在工民建工程当中基坑支护施工技术的应用

　　摘要：进入二十一世纪城市化的进程加快，高层建筑也已成为新建建筑的主要形式。由于高层建筑的特性，基坑支护工程在高层建筑施工过程中的重要性越来越凸现出来。本文分析了当前基坑支护设计的原理及类型，分析了基坑支护技术存在的问题，并提出了深基坑支护应用中的重点事项和防护措施。

　　关键词：建筑,基坑支护,施工

　　随着城市化的发展与人们生活水平的提高，近年来我国建筑工程飞速发展。在城市中土地价格不断提高，因而在建筑向高空谋求空间的同时，地下空间的利用也成为一个重要方向。地下空间的利用就会面临深基坑工程。深基础工程的造价占高层建筑总造价很大比重，深基坑支护结构是深基础工程的主要组成，所以深基坑支护结构对于高层建筑十分重要。随着高层建筑的迅速兴起，深基坑支护技术迅速发展。深基坑开挖和支护技术已经日趋成熟，但是新技术、新结构、新工艺依旧不断涌现。

　　一 基坑设计

　　设计是基坑工程首先要注意的问题。为保证设计方案的合理与安全，基坑设计必须由专业的、具备资质的设计单位承担。基坑支护结构与工程地质，水文地质及周边环境密切相关，坑支护工程是一门实践性、经验性强的学科，所以应根据当地经验、施工工期、季节等合理设计。另外基支护结构是临时性工程，能用最少的价格取得最合理的结果，达到安全与经济的最佳平衡。

　　二 基坑支护的类型

　　2.1放坡开挖。

　　优先采用局部或全深度的放坡开挖的情形有：地土质较好，地下水位较深，场地比较开阔，放坡又不会对邻近建(构)筑物及地下管线产生不利影响时。当无地下水位或地下水位低于基坑底面且土质均匀时，基坑竖直开挖挖深限值为：黄土2.5m，坚硬粘土2.0m，硬塑、可塑的粘土和碎石类土1.5m，硬塑、可塑的粉土及粉质粘土1.25m，密实、中密的砂土和碎石土1.0m，软土0.75m。土质边坡开挖时，边坡坡度的允许值，次生黄土Q4：坡高在5m以内为1:0.5～1:0.75;坡高5～l0m，为1:0.75～1:1;粘土及粉土为1:0.75～1:1.5;碎石土要依据密实度确定坡度。当坡高在5m以内时为1：0.35～:1:1，坡高5～l0m为1:0.5～1:1.25。

　　2.2 土钉支护。

　　基坑周围不满足放坡条件，地下水埋深较浅或基坑外有降水条件，并且邻近无重要建筑或地下管线，基坑外地下空间允许土钉占用时，可采用土钉支护加固坑壁土体。土钉墙的水平位移可以根据数值计算并结合可靠经验的方法确定。设计中可采用如下措施控制墙体变形：(1)减小土钉的倾角;(2) 加大土钉的长度和密度;(3) 缩短开挖与支护的施工间隔;(4) 减少分层、分段作业的深度和长度;(5)开挖前沿基坑边缘设置竖向微型桩等。

　　2.3 排桩支护。

　　排桩支护是以人工挖孔灌注桩、冲(钻)-灌注桩、沉管灌注桩等为主要构件的支护结构，它可分为悬壁式、锚拉式或内撑式。

　　三 深基坑支护存在的问题

　　3.1 由于支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当造成支护结构设计不合理。深基坑支护结构的设计依据是土压力的大小，但由于地质情况多变且十分复杂，要精确地计算土压力目前还十分困难，至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。土体物理参数的选择是一个非常复杂的问题，尤其是在深基坑开挖后，含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值，很难准确计算出支护结构的实际受力。

　　在深基坑支护结构设计中，如果地基土体的物理力学参数取值不准，将对结构设计的结果产生很大影响。土力学试验数据表明：开外前后内磨擦角值相差5，其产生的主动土压力不同;原土体的内凝聚力与开挖后土体的内凝聚力，则差别更大。所以施工工艺和支护结构形式不同也会影响土体的物理力学参数。

　　3.2 基坑土体的取样不能真是反映事实。在深基坑支护结构设计之前，必须对地基土层进行取样分析，用于确定土体比较合理的物理力学指标。但是由于勘探的工作量和工程造价的限制，钻孔不可能过多。因此，所取得的土样具有一定的随机性和不完全性，不能准确的反映事实。但是，地质构造是极其复杂、多变的，所以取得的土样不可能全面反映土层的真实性。因此，支护结构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况。

