深基坑支护技术应用研究
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作者: 张士军
【摘要】良好的深基坑支护技术施工，是整个建筑工程能够顺利施工与完成的前提和保证，是一个工程建设的重要开端，所以，加强对建筑物的深基坑支护施工技术的认知和研究其意义重大。本文通过对深基坑支护结构类型进行介绍，结合工程实例对其中组合式深基坑支护结构进行了探索研究，具有较强的工程实践意义。
【关键词】深基坑；复合式支护；预应力锚索；稳定性计算
一、深基坑支护简述
深基坑支护，主要是对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施，一般来说，建筑工程的深基坑支护结构，会在施工的过程中，承受各方面的压力，包括水土压力及地面荷载、邻近建筑物基底压力等。为确保整个工程能够顺利进行，确保整个工程的施工质量，就需要根据工程的实际需要，采取合适的深基坑支护技术。
二、深基坑支护结构类型
2.1悬臂式支护结构
是指不加任何支撑或锚，只靠嵌入基坑底下一定深度的岩土体平衡上部土体的主动土压力、地面荷载以及水压力的支护结构。有地下连续墙、排桩结构。就该种支护结构而言，其嵌入深度极为关键。但是因为基坑底以上部分呈悬臂状态，不具有任何支点作用，桩顶位移及构件弯矩值相对较大，对支护结构构件有很高的要求。所以，该种结构应用广泛于基坑深度较小、土质条件较好以及对基坑水平位移要求不高的基坑。
2.2内支撑结构
其结构形式由内支撑系统和挡土结构组成。内支撑为挡土结构的稳定提供足够的支撑力，对两端围护结构上所承受的侧压力加以平衡，一般钢筋混凝土支撑和钢支撑应用较为普遍。挡土结构主要承受基坑开挖所产生的水压力和土压力，通常采取排桩和地下连续墙结构。内支撑结构形式广泛应用于市政工程施工中。
2.3拉锚式支护结构
其结构形式由挡土结构和外拉系统组成。外拉结构可分为两种：锚杆（索）支护结构和地面拉锚支护结构。锚杆（索）支护是由挡土结构及锚固于基坑滑动面以外的稳定土体的锚杆（索）组成。地面拉锚支护结构由挡土结构、拉杆（索）和锚固体组成。常用于深度及规模不大的基坑。
2.4土钉墙支护结构
又叫土钉支护技术，是在原位土中密集设置土钉，并在土边坡表面构筑钢丝网喷射混凝土面层，支护边坡或边壁主要借助面层、土钉以及原位土体三者的共同作用。同时，土钉墙体构成了一个就地加固的类似重力式挡土结构。相较于已有各种支护方法，土钉墙支护结构具有设备简单、施工容易、需要场地小，开挖与支护作业可以并行、成本低、总体进度快，而且噪声小、稳定可靠、无污染、经济效益与社会效益好等，广泛应用于国内外的边坡加固与基坑支护中。
三、工程实例应用
在岩土工程中，丘陵地带的土层结构相对比较复杂，多常见为土岩组合形式，即上层土层为回填土、碎石，下层为岩石。这种土层结构给选取基坑支护方式带来了一定难度。近年来，组合支护方式作为一种针对此种土层特征的、经济而有效的基坑支护形式，在工程中得到越来越广泛的应用，下面将结合工程实例对该支护方式进行探讨。
3.1工程地质概况
某建筑工程位于某地区复杂的丘陵地带，拟建建筑物带有3层地下室，该基坑安全等级为一级，支护性质为临时性支护。本工程场地地势高低起伏较大，施工面标高9.41～22.64m；场地地貌单元属于低丘陵斜坡。该基坑深度8.58～13.17m，通过工程勘察资料显示，自上而下出露杂填土、淤泥质土混砾石、砂卵石、中风化板岩、中风化石英岩。
3.2基坑稳定性计算
