浅谈深基坑支护的各种类型、特点及经济性与安全性

周文勇

昆明建设咨询监理有限公司

浅谈深基坑支护的各种类型、特点及经济性与安全性

周文勇

昆明建设咨询监理有限公司

随着城市建设的快速发展，城市深基坑工程越来越复杂，深基坑支护设计与施工水平不断提高，本文从深基坑支护的经济性和安全性进行分析，对深基坑支护工程和应用进行了探讨。

深基坑；支护结构；安全性和经济性

城市建设必然要涉及岩土工程，深基坑支护是工程建设中必不可少的一部分，建筑群密集地区深基坑采用人工支护手段的大多采用垂直支护，权衡基坑支护工程的安全性和经济性是当前城市基坑支护施工的难点。作为综合性的岩土工程设计内容，基坑支护的土力学问题，涉及到了典型的强度和稳定性、地下水流失以及变形问题，现在的深基坑支护工程中越来越多的应用新技术、新方法解决以上问题，下面我就根据多年的施工经验浅谈各类深基坑支护方案的适用范围。

1 、深基坑支护结构与类型

1.1 钢板桩支护

钢板桩支护是一种施工简单经济的支护方法，用在建筑深基坑的支护中，在软土地区的应用主要是利用钢板桩的柔性以及设置锚拉系统，基坑支护深度可达到7米以上，此方法优点是施工进度快，不足之处是由于钢板桩不形成永久的支撑，钢板桩拨出后室外地面可能有轻微的变形，影响地基和地表的施工。

1.2 地下连续墙

地下连续墙是一种在泥浆护壁的条件下进行分槽段施工的钢筋混凝土墙体的工艺。这种施工的深度一般超过8米，墙体厚度达到1.4米。地下连续墙的整体刚度和防渗透性好，适合用在地下水位较高的软黏土和砂土等地层条件下。国内外的地下工程目前已经通过技术发展以及对施工方法和机械的改进，发展形成地下连续墙围护结构作为拟建主体结构侧墙的施工工艺，在施工工艺上采用逆作法进行施工，减少对环境和地面交通的影响。

1.3 排桩支护

柱列式排桩间隔布置为疏排和密排布桩，为了达到减少工程造价和施工方便的目的，根据工程地质情况、基坑开挖深度的不同，在保证施工过程安全的前提下，合理、经济地选择桩距和桩径。采用柱列式灌注桩的方法，将挡土围护结构进行很好的连接，采用截面较大的钢筋混凝土冠梁进行可靠连接。为了防止基坑周围地下水及土体颗粒从桩间孔隙流入坑内而导致周围建筑物发生沉降，采用高压注浆的方法对桩间和桩背设置封闭的止水帷幕，为了防止施工支护桩过程对周围建筑物产生振动影响，支护桩多数采用施工振动小的长螺旋灌注桩。

1.4 内支撑和锚索支护

采用大直径灌注桩为支护桩，使用内支撑和锚索的方法，对基坑的稳定性和周围的地层变形进行控制，同时为了防止周围土体水及细土颗粒流向基坑，在支护桩背后设置止水帷幕，内支撑系统适用于基坑较深，土质相对较差，周围建筑物较多的基坑支护，相对其他支护系统来说，内支撑整体造价较高。

目前内支撑采用的结构体系为钢结构和现浇钢筋混凝土支撑两种，钢结构又分为大直径钢管和工字型钢两种，为减少支护桩的变形，钢结构支撑梁设置液压千斤顶，根据设计要求对基坑支护系统施加预应力，能有效地减少支护桩的位移和变形。各支撑梁的位置和标高必须严格按照施工图施工，否则将会严重影响支护系统的受力以及后续的土方开挖，情况严重时还会影响主体施工。现浇钢筋混凝土支撑梁质量控制的重点就是支撑梁和支护桩的连接点，如果此部位没有严格按设计图纸施工，支撑系统就存在严重的质量隐患，同时混凝土强度必须达到设计强度后方可进行下一层的土方开挖。土方开挖过程中，必须有专人指挥挖机，严禁出现挖机碰撞支护桩、支撑梁的现象，以防损坏支护系统而改变内力传递，确保施工过程的安全。

1.5 土钉墙的支护

土钉墙不仅适用于临时支护结构，而且也应用于永久性构筑物，当应用于永久性构筑物时，宜增加喷射砼面层的厚度并适当考虑其美观，土钉墙属于弱支护系统，一般适用于土质相对较好、可以进行适当放坡的支护系统，土钉墙的应用领域主要有：

