浅谈深基坑支护工程结构

王海波 陈海峰

摘 要：目前，各地基本建设中的各类建筑朝着高、大、深、重等方面的发展势头仍方兴未艾，可以预料，基坑开挖与支护技术的各个方面均将继续得到全面而深入的应用和推广。

关键词：深基坑工程;基坑支护;锚杆技术

1 深基坑支护类型

选择合理的深基坑支护模式能够帮助提高工程基层稳定性，常见的支护结构包括连续墙支护、钢板材料加固、灌注桩以及锚杆钢钉等。在选择支护结构类型时，要考虑施工场地的适应情况，对工程总建筑面积、高度、自重进行详细计算，根据结果判断合理的支护方式。

2 深基坑支护的土压力

2.1 土强度指标的选择

不同深度土壤之间存在的压力也不相同，在确定深基坑支护结构形式前，要对土强度系数进行精准计算，即使土壤中含有的物质相同，但含水量不同，所处的压力环境也会有明显的差异。针对这一特征，在试验分析阶段可以通过改变土壤中含水量来计算不同压力下的土强度指标。基层土壤自身拥有一定的抗剪能力，能够承载一部分建筑物自重带来的压力，应用这部分应力，在此基础上计算有效的支护加固强度，既能够达到工程使用需求，又可以避免产生材料浪费问题。借助计算机软件来构建土强度指标模型，将测量得到的数据输入其中，系统能够根据信息自动生成强度分布坐标图，技术人员也可以根据这一结果对支护方案进行分析。明确土强度情况还能够帮助工作人员掌握土壤类型，采取积极有效的土壤处理措施，避免粘土层对深基坑支护结构修筑造成影响。

2.2 土压力计算理论及方法

土强度分析要对深层环境中存在的压强进行分析，仅仅依靠数据计算很难得到贴近实际情况的准确结果，因此需要结合试验来进行。选取具有代表性的施工场地，对试验区域的规格进行测量，并判断土壤类型，将其中含有的复杂性物质依次记录在报表中。对土壤表面施加压力，达到额定压力时观察土壤体积的变化，测量体积减小的数值，分别输入到计算系统中。在土壤体积发生变化之前所记录的压力数值都在应力范围内，一旦产生形变，则表示压力已经产生了土强度的抵御能力。对这一数值进行分析计算也是判断土壤环境中自身存在压力系数的关键步骤。施工现场不同方位土壤抗压能力也存在差异，在选择试验点时可以采用离散的形式来进行，确保得到的计算结果与真实情况相吻合，支护结构选择也能科学进行。

2.3 水土压力的合算与分算

上述文章中曾经提到，土壤中含水量不同会对抗压能力产生影响，在计算过程中含水量的判断也是关键步骤。总结施工经验可以了解到，当水土压力总和为零时，可以认定基层自身处于稳定状态，建设过程中需要结合压力选择合理的支护结构，并将结构强度体现在施工方案中。

在水土共同压力环境下，基层承载能够会有明显的变化，但并不能体现出真实的抗压能力，在工程开展前要对土壤中多余的水分进行处理。并在基层结构中修筑有效的排水系统，避免工程使用过程中因基层含水量过多，承载能力降低。土壤自身压力与含水后的压力是分开计算的，需要詳细的测量结果。施工方案确定过程中也会参照这部分结果来进行，方便对支护结构整体优化，强化原基层承重能力薄弱的地方。

3 支护结构计算方法

3.1 静力平衡法

如果基层中支护结构是连续存在的，在对承载能力进行计算时，可以选择静力平衡法来进行。认定支护结构是连续存在的，并且表现为刚性形式，在整体结构中，存在一些主要的支撑点，将分析图纸与现场情况相结合，计算出各点准确的位置，能够使每个支撑点都发挥最大承载能力。采用静力计算方式能够在减少支撑点判断所用时间。

