深基坑工程及其支护方法分析.doc

1、深基坑工程及其支护方法分析摘要：深基坑工程是伴随着高层、超高层建筑而生的。本文在举例介绍了我国深基坑工程的基础上，着重分析了目前深基坑工程中常见事故的产生原因，并进一步就深基坑支护的主要方法与形式展开了论述。 关键词：深基坑；基坑事故；基坑支护 中图分类号：TV551 文献标识码： A 0 前言 深基坑工程是随着高层、超高层建筑的广泛营造而产生的。目前全国各地有大量深基坑工程在设计、施工中。由于岩土工程本身的复杂性和深基坑工程的特殊性，深基坑工程在设计、施工等各方面要加重视、以认真对待。本文就深基坑工程本身加以详细介绍，着重分析了目前深基坑工程中常见事故的产生原因，并进一步就深基坑支护的主要方

2、法与形式展开了论述。 1 深基坑工程介绍 近几十年来，随着我国现代化建设进程的加快，越来越多的高层、超高层建筑拔地而起1。这些高层与超高层建筑，一方面已逐渐成为各座城市的代表性地标；另一方面也在一定程度缓解了大城市建筑用地紧张问题。伴随着这些高层建筑的广泛营造，一些设计与施工问题逐渐凸显出来，这些问题一方面给广大工程师与研究人员们提出了新的挑战；另一方面也成为推动建筑材料、设计理念、设计方法及施工技术等各领域不断发展的动力。 基础，作为一座建筑的基石，在建筑的各个分中有其不可替代的重要地位2。一方面，基础工程不可逆，即一旦基础施工完成，特别是已经开始进入上部结构的施工，发现任何问题都只能采取补

3、救措施；另一方面，由于基础是与下部地基土紧密接触的，而地基土是自然界的天然存在，其性质只能通过勘察等手段予以查明进而利用，并不能像建筑上部材料与结构一样由工程师们“随心所欲”的加以控制。因而基础工程在整个建筑工程中的重要性不言而喻。 对于高层与超高层建筑而言，其基础必定是深基础，而深基础往往是与深基坑相伴的。表 1.1 列出了基坑的深度分类3。目前城市高层建筑基坑开挖的深度动辄就达到 10 米以上，甚至能达到 30 米，这对基坑工程的设计与施工来说都是很大的考验。表 1.2 及表 1.3 分别为国内外一些典型的深基坑工程案例。深基坑的开挖要伴随着基坑支护，基坑的开挖与支护涉及到岩土工程、结构工

4、程、工程地质、水文地质及排水工程等学科，并伴随着现场调度与管理，因而是一门综合性的技术工程。基坑开挖要考虑诸多因素的影响，如基坑开挖的方式、基坑支护方案的选取、基坑排水方案的选取、基坑支护结构力与位移变化的监测、基坑开挖对周边环境及建筑物的影响等。上述问题的合理解决是工程建设得以顺利进行的根本保障。 表 1.1 基坑分类 表 1.2 国内深基坑工程案例 表 1.3 国外深基坑工程案例 2 深基坑工程事故原因分析 由于深基坑工程涉及的领域广，施工技术难度较大，因而工程事频现，所造成的损失也较为严重4。以下就我国基坑工程中常见事故原因予以分别介绍。 2.1 勘查问题 勘察是设计的基础，要对一个基坑

5、工程进行正确、合理的设计必须有准确、详实的勘查数据作基础。勘察资料不详、不准、疏漏；勘察结论不完备、不准确，必然会为深基坑支护工程埋下隐患。 2.2 设计问题 基坑相关的设计问题主要有如下几种：1）计算参数选用不准确。由于所采用计算参数的选取会直接关系到设计计算或验算的准确性，因此计算参数的正确选用非常重要。2）支护方案选择不当。深基坑工程支护方案的选择与取基坑实际开挖的深度、地基土体的物理力学特性、地下水埋藏情况、基坑周围环境、设计的变形要求及施工条件等诸多因素相关，因而是个复杂问题，任何因素考虑不周都会造成严重后果。3）土钉锚杆设计有误。即土钉锚杆设计间距、位置不合适或设计长度不足而引起土

6、钉抗力不足；或者支撑支点太少、位置不当、间距过疏而引起土钉锚杆产生过大变形。4）安全储备不足。即为了追求经济利益而过分折减主动土压力，进而使安全系数过小，安全储备不足。 2.3 施工问题 岩土工程常要面对复杂的现场情况，深基坑工程尤为如此。与基坑工程相关的施工问题主要有：1）降水措施采取不当。地面防水止水措施不完善导致雨水渗入；或者降水时止水帷幕不过关，导致坑内渗水。2）施工质量不过关。任何工程中的施工质量问题都会造成不良影响，如基坑工程中的灌注桩强度不足，压密注浆深度不够等。3）施工方法不当。任何工程都有其方法可循，在基坑工程中，就应遵循“先撑后挖，严禁超挖”的原则，及时进行支护。4）基坑周