　　3.3 基坑开挖存在的空间效应考虑不周。深基坑开挖中大量的实测资料表明：基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳，常常以长边的居中位置发生，这是以深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲，这种平面应变假设是比较符合实际的，而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以，在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时，支护结构要适当进行调整，以适应开挖空间效应的要求。

　　3.4 依据理论过于理想化，支护结构设计计算与实际受力不符。目前，深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论，并不符合事实，支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数，从理论上讲是绝对安全的，但有时却发生破坏;有的支护结构安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中却满足要求。

　　四 基坑支护施工的安全

　　保证基坑支护结构发挥其作用，除必须有合理的设计外，还需施工的密切配合，严格按设计要求精心施工。施工全过程实际上是一个对支护结构施加荷载的全过程.任何超挖都使得支护结构超载工作，必然导致严重后果，因此，施工前应严密组织，编制施工组织设计。

　　4.1 基坑土方开挖应在降水排水全部完成且正常运转达到预期要求后方可进行。基坑周围地面应采取防水、排水措施，避免地表水渗入基坑周围土体和流入坑内。为防止坑内塌方，坑内应设置排水沟和集水井并且及时抽除积水。

　　4.2 坑边不宜堆放物品以防塌方，如不可避免时，一般应距基坑上部边缘不小于2m，弃土堆高不超过1.5m，并且需要计算不得超过设计荷载值。在垂直的坑壁边距离还应适当增大。需要注意的是软土地区不宜在坑边堆置弃土。当重型机构在坑边作业时，应设置专门的平台或深基础等。同时，坑顶周围振动荷载的作用需要合理的隔离。

　　4.3基坑开挖应连续施工，减少无支护暴露时间，开挖必须遵循“自上而下，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。利用锚杆做支护结构时，应按设计要求，及时进行锚杆施工，而且必须待锚杆张拉锁定后方可进行下一步开挖。

　　4.4采用机械开挖时，为保证基坑土体的原状结构，应预留 150～300mm原土层，在进行基础施工前由人工挖掘修整。基坑开挖完毕后，应及时清底验槽并铺设垫层，以防止暴晒和雨水浸刷破坏原状结构。如果基底超挖，应用素混凝土回填或夯实回填，使基底土承载性能达到设计要求。

　　4.5基坑挖土时，要做好挖土机械、车辆的通道布置，安排好挖土顺序等，不得在挖土过程中碰撞围护结构。并做好机械上下基坑坡道部位的支护。

　　五 深基坑支护设计中的注意事项

　　5.1 建立基坑支护工程设计新方法。目前，设计人员用的极限平衡原理是一种使用方便的常用设计方法，其计算结果具重要的参考价值。但是，将这种设计方法用于深基坑支护结构有很大的缺陷：只能单纯满足支护结构的强度要求，而不能保证支护结构的刚度。因此众多工程事故不是因为强度不足而是因为支护结构产生过大的变形而造成的。鉴于上述实际，在建立新的变形控制设计法时，应着重研究支护结构变形控制的标准、空间效应转化为平面应变和地面超载的确定及其对支护结构的影响等问题。

　　5.2 将支护结构的原理和试验紧密结合。开展支护结构的试验研究(包括实验室模拟试验和工程现场试验)，由于深基坑支护工程投资巨大，如经过科学试验再进行设计时，行定会节省可观的经费。因此，工程现场试验是非常必要的。通过工程实践积累大量的测试数据，可对同类工程的成功打奸基础，为理论研究和建立新的计算方法提供可靠的第一手资料。

　　六 结语

　　基坑支护工程是一个涉及多方面的系统工程，所以不论是支护结构的设计还是施工都需要从整体出发，协调好各个组成部分，只有这样才能协调基坑支护工程的经济性与安全性。

　　【参考文献】：

　　[1]《地基基础工程 基坑支护工程》 林寿，杨嗣信;中国建筑工业出版社

　　[2]《软土地区基坑工程支护设计实例》郑刚，刘瑞光;中国建筑工业出版社

　　[3]《深基坑支护工程的设计与实践》 赵同新，高霈生;地震出版社

　　[4]《土体有效应力原理的通用公式与基坑支护及地基计算的实际水压力算法(第2版)》蒙理明;中国建材工业出版社

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