3.2 等值梁法

深基坑工程中支护材料所处深度不同，要根据土壤松软度判断结果来进行，如果土壤中含有大量的沙土，则需要换土回填，才能够保障深基坑工程顺利进行。锚杆支护结构设计过程中，需要判断准确的施工点，确保施工材料能够发挥最大的承载能力。试验过程中对材料施加压力，观察在建筑物承重需求范围内是否产生形变，将计算结果结合整体支护结构分析，判断在方案中是否存在不合理的建筑形式。这种计算方法能够帮助工程团队确定锚固点的具体位置，保持施工场地的整体性。锚杆在使用阶段也会产生形变，只要是在合理范围内，便不会对支护功能带来影响。

3.3 弹性地基梁的m法

基坑工程弹性地基梁法取单位宽度的挡墙作为竖直放置的弹性地基梁，支撑简化为与截面面积、弹性模量和计算长度等有关的二力杆弹簧。弹性地基梁法中土对支挡结构的抗力（地基反力）用土弹簧模拟，地基反力的大小与挡墙的变形有关，即地基反力由水平地基反力系数同该深度挡墙变形的乘积确定。即f=mzy，其中，f为土对支挡结构的水平地基反力，kN/m2。弹性地基梁的m法优点是考虑了支护结构与土体的变形协调。工程实践表明，在软土中的悬臂桩支护计算采用m法，实测位移是计算值的好几倍。这说明桩后土体变形已不再属于弹性范围。

4 地下水治理

4.1 明排水治理法

土壤中的含水量如果不控制在合理范围内，会影响深基坑的稳定性，选择合理的排水方法，能够避免此类问题发生。采用埋设排水管道的方式效果明显，在深基坑支护结构设计阶段可以将排水管道的位置做出标记，并对基坑周围挖掘排水沟渠，能够有效提升排水速度。

4.2 井点降水治理法

排水系统只限于在积水较少的环境中使用，一旦降雨量过大，很难完成排水任务。因此在施工环节中应对地下水进行治理，降低渗水量，以此来提升使用阶段的稳定性。防水施工要分阶段进行，首先是对地下水渗透问题进行治理，确保深基坑加固材料安全，在对降雨积水问题进行治理。相邻施工点之间容易互相影响，在对防水系统进行设计时要考虑结构的完整性，避免不同项目之间的影响。防水系统与排水系统结合使用，在功能上会有明显的提升，深基坑中土壤含水量得到控制后工程能够更安全稳定的投入到使用环节中。

4.3 隔渗治理法

沙土渗透性能强，应用在深基坑工程中容易产生不均匀沉降。防渗透治理阶段，可以对基坑底层进行浇筑加固，使土壤材料之间的缝隙减小，在混凝土浆料的作用下，渗透问题能够得到有效控制。如果建筑物使用阶段基层会频繁的接触到排水系统，需要对现场进行隔离，即使水管渗透也能避免水直接渗入到基层结构中。

4.4 减小降水不良影响的措施

1）充分估计降水可能引起的不良影响;2）设置有效的止水帷幕，尽量不在坑外降水;3）采用地下连续墙;4）坑底以下设置水平向止水帷幕;5）设置回灌系统，形成人为常水头边界。回灌系统适用于粉土粉砂土层。

4.5 动态设计和施工

深基坑工程是土体与围护结构体系相互作用的一个动态变化的复杂系统，仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂等条件下基坑支护结构和土体的变形破坏，也难以完成可靠而经济的基坑设计。当出现险情预兆时，可做出预警，及时采取措施，保证施工和环境的安全;当安全储备过大时，可及时修改设计，削减围护措施，通过分析，可修改设计模型，调整计算参数，总结经验，提高设计与施工水平。

5 结束语

我国基坑工程的设计理论有了很大发展，建立了许多新的计算理论和方法。但在工程具体应用中，仍要坚持理论与实践相结合的原则，根据实际选用合理的支护方法。

参考文献

[1]付香才.浅谈深基坑支护结构选型决策方法的研究与应用[J].低碳世界，2014（05）.

[2]韩智勇.浅谈深基坑边坡喷锚支护在岩土工程施工中的应用[J].郑铁科技，2015（08）.