7、围过分堆载。由于施工现场场地下载，很容易发生由于基坑周围过分堆载而导致的基坑边超载破坏。5）相邻工程不利影响。即相邻基坑的施工对本基坑造成的不利影响。 3 深基坑支护的主要形式 基坑支护结构的支档对象是基坑外部的土体，即基坑支护结构要承受基坑侧壁的土压力和水压力。基坑支护结构一般由挡土结构、降水结构及内部支撑结构组成5,6。以下分别介绍常用的各种基坑支护结构形式。 3.1 放坡开挖结构 放坡开挖是施工造价最低的基坑开挖方法，但土方的开挖与回填量比较大，且对地基的土质及开挖深度都有要求。放坡开挖适合于场地开阔、周围没有重要建筑物、且对位移要求不严格的工程。放坡开挖的重点是控制放坡角度，即保证基坑

8、在开挖过程中的整体稳定性。 3.2 排桩支护结构 排桩支护结构是一种悬臂式支护结构。其常用形式有钢板桩、钢筋混凝土板桩、以及钢筋混凝土排桩。钢筋混凝土桩又可分为人工挖孔桩、钻孔灌注桩、以及预制桩等。排桩支护结构的工作原理是：桩群以某种特定平面形式布置，利用桩群组成的挡土结构维护基坑的稳定。在深基坑工程中，排桩支护结构常与锚杆等其它支撑结构联合使用，已达到更好地支护效果。 3.3 土钉支护结构 土钉支护是一种相对较新的支护结构形式，往往是与放坡开挖结合进行的。这种支护形式有利于解决施工场地不足、放坡坡度不满足稳定性要求及基坑位移过大等问题。其工作原理是：通过施加预应力的土钉锚杆进行超前支护，土钉

9、锚杆与部分土体形成类似重力式挡土墙的挡土结构。土钉锚杆一般的施工工序是钻孔、插筋和注浆，并在基坑开挖面上喷射混凝土以形成紧贴坡面的混凝土面板。土钉锚杆依靠其与岩土体接触界面上的粘结摩擦力与周围土体形成复合体，进而加固基坑边坡稳定；土钉锚杆间的土体位移是由混凝土面板来控制。土钉支护结构的优点是工期短、造价低、可靠性高；其缺点是留置于土体中的废弃建物较多，会造成一定程度的地下污染。 3.4 水泥土重力式支护结构 水泥土重力式支护结构是一种仅依靠自身重力进行土压力支档的支护结构，多用于软弱土层基坑开挖工程中，但在深基坑中应用较少。其施工技术通常采用高层喷射注浆法和水泥揽拌法，工法简单造价低。但水泥土

10、较低的抗弯强度会引发较大的地基变形，这在一定程度上制约了这种支护结构的工程应用。 3.5 地下连续墙支护结构 地下连续墙支护结构的特点是支护墙体刚度大，止水效果好，岩土体位移也较小，但造价较高。这种支护结构特别适用于软土、砂层等支护较为困难的场地，在设计施工时可考虑与地下室侧墙结合。地下连续墙支护结构往往要结合钢管支撑或钢筋混凝土支撑等内撑体系共同工作。上述各种基坑支护方式可按刚度大小划分为刚性支护法与柔性支护法，分列于下图 3.1 与 3.2。 图 3.1 刚性支护方法 图 3.2 柔性支护方法 4 结论 本文详细介绍了深基坑工程的原理、特性及分布特点；在此基础上，着重分析了目前深基坑工程中

11、常见事故的产生原因；并进一步就深基坑支护的主要方法与形式展开了论述。 参考文献： 1 陈忠汉. 深基坑工程M. 北京: 机械工业出版社, 2002. 2 唐业清. 基坑工程事故分析与处理M. 北京: 中国建筑工业出版社, 1999. 3 吴洋. 基坑支护的优化设计与应用研究D. 南京：南京大学, 2013. 4 曾宪明. 基坑与边坡事故警示录M. 北京: 中国建筑工业出版社, 1999. 5 杨丽君, 周卫东. 深基坑工程中常见的问题和处理对策J. 西部探矿工程, 2003, 15(8): 58-59. 6 李启民. 我国深基坑工程事故的综合分析J. 科技情报开发与经济, 1999, 9(2): 55-56.