采取防灌水防暴晒措施。在整个基坑施工周期过程中，需要严密监测边坡位移，如发现数据有突变，应及时采取降低坡度或卸荷等措施。对于大开挖放坡的基坑，应进行坡脚、坡面的保护，常采用堆放沙袋、挂金属网喷混凝土和水泥砂浆抹面等措施。

2.4 深基坑围护体系

随着社会的发展，高层建筑、大型复杂工程和地下工程的兴建，往往需要建筑基坑很深，加之周围环境的紧张，使得自然放坡成为奢望，在当代施工工艺大革新的背景下，深基坑支护形式层出不穷，有柱列式、重力式挡墙、土锚杆、板柱式、逆作法、沉井等方法。每种方法都有自己的适用性和特异性，合理的选择支护方式是一个建筑工程顺利施工的根本保障。

1)支护方式。常用的支护方式有以下几种：

桩板式墙板式桩：对于黏性土、细小砂卵石土层，并且距离附近居民楼较远的基坑，在开挖前期，用冲击式打桩机将H型钢垂直插入基坑周边土体来加强边坡安全，H型钢间距在1.5 m左右，开挖深度不宜超过6 m，且地下水对基坑影响小的地基适用，此法造价低，工期短。

钢板桩：采用成品型钢，利用机械液压施力，桩与桩之间紧密连接，可反复使用。但由于整体刚度小，变形不好控制，往往需设置多道支撑共同受力。止水时间短，易漏水。

板式钢管桩：刚度强于钢板桩，在软弱土层中可开挖很深，不易防水，故需要有防水措施。

预制混凝土板桩：材料形式为混凝土，导致自重大，起吊需要大型设备配合，止水性差。常适用于10 m深度以内的基坑。

灌注桩：刚度较预制管桩更大，可采用机械挖孔，泥浆护壁，施工现场对周围环境影响小，适合深基坑，止水性差。

地下连续墙：适用于所有地层，但造价高，不可反复使用。强度大，变形小，止水隔水性能好，经常和结构主体一起施工并且作为主体的一部分。

SMW工法桩：是一种新兴的基坑支护桩体，是在基坑周边土体注入水泥类混合液搅拌而形成的挡土墙，再利用机械在挡土墙内插入型钢，使水泥土和型钢共同发挥作用，具有强度大、止水性能好的特性，型钢可以反复使用，进而降低了施工成本。

水泥土搅拌桩挡墙：无需支撑，止水性好，但墙体刚度低，变形大。

2)支撑体系。基坑支护的主体是土内桩挡墙，用于承受竖向力和土体侧推力，但是桩体稳定整体性就靠支撑系统来保证，工程中常用的支撑形式有型钢支撑、钢管支撑、钢筋混凝土支撑等。支撑体系承受围护桩体所传递的土压力。支撑体系由围檩、支撑及角撑、立柱、轴力传感器、支撑体系监测监控装置等固定件构成。

2.5 基坑变形控制

基坑变形是围护结构失效的先兆，常表现为基坑周围土层移动、围护墙体顶端的水平位移、围护桩体的竖向变形、基坑底部土体的隆起和地表的沉陷。为了有效的控制基坑变形，对于围护结构需要增加支撑的刚度和围护结构的入土深度。

3 结语

本文主要描述了基坑的常见类型和常用的支护方式，进一步论述了每种支护方式的适用性和特异性。一个基坑工程的安全涉及到整个项目的顺利运行。所以对待不同的地质情况，需要慎重的选择支护方式，首先是安全，其次是可以节省造价。

[1] JGJ 118—2011，冻土地区建筑地基基础设计规范[S].

[2] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[4] ISBN 978-7-111-49204-7，市政公用工程管理与实务(辅导系列用书)[Z].

Overview on foundation excavation and supporting measures

Lu Jie

(Shanxi Academy of Building Design, Taiyuan 030013, China)

The paper introduces building engineering foundation excavation principles and processing technologies, describes common foundation protecting measures, and analyzes adaptability and specificity of various supporting forms, which will be good for selecting economic and suitable foundation support forms on the basis of guaranteeing the foundation engineering safety.

foundation, slope, supporting form, enclosure structure

1009-6825(2016)30-0092-02

2016-08-17

鹿 杰(1984- )，男，助理工程师

TU463

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