建筑深基坑支护优化设计研究及应用

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　　摘要：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和
　　设计的成败往往事关工程全局。同时，深基坑支护技术主要解决的问题是有深层
　　地下室的高层建筑施工，这类建筑特点是因为空间限制不能采用放坡技术开挖基
　　坑，所以需要应用新型支护技术。深基坑支护技术目前已经在建筑施工应用中不
　　断完善，并由此形成一套相对完整的体系。
　　关键词：深基坑；支护；设计；应用
　　中图分类号：TV551文献标识码：A
　　引言
　　近年来，随着大批的高层建筑的建设，开发商为提高建筑用地率，加之国家
　　有关规范对基础埋置深度和人防工程的要求，多层、超高层建筑地下室的设计必
　　不可少，有的地下建筑甚至有三四层，最深的达数十米，于是，地下建筑开挖时
　　的深基坑支护成为一个必要的施工过程。
　　一、深基坑支护工程特点
　　1、深基坑支护工程是风险性较大的临时工程，具有较强的事故率。深基坑
　　工程一般都是临时工程，安全储备相对较小，造成价较高，不确定因素较多，建
　　设单位往往不愿投入较多的资金，因此风险性较大。深基坑工程施工周期长，从
　　开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常经历多次降雨，周边堆载，振动等许
　　多不利条件，安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。
　　2、深基坑支护工程具有很强的差异性和个性。地质和水文地质条件的不同，
　　自然条件的差别，都会造成基坑支护工程的差异性，即使是同一个城市，不同区
　　域也有差异。同时，深基坑支护工程还与基坑相邻建筑物，构筑物及市政地下管
　　网的位置，抵御变形的能力以及周围场地条件有关，使得每个基坑都要根据具体
　　情况具体分析，进行专门设计。
　　3、基坑工程具有很强的综合性。深基坑支护工程是岩土工程，结构工程及
　　施工技术相互交叉的学科，是多种复杂因素相互影响的系统工程，它涉及土力学
　　中强度（或称稳定）、变形和渗流水3个基本课题，三者需要综合处理。有的基
　　
　　坑工程土压力引起支护结构的稳定性问题是主要矛盾，有的土中渗流引起土破坏
　　是主要矛盾，有的基坑周围地面变形是主要矛盾。
　　二、深基坑支护设计的改进方法
　　1、转变传统的设计理念
　　我国没有统一的支护结构设计规范，土压力分布还按库伦或朗肯理论确定，
　　支护桩仍用“等值梁法”进行计算，其计算结果与深基坑支护结构的实际受力悬
　　殊较大，既不安全也不经济。由此可见，深基坑支护结构的设计不应再采用传统
　　的“结构荷载法”，而应彻底改变传统的设计观念，逐步建立以施工监测为主导
　　的信息反馈动态设计体系，这也是工程设计人员需要加强的科研攻关方向。
　　2、建立变形控制的新的工程设计方法
　　目前，设计人员用的极限平衡原理是一种简便实用的常用设计方法，其计算
　　结果具有重要的参考价值。但是，将这种设计方法用于深基坑支护结构，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。众多工程事故就是因
　　为支护结构产生过大的变形而造成的，由此可见，评价一个支护结构的设计方案
　　优劣，不仅要看其是否满足强度的要求，而且还要看其变形大小。
　　3、大力开展支护结构的试验研究
　　正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上，但是，在深基坑支护结构方
　　面，我国至今还缺乏系统的科学试验研究。一些支护结构工程成功了，也讲不出
　　具体成功之处；一些支护结构工程失败了，也说不清失败的真实原因。在支护工
　　程施工的过程中积累的技术资料很丰富，但缺少科学的测试数据，无法进行科学
　　分析，不能上升到理论的高度，这是一个很大的缺陷。开展支护结构的试验研究。
　　4、深基坑支护设计内容应该明确
　　深基坑支护关系着基坑支护施工的稳定与安全，并且关系着将来建筑结构施
　　工的有序稳定进行，所以对深基坑支护的相关内容应进行详细的说明，主要包括
　　对深基坑边坡堆载进行说明，结合建筑工程实际情况，考虑到建筑结构施工时堆
　　载物的安置问题，应该对深基坑支护设计荷载的选择进行全面的考虑，并且在支
　　护设计说明中，明确支护边坡堆载量和坡顶距离的关系，这样旖工人员在建筑结
　　构施工时就知道了深基坑边坡堆载量的要求，从而有效地防止因堆载过量导致深
　　基坑边坡的变形或者被破坏，在进行深基坑设计时，设计人员应主动了解施工单
　　
　　位临建的布置及塔吊的位置，并且考虑到坡顶的荷载情况，从而合理的进行设计。
　　三、深基坑支护工程的施工
　　1、自立式支护
　　自立式支护包括水泥搅拌桩挡墙支护与悬臂式排桩支护两种形式。水泥搅拌
　　桩挡墙支护的优势体现在挡墙厚度大，具有较好的整体与与隔水性，且可以保证
　　稳定性，施工效率高，相对于冲、钻孔灌注排桩而言，工程成本低，且坑内没有
　　支撑结构；而悬臂式排桩支护通常利用冲孔或者钻孔灌注桩，也有采用预制桩的，
　　该支护型式最大的特点就是无支撑，机械化挖土或者地下室施工比较方便。
　　2、桩锚支护
　　一些软土层较薄或者土层性能较好的场地会采用桩锚支护型式。深基坑工程
　　中岩土锚杆的设计参数选择如下：与水平夹角控制在15°～40°的范围内；长
　　不超过35m：轴向抗拔力控制在600kN以内；施工工艺通常采用二次高压注浆工
　　艺，且第二次注浆压力至少高于2MPa。锚索锁定时需要施加大小有等的预应力，
　　预应力越大，对桩顶变位的限制效果就越好，不过其支护桩承受的压力与静止土
　　压力越接近。
　　3、喷锚支护
　　所谓喷锚支护其实是指锚杆、钢丝网以及喷射混凝土互相结合组成的联合支
　　护类型，一些人工降水处理过的人工填土、粘性土或者弱胶结砂土等场地比较适
　　用这种支护型式，一些单层地下室、淤泥较薄、地下水较少的基坑工程也会采用
　　这种支护，基坑的深度控制在12m以内。
　　4、组合型支护
　　组合型的支护方式包括上部放坡下部钢筋混凝土悬臂组合、拱形水泥土墙组
　　合钢筋混凝土灌注桩形式、钢筋混凝土排桩组合桩间高压旋喷桩形式、支护桩组
　　合压力注浆搅拌桩加固被动区形式、土钉墙组合水泥搅拌桩的形式、土钉墙组合
　