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摘 要：深基坑工程支護技術是特殊土質(zhì)道路施工過程中常常遇見的工程，雖已在全國不同地區(qū)、不同的地質(zhì)條件下取得了不少成功的經(jīng)驗，甚至在一些技術達到了國際水平，但仍存在一些問題需進一步研究或提高，以適應現(xiàn)代化經(jīng)濟建設的需要。.本文通過對深基坑支護類型的總結，提出了深基坑工程支護技術當前存在的一些問題，并對支護技術的發(fā)展趨勢進行了展望。

關鍵詞：深基坑工程，支護類型，施工

基坑工程是一個古老而具有時代特點的巖土工程課題，放坡開挖和簡易木樁圍護可以追溯到遠古時代。事實上，人類土木工程的頻繁活動促進了基坑工程的發(fā)展。20世紀90年代以來，在我國改革開放和國民經(jīng)濟持續(xù)高速增長的形勢下，全國工程建設亦突飛猛進，高層建筑如雨后春筍般迅速發(fā)展，促進了建筑科學技術的進步和施工技術、施工機械和建筑材料的更新與發(fā)展[1]。為了保證建筑物的穩(wěn)定性，建筑基礎都必須滿足地下埋深嵌固的要求。建筑高度越高，其埋置深度也就越深，對基坑工程的要求越來越高，隨之出現(xiàn)的問題也越來越多，這給建筑施工、特別是城市中心區(qū)的建筑施工帶來了很大的困難。

一、深基坑工程的主要內(nèi)容

1）巖土工程勘察與工程調(diào)查。確定巖土參數(shù)與地下水參數(shù)；測定鄰近建筑物、周圍地下埋設物（管道、電纜、光纜等）、城市道路等工程設施的工作現(xiàn)狀，并對其隨地層位移的限值作出分析。

2）支護結構設計。包括擋土墻圍護結構（如連續(xù)墻、柱列式灌注樁擋墻）、支承體系（如內(nèi)支撐、錨桿）以及土體加固等。支護結構的設計必須與基坑工程的施工方案緊密結合，需要考慮的主要依據(jù)有：當?shù)亟?jīng)驗，土體和地下水狀況，四周環(huán)境安全所允許的地層變形限值，可提供的施工設施與施工場地，工期與造價等。

3）基坑開挖與支護的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工組織設計與實施。

4）地層位移預測與周邊工程保護。地層位移既取決于土體和支護結構的性能與地下水的變化，也取決于施工工序和施工過程。如預測的變形超過允許值，應修改支護結構設計與施工方案，必要時對周邊的重要工程設施采取專門的保護或加固措施。

5）施工現(xiàn)場量測與監(jiān)控。根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)和信息，必要時進行反饋設計，用信息化來指導下一步的施工。

二、深基坑支護的類型

各種建筑物與地下管線都要開挖基坑，一些基坑可直接開挖或放坡開挖，但當基坑深度較深，周圍場地又不寬時，一般都采用基坑支護，過去支護比較簡單，也就是鋼板樁加井點降水，一般能滿足基坑安全施工，而對于深基坑已不能滿足要求，近幾年來隨著基坑深度和體量的增大，支護技術也有了較大進展，按功能分常用的有以下一些[2]：

1）擋土系統(tǒng)：常用的有鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、深層水泥攪拌樁、鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻。其功能是形成支護排樁或支護擋土墻阻擋坑外土壓力。