(1) 托换基础

5．宋·四明朱同《游金庭观》：“忆昔羲之古事修，龙蟠云卷卒难搜。鹅池墨沼今虽在，谁复书堂笔下求？”[7]2427

(2) 基坑支挡或竖井

(3) 斜坡面的挡土墙

(4) 斜坡面的稳定

(5) 与锚杆挡墙结合作斜面的防护

钻孔注浆型土钉墙采用逐层向下开挖方式，每一台阶高度为1～2米，在施工土钉杆、面层喷射砼期间，坡段处无支撑状态下需保持自立稳定，因此主要适用于：

(1) 有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土边坡。

(2) 适用于地下水位低于开挖层或经过降水使地下水位低于开挖标高的情况。

(3) 对于标准贯入击数(N)低于10击的砂土边坡采用土钉法一般不经济。

(4) 对于朔性指数Ip>20的土，必须在仔细评价其蠕变特性后方可采用。

(5) 不适用于含水丰富的粉砂层，砂卵石层。

(6) 不适用于没有自稳能力的淤泥土层，流朔状态的软粘土因保持成孔时孔壁的稳定比较困难且界面摩阻力很低，并且不经济，因此也不宜采用。

(7) 土钉墙不适宜在腐蚀性土如煤渣、煤灰、炉渣、酸性矿物废料等土质作永久性支挡结构。

1.6 搅拌桩支护

采用搅拌桩的喷浆型重力式水泥土挡墙的方法，实际上是格栅式的实体结构，形成挡土和止水的双重功能，适用于对软土地区开挖的基坑支护，搅拌桩支护的优势在于：

(1)在桩体中最大限度地利用了原土，水泥用量相对较少。

(2)对地基土无侧向挤压作用，对周边已有建筑物的影响小。

(3)设计比较灵活，可以合理地选择固化剂，根据设计要求桩身强度可以通过重复喷浆来实现，这一特点是其它桩型不具备的。

(4)施工无噪音、无振动、无污染，可以在城区内及密集建筑群中施工。

(5)加固后的土体重量基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降。

(6)造价低、工期短、效果比较好。

(7)适用于临时性支护结构，既可用于基坑挡土又可兼做止水帷幕。

2 、深基坑支护工程的特点

由于深基坑支护工作的安全影响因素众多，容易发生事故，造成的经济损失较大，社会影响较为恶劣。另外，岩土的性质差异性非常大，受到自然和地质环境的影响较深，容易形成区域性的时空效应，因此在基坑工程施工中，往往采用实践结合理论的方法，运用新材料和新工艺进行基坑工程的开挖和支护。

目前基坑工程开挖的平面尺寸越来越大、形状越来越不规则，从现有的高层和超高层建筑中，地下空间开挖的深度和平面规模越来越大，软土地区城市建设的深大基坑工程越来越普遍，对深基坑支护的安全性和经济性提出越来越多的挑战。若基坑周边环境较为复杂，那么在深基坑工程建设中，难免会触及到公共设施和城市地下管线的空间，加大基坑支护工程的施工难度。建设用地紧张、相邻建筑的相互影响，深基坑支护设计和施工工艺的进步和完善受到了挑战。

随着城市建筑密度的加大，人口密度以及建筑周边公共设施都在日新月异的变化，深大基坑支护工程面临着安全性与经济性的重大挑战，在施工中保证基坑及周边环境安全的前提下选择经济性好的施工工艺显得尤为重要。

3 、增强深基坑支护工程安全性和经济性的措施

3.1 在设计阶段，进行基坑工程环境的了解非常有必要。基坑设计前，应先就施工场地的周边环境进行详细了解，包括周边建筑的层高、基础形式，周边道路以及市政管线走向及埋深等，基坑设计前应先详细研究地质勘察报告，对基坑工程的地质、水文条件、不良地质以及相应的处理措施做详细分析，充分了解工程环境是深基坑设计的前提。

在支护方案的选择上，结合土层、地质、水文、周边环境等现场情况，选择适合项目的支护方案，对拟采用的支护结构进行详细验算，最终选择可行的深基坑支护结构进行系统的设计和验算。

3.2 在施工阶段，结合施工现场的管理规定进行施工方案的制定和实施，并结合实际将施工方案进行优化，坚持以人为本的原则，制定应急措施和方案，施工过程中通过对支护结构的监测，将信息及时的反馈，做到信息化施工，对施工过程中可能出现的突发因素，制定有效的应急措施。

3.3 深基坑支护工程在整个施工过程中应实现信息化的管理，首先制定详细的基坑支护施工方案，施工中保持与第三方监测单位的联系，及时取得第三方对基坑支护的监测数据，如果变形速率超过警戒值，施工单位必须采取紧急措施，确保施工过程安全 。

结束语：

深基坑支护工程在建筑基础工程中属于风险性较高的工程，关系到工程的造价、质量和工期等。深基坑支护的设计应遵循设计要求和相关规范，施工中加强事故隐患的管理工作，将安全检查工作放在首位，减少安全事故的发生。深基坑支护的设计与施工正朝着先进材料和信息化的方面发展，今后深基坑支护的安全性和经济性将得到全面而深入的发展和应用，动态化设计和信息化施工将逐渐成为深基坑支护工程的指导思想。

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周文勇(1974)出生，男，白族，云南省大理州祥云县人，大专学历，工程师，主要从事工程监理方面的工作。