本工程基坑的稳定性计算采用理正岩土计算软件5.11版中的边坡稳定分析和岩质边坡分析2个模块，按2种情况同时进行验算。第一种情况是计算分为2个步骤，按照土层信息，以土层和岩石的分界面为界限分为2个部分加以计算，对上层部分进行等厚土层稳定性分析验算，采用圆弧法进行计算，设计桩锚支护以达到安全系数要求；下层部分的验算则是在把上层验算完成的部分看做均布荷载的基础上，按岩质结构体进行简单平面滑动稳定分析验算，采用直线法进行计算，设计锚索支护以达到安全系数要求。
第二种情况是从上到下直接进行整体稳定性验算，按不同的土层信息进行等厚土层稳定性分析验算，采用圆弧法进行计算，不区分土层和岩层，设计桩锚支护以达到安全系数要求。
经2种情况的整体稳定性核算，基坑支护安全系数均达到1.35以上，符合要求。
3.3基坑支护设计方案
（1）人工挖孔桩
人工挖孔灌注桩径为1.0m，间距为1.8m，桩孔定位时要反复与设计图核准，在确定无误后方可施工，确保每个桩孔定位准确。严格控制桩孔的垂直度，在施挖过程中，应随时检查桩径偏差和桩中心距桩边的半径偏差，直至挖到持力层，井轴线倾斜度必须控制在施工规范以内，以确保施工精度。钢筋笼下入时，焊接时应准确定位，以保证与井的同心度。
（2）劲性桩
劲性桩采用岩心钻机成孔，钻进过程中应严格控制进尺速度，以保证钻孔垂直度。劲性桩与支护桩间距0.5m，劲性桩采用直径108mm、壁厚6mm无缝钢管，钻孔孔径130mm，入基坑底部2.0m，劲性桩水平间距0.9m，位于人工挖孔桩桩体两侧，不妨碍锚索施工，与支护桩搭接长度1.0m，孔内灌注M30水泥浆，劲性桩顶端用一根通长的25b槽钢焊接水平相连。
（3）管式锚杆
采用XY-4型履带式岩心钻机钻进工艺，即利用该钻机的大扭矩、低转速、移动灵活的特点实施锚杆贯入，管式锚杆采用D50地质钻杆，设计强度570MPa。管式锚杆钻孔孔径50mm，水平间距1.8m，竖向间距2.00m，锚固段为花管，孔眼直径5mm，间距300mm交错布置。管式锚杆注浆采用灰水比1：0.45素水泥浆注入，注浆压力控制在1.5～2.5MPa之间，以保证注浆密实度，达到可靠锚固力。
（4）预应力锚索
锚索孔成孔采用MD-50型锚孔钻机，高风压冲击和旋转相结合，从而保证钻孔顺直、锚孔成孔质量和成孔速度，预应力锚索采用3×7ф5钢绞线，锚索钻孔孔径130mm，水平间距1.8m（2.0m），竖向间距依计算大小不等，锚索呈梅花状交错布置。锚索孔注浆采用灰水比为1∶0.45素水泥浆注入，注浆压力控制在1.5～2.5MPa之间，以保证注浆密实度，从而使锚固力达到要求。
3.4施工效果的检验
从基坑开挖至地下室土方回填前，对基坑侧壁的水平位移和竖向沉降进行跟踪观测。基坑开挖后按规范布置监测点，在冠梁顶部每隔20m设置一个标尺监测点，用经纬仪每隔3～4天监测一次，雨季加大观测频率，及时记录位移变化，每天的变化不得超过2mm，顶部水平位移累积量不得大于30mm。经过严密监测，本基坑水平位移量每天的变化均在2mm范围内，水平位移累积量为10mm，小于30mm规范要求，竖向沉降基本为零，未出现裂缝等不良现象，基坑支护加固效果良好。
四、结语
基坑工程是建筑工程的一个重要组成部分，特别是深基坑工程施工的成败往往事关工程全局。深基坑的支护工程要从支护的设计和施工两方面着手，确保质量。深基坑施工的安全可靠，直接关系着高层建筑的安全性、稳定性和长久性。良好的基坑支护施工技术，是整个工程施工顺利的前提与保证，是整个庞大工程的重要开端。因此，加强对建筑深基坑施工技术的认识与研究意义重大。
参考文献：
[1]檀西乐.深基坑边坡支护施工方法及施工管理[J].现代装饰（理论），2011，（5）.
[2]康红普.锚杆支护组合构件的力学性能与支护效果分析[J].煤炭学报.2011（07）.
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