2）擋水系統(tǒng)：常用的有深層水泥攪拌樁、旋噴樁、壓密注漿、地下連續(xù)墻、鎖口鋼板樁。其功能是阻擋抗外滲水。

3）支撐系統(tǒng)：常用的有鋼管與型鋼內(nèi)支撐、鋼筋混凝土內(nèi)支撐、鋼與鋼筋混凝土組合支撐。其功能是支承圍護結構側力與限制圍護結構位移。

常見的深基坑支護類型主要有以下幾種：

2.1鋼板樁支護

鋼板樁由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成，把這種鋼板樁互相連接就形成鋼板樁墻，被廣泛應用于擋土和擋水。目前鋼板樁常用的截面形式有U形、Z形和直腹板型。鋼板樁由于施工簡單而應用較廣。但是鋼板樁的施工可能會引起相鄰地基的變形和產(chǎn)生噪聲振動，對周圍環(huán)境影響很大，因此在人口密集、建筑密度很大的地區(qū)，其使用常常會受到限制。而且鋼板樁本身柔性較大，如支撐或錨拉系統(tǒng)設置不當，其變形會很大，所以當基坑支護深度大于7m時，不宜采用。同時由于鋼板樁在地下室施工結束后需要拔出，因此應考慮拔出時對周圍地基土和地表土的影響。

2.2深層攪拌支護

深層攪拌支護是利用水泥作為固化劑，采用機械攪拌，將固化劑和軟土劑強制拌和，使固化劑和軟土劑之間產(chǎn)生一系列物理化學反應而逐步硬化，形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥土樁墻，作為支護結構。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、素填土等土層，基坑開挖深度不宜大于6m。對有機質(zhì)土、泥炭質(zhì)土，宜通過試驗確定。

2.3 排樁支護

排樁支護是指柱列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔、鉆（沖）孔灌注樁作為主要擋土結構的一種支護形式。柱列式間隔布置包括樁與樁之間有一定凈距的疏排布置形式和樁與樁相切的密排布置形式。柱列式灌注樁作為擋土圍護結構有很好的剛度，但各樁之間的聯(lián)系差必須在樁頂澆注較大截面的鋼筋混凝土帽梁加以可靠聯(lián)接。為了防止地下水并夾帶土體顆粒從樁間孔隙流入（滲入）坑內(nèi)，應同時在樁間或樁背采用高壓注漿，設置深層攪拌樁、旋噴樁等措施，或在樁后專門構筑防水帷幕。灌注樁施工簡便，可用機械鉆（沖）孔或人工挖孔，施工中不需要大型機械，且無打入樁的噪聲、振動和擠壓周圍土體帶來的危害，成本較地下連續(xù)墻低。同時，灌注樁圍護結構在建筑主體結構外墻設計時也可視為外墻中的一部分參與受力（承受側壓），這時在樁與主體之間通常不設拉結筋，并用防水層隔開。排樁支護可分為懸臂式和支錨式，而支錨式又分單點支錨和多點支錨。大多數(shù)情況下，懸臂式柱列樁適用于三級基坑，支錨式柱列樁適合于一、二級基坑工程。一般來說，當基坑深h=8m～14m，周圍環(huán)境要求不十分嚴格時，多考慮采用排樁支護。柱列式灌注樁的工作比較可靠，但要重視帽梁的整體拉結作用，在基坑邊角處，帽梁應連續(xù)交圈。當要求灌注樁圍護結構起到抗水防滲作用時，必須做好樁間和樁背的深層防水攪拌樁或旋噴樁（一般的鉆孔壓密注漿法不易保證止水，曾引發(fā)多起重大事故）。當周圍環(huán)境保護要求嚴格時，為減少排樁的變形，在軟土地區(qū)有時對基坑底沿灌注樁周邊或部分區(qū)域，用水泥攪拌樁或注漿進行被動區(qū)加固，以提高被動區(qū)的抗力，減少支護結構的變形。

