深基坑工程支护方案研究与应用

黄志洪 全悦 丁浩

【摘要】针对软土地基的工程特性和深基坑支护的基本要求，结合工程实例，对软土地基深基坑支护结构方案的选型进行了探讨。

【关键词】软土地基；深基坑；支护结构

随着城市化建设的快速发展，高层建筑大量涌现，由于深基坑开挖往往发生在商业繁华区，场地局限，地质条件复杂，临近建筑、道路和地下设施密集，使放坡开挖不再成为可能，势必带来了深基坑支护工程问题，支护结构方案的优选是保证软土地及深基坑支护工程顺利进行的关键。本人结合多年经验对上海、宁波等地区多个项目进行比较后，粗浅地谈谈如何进行方案优选。

1、基坑支护工程勘察

1.1 地质勘察。基坑工程地勘一般应提供以下资料：①土体类别、结构特点、土层性质；②基坑及围护墙边界附近、回填土、暗滨、古河道及地下障碍物分布；③浅层滞水、潜水和基坑底部承压水埋藏情况，各土层水的补给、动态变化、水力联系；土层的渗流特性及产生管涌、流沙的可能性；④支护结构设计与施工所需的物理力学指标。

1.2 周围环境勘察。基坑周围邻近建筑物状况调查，如周围建筑物分布于基坑边线的距离；周围建筑物上部结构形式与现状、层数和高度、基础结构类型及埋深、有无桩基和存在倾斜、裂缝、使用不正常情况，需通过拍片、绘图等手段搜集相关资料，必要时可通过权威部门鉴定。基坑周围地下敷设状况调查，如上下水、燃气、热力、电缆及其相关详细数据参数及其对基坑开挖的影响程度。周围施工条件调查，如施工现场的交通运输条件；施工场地条件有无足够的场地供运输车辆运行、堆放材料、停放施工机械、钢筋、模板加工。

1.3 地下结构设计资料调查。主体工程地下室的平面布置和形式，以及红线的相对位置。主体工程桩的位置图。主体结构地下各层的布置与标高，地面标高。

2、深基坑支护方案的选择

2.1 深基坑支护的基本要求。确保基坑围护体系起到挡土作用，基坑四周边坡保持稳定。确保基坑相邻建筑物、地下设施、道路等在施工期和此后运行的安全。有地下水的地区，通过排水、降水、截水等措施，确保基坑工程施工在地下水位以上进行。

2.2 基坑支护的设置原则。技术先进，结构简单，因地制宜，就地取材。尽可能与工程永久性挡土做到因工程、因地、因时制宜，合理优选方案。受力可靠，能确保基坑边坡稳定，不给临近建筑物/道路及地下设施带来危害。保护环境，保证施工安全，经济合理。

2.3 软土地基深基坑支护结构的优选。简易的钢板桩为槽钢等型钢，由于截面抗弯能力弱，只用于较浅的基坑（h≤4m）。且防渗能力弱，有时需降水，正规的钢板桩为热轧锁口钢板桩，其型式有U型、Z型、一字型、H型和組合型。钢板桩由于一次性投资大，多以租赁方式租用，用后拔出归还，钢板桩的优点是材质可靠，打造方便，施工速度快有一定挡水能力，可重复使用，费用较低。缺点是刚度较小，用于较深基坑支撑拉锚工作量大，如不作足够的拉锚，在变形大透水性大的土层中不能完全挡水：拔除时带土，土层移动会危害周围环境。钻孔灌注桩支护墙是在深基坑工程中应用最多的一种。钻孔灌注桩为间隔排列，缝隙不小于100mm，需另做挡水帷幕，目前我国应用较多的是厚1.2m的水泥土搅拌桩。优点：施工无噪声、无振动、无挤土、刚度大、抗弯能力强、变形较小。缺点是有时质量不容易控制，且造价相对较高。地下连续墙是于基坑开挖之前，用特殊挖槽设备，在泥浆护壁之下开挖深槽，然后下钢筋笼，浇筑混凝土形成的地下土中的混凝土墙。目前常用厚度为600mm、800mm、1000mm，多用于-12m以下的深基坑，其优点为：施工时对周围环境影响小，能紧邻建（构）筑物等进行施工；刚度大，整体性好，变形小；处理好接头能较好的抗渗止水；如用逆作法施工，可实现两墙合一，能降低成本。其缺点是地下连续墙如单纯用作围护墙，只为施工挖土服务则成本较高；泥浆需要妥善处理，否则会影响环境。

2.4 软土地基深基坑支撑结构的选型

2.4.1 支撑的分类。按支撑结构的位置在坑内还是在坑外可分为内支撑和拉锚。内支撑受力合理，安全可靠，易于控制围护墙的变形，但内支撑的设置给基坑内挖土和地下室结构的支模和浇筑带来了一些不便，位于软土地区土的变形较难控制。按支撑的材料可分为钢支撑和钢筋混凝土支撑两类。钢支撑常用者为钢管和型钢两种。钢支撑的优点是安装和拆除方便，速度快，能尽快发挥支撑的作用，减小时间效应，使支护墙因时间效应的增加变形减小；钢筋混凝土支撑，是随着挖土的加深，根据设计规定的位置现场支模浇筑而成。其优点是形状多样性，可浇筑成直线、曲线构件，可根据基坑平面形状，浇筑成最优化的布置形式；整体刚度大、安全可靠、可使围护墙变形小，有利于保护周围环境；可方便地变化构件截面和配筋，以适应其内力的变化。其缺点是支撑成型和发挥作用时间长，时间效应大，使围护墙因时间而产生变形增大；属一次性的、不能重复利用；拆除相对困难，如果控制爆破拆除，有时周围环境不允许，如用人工拆除，时间较长，劳动强度大。

2.4.2 内支撑布置型式的优选。一般情况下，对于平面形状接近方形且尺寸不大的基坑，宜采用角撑，使基坑中间有较大的空间，便于组织挖土；对于形状接近方形但尺寸较大的基坑，宜采用环形、便于桁架支撑，受力性能较好，亦能提供较大的空间便于挖土；对于长方形基坑，宜采用对撑或对撑加角撑，安全可靠，便于控制变形。

3、结论

深基坑支护虽为一种施工临时性辅助结构物，但对保证主体工程顺利进行和邻近地基、建筑物的安全影响极大。在实际应用中，支护结构并非越大、越厚越好，或是埋置越深越好，而是在了解各种支撑、支护方法的优缺点和适用场合的基础上，应根据所搜集相关完备资料。进行多方案的经济技术分析，综合全面比选确定。

参考文献：

[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002.

[2]王利凤，余尧天等.大型地下室深基坑综合围护技术[J].浙江建筑，2005，（1）.