2.4地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻具有整體剛度大的特點和良好的止水防滲效果，適用于地下水位以下的軟粘土和砂土等多種地層條件和復雜的施工環(huán)境，尤其是基坑底面以下有深層軟土需將墻體插入很深的情況，因此在國內(nèi)外的地下工程中得到廣泛的應用。并且隨著技術的發(fā)展和施工方法及機械的改進，地下連續(xù)墻發(fā)展到既是基坑施工時的擋土圍護結構，又是擬建主體結構的側墻，如支撐得當，且配合正確的施工方法和措施，可較好地控制軟土地層的變形。在基坑深（一般h>10m）、周圍環(huán)境保護要求高的工程中，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后多采用此技術。但是地下連續(xù)墻在堅硬土體中開挖成槽會有較大困難，尤其是遇到巖層需要特殊的成槽機具，施工費用較高。在施工中泥漿污染施工現(xiàn)場，造成場地泥濘不堪。目前采用的逆作法施工使得兩墻合一，即施工時用作圍護結構，同時又是地下結構的外墻。逆作法施工一般用在城市建筑高層時，周圍施工環(huán)境比較惡劣，場地四周鄰近建筑物、道路和地下管線不能因任何施工原因而遭到破壞，為此在基坑施工時，通過發(fā)揮地下結構本身對坑壁產(chǎn)生支護作用的能力（即利用地下結構自身的樁、柱、梁、板作為支撐，同時可省去內(nèi)部支撐體系），減少支護結構變形，降低造價并縮短工期，是推廣應用的新技術之一。除現(xiàn)場澆筑的地下連續(xù)墻外，我國還進行了預制裝配式地下連續(xù)墻和預應力地下連續(xù)墻的研究和試用。預制裝配式地下連續(xù)墻墻面光滑，由于配筋合理可使墻厚減薄并加快施工速度。而預應力地下連續(xù)墻則可提高圍護墻的剛度達30%以上，可減薄墻厚，減少內(nèi)支撐數(shù)量，由于曲線布筋張拉后產(chǎn)生反拱作用，可減少圍護結構變形，消除裂縫，從而提高抗?jié)B性。這兩種方法已經(jīng)在工程中試用，并取得較好的社會效益和經(jīng)濟效益。

2.5 土釘支護

土釘支護是用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新的擋土技術，由于經(jīng)濟、可靠且施工快速簡便，已在我國得到迅速推廣和應用。土釘支護的使用要求土體具有臨時自穩(wěn)能力，以便給出一定時間施工土釘墻，因此對土釘墻適用的地質(zhì)條件應加以限制?！督ㄖ又ёo技術規(guī)程（JGJ12021999）》規(guī)定了土釘墻適用于二、三級基坑、非軟土場地、基坑深度不宜大于12m。土釘墻支護施工速度快、用料省、造價低，與其他樁墻支護相比，工期可縮短50%以上，節(jié)約造價60%左右；而且土釘支護可以緊貼已有建筑物施工，從而省出樁體或墻體所占用的地面。但從許多工程經(jīng)驗看，土釘墻的破壞幾乎均是由于水的作用，水使土釘墻產(chǎn)生軟化，引起整體或局部破壞，因此規(guī)定采用土釘墻工程必須做好降水，且其不宜作為擋水結構。土釘是用來加固現(xiàn)場原位土體的細長桿件。通常采用鉆孔，放入變形鋼筋并沿孔全長注漿的方法做成、它依靠與土體之間的粘結力或摩擦力，在土體發(fā)生變形時被動承受拉力作用。它由密集的土釘群、被加固的土體、噴射混凝土面層形成支護體系。由于隨挖隨支，能有效地保持土體強度，減少土體的擾動。20世紀90年代以后，土釘墻技術開始應用于東南沿海一帶，但該地區(qū)地質(zhì)條件屬于以淤泥及淤泥質(zhì)土為主的軟土帶，為適應這一特性，發(fā)展了復合土釘支護技術。加筋水泥土墻是在水泥土樁中插入H形鋼（拉森板樁、鋼管等）組成的。由H形鋼承受側向荷載，而水泥土則具有良好的抗?jié)B性能，因此加筋水泥土墻具有良好的擋土和止水抗?jié)B效應。水泥土樁和H形鋼的組成形式一般有2種，而且水泥土樁中插入H形鋼，設置支撐也十分方便。施工時為使H形鋼可憑借自重順利下沉至指定標高，水泥土樁施工一般采用三軸型全深攪拌的深層攪拌機，且需提高水泥摻入比。該技術在上海、江蘇、浙江一帶已推廣應用。

另外還有錨桿或噴錨支護、拱圈支護和逆作法支護等。

三、存在的常見問題

深基坑工程支護技術雖已在全國不同地區(qū)、不同的地質(zhì)條件下取得了不少成功的經(jīng)驗，甚至在一些達到國際水平，但仍存在一些問題需進一步研究或提高，以適應現(xiàn)代化經(jīng)濟建設的需要。深基坑工程支護施工過程中常常存在的問題主要有以下幾種：

3.1土層開挖和邊坡支護不配套[3]

常見支護施工滯后于土方施工很長一段時間，而不得不采取二次回填或搭設架子來完成支護施工一般來說，土方開挖技術含量相對較低，工序簡單，組織管理容易。而擋土支護的技術含量高，工序較多且復雜，施工組織和管理都較土方開挖復雜。所以在施工過程中，大型工程均是由專業(yè)施工隊來分別完成土方和擋土支付工作，而且絕大部分都是兩個平行的合同。這樣在施工過程中協(xié)調(diào)管理的難度大，土方施工單位搶進度，拖工期，開挖順序較亂，特別是雨期施工，甚至不顧擋土支護施工所需工作面，留給支護施工的操作面幾乎是無法操作，時間上也無法完成支護工作，以致使支護施工滯后于土方施工，因支護施工無操作平臺完成鉆孔、注漿、布網(wǎng)和噴射砼等工作，而不得不用土方回填或搭設架子來設置操作平臺來完成施工。這樣不但難于保證進度，也難于保證工程質(zhì)量，甚至發(fā)生安全事故，留下質(zhì)量隱患。

3.2邊坡修理達不到設計、規(guī)范要求

常存在超挖和欠挖現(xiàn)象一般深基礎在開挖時均使用機械開挖、人工簡單修坡后即開始擋土支護的砼初噴工序。而在實際開挖時，由于施工管理人員不到位，技術交底不充分，分層分段開挖高度不一，挖機械操作手的操作水平等因素的影響，使機械開挖后的邊坡表面平整度，順直度極不規(guī)則，而人工修理時不可能深度挖掘，只能就機挖表面作平整度修整，在沒有嚴格檢查驗收就開始初噴，故出現(xiàn)擋土支付后出現(xiàn)超挖和欠挖現(xiàn)象。

3.3成孔注漿不到位、土釘或錨桿受力達不到設計要求

深基坑支護所用土釘或錨桿鉆孔直般為100~150的鉆桿成孔，孔深少則五、六米，深則十幾米，甚至二十多米，鉆孔所穿過的土層質(zhì)量也各不相同，鉆孔如果不認真研究土體情況，往往造成出渣不盡，殘渣沉積而影響注漿，有的甚至成孔困難、孔洞坍塌，無法插筋和注漿。再者注漿時配料隨意性大、注漿管不插到位、注漿壓力不夠等而造成注漿長度不足、充盈度不夠，而使土釘或錨桿的抗拔力達不到設計要求，影響工程質(zhì)量，甚至要做再次處理。

3.4噴射砼厚度不夠、強度達不到設計要求

目前建筑工程基坑支護噴射砼常用的是干拌法噴射砼設備[4]，其主要特點是設備簡單、體積小，輸送距離長，速凝劑可在進入噴射機前加入，操作方便，可連續(xù)噴射施工。雖然干噴法設備操作簡單方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和檢

查控制等手段不全，混凝土回彈嚴重，再加上原材料質(zhì)量控制不嚴、配料不準、養(yǎng)護不到位等因素，往往造成噴后砼的厚度不夠、砼強度達不到設計要求。

3.5施工過程與設計的差異太大

深層攪拌樁的水泥摻量常常不足，影響水泥土的支護強度。我們發(fā)現(xiàn)在同樣做法的支護，發(fā)生水泥土裂縫，有時不是在受力最大的地段，檢查下來，往往是強度不足，地面施工堆載在局部位置往往要大大高于設計允許荷載。施工質(zhì)量與偷工減料的現(xiàn)象也并不少見?；油谕潦侵ёo受力與變形顯著增加的過程，設計中常常對挖土程序有所要求來減少支護變形，并進行圖紙交底，而實際施工中土方老板往往不管這些框框，搶進度，圖局部效益。

3.6設計與實際情況差異較大

深基坑支護由于其土壓力與傳統(tǒng)理論的擋土墻土壓力有所不同，在目前沒有完善的土壓力理論指導下，通常仍沿用傳統(tǒng)理論計算，因此有誤差是正常的，許多學者對此進行了許多研究，在傳統(tǒng)理論土壓力計算的基礎上結合必要的經(jīng)驗修正可以達到實用要求。問題是對這樣一個極為復雜的課題，脫離實際工程情況，往往會造成過量變形的后果。如某些設計、不考慮地質(zhì)條件、地面荷載的差異，照搬照套相同坑深的支護設計。必須根據(jù)實際地面可能發(fā)生的荷載，包括建筑堆載、載重汽車、臨時設施和附近住宅建筑等的影響，比較正確地估計支護結構上的側壓力。

3.7工程監(jiān)理不到位

按規(guī)定高層建筑、重大市政等的深基坑是必須實行工程監(jiān)理的，大多數(shù)事故工程都沒有按規(guī)定實施工程監(jiān)理，或者雖有監(jiān)理而工作不到位，只管場內(nèi)工程，不管場外影響，實行包括設計在內(nèi)的全過程監(jiān)理的就更少?？陀^地說深基坑工程監(jiān)理要求監(jiān)理人員具有較高業(yè)務水平，在我國現(xiàn)階段主要就只是監(jiān)控支護結構工程質(zhì)量、工期、進度，而對于設計監(jiān)理與對住宅及周邊環(huán)境的監(jiān)控尚有一定差距，巫待完善與提高。

3.8施工監(jiān)測不重視

主要是建設單位為省錢不要求施工監(jiān)測，或者雖設置一些測點，數(shù)據(jù)不足，忽視坑邊住宅的檢測，或者不重視監(jiān)測數(shù)據(jù)，形同虛設。支護設計中沒有監(jiān)測方案，結果發(fā)生情況不能及時警報，事故發(fā)生后也不易分析原因，不利于事故的早期處理，省了小錢化大錢。

為了減少支護事故，有待精心設計、精心施工、強化監(jiān)理，保護坑邊住宅與環(huán)境，提高深基坑支護技術和管理水平。

四、深基坑技術的發(fā)展趨勢

1）基坑向著大深度、大面積方向發(fā)展，周邊環(huán)境更加復雜，深基坑開挖與支護的難度愈來愈大。因此，從工期和造價的角度看兩墻合一的逆作法將是今后發(fā)展的主要方向。但逆作法施工受樁承載力的限制很大，采用逆作法時不能采用一柱一樁，而是一柱多樁，增加了成本和施工難度。如何提高單樁承載力，降低沉降，減少中柱樁（中間支承柱），達到一柱一樁，使上部結構施工速度可以放開限制，從而加快進度，縮短總工期，這將成為今后的研究方向。

2）土釘支護方案的大量實施，使得噴射混凝土技術得以充分運用和發(fā)展。為減少噴射混凝土的回彈量以及保護環(huán)境的需要，濕式噴射混凝土將逐步取代干式噴射混凝土。

3）目前，在有支護的深基坑工程中，基坑開挖大多以人工挖土為主，效率不高，今后必須大力研究開發(fā)小型、靈活、專用的地下挖土機械，以提高工效，加快施工進度，減少時間效應的影響。

4）為了減少基坑變形，通過施加預應力的方法控制變形將逐步被推廣，另外采用深層攪拌或注漿技術對基坑底部或被動區(qū)土體進行加固，也將成為控制變形的有效手段被推廣。

5）為減小基坑工程帶來的環(huán)境效應（如因降水引起的地面附加沉降），或出于保護地下水資源的需要，有時基坑采用帷幕型式進行支護。除地下連續(xù)墻外，一般采用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構筑成止水帷幕。目前，有將水利工程中防滲墻的工法引入到基坑工程中的趨勢。

6）在軟土地區(qū)，為避免基坑底部隆起，造成支護結構水平位移加大和鄰近建（構）筑物下沉，可采用深層攪拌樁或注漿技術對基坑底部土體進行加固，即提高支護結構被動區(qū)土體的強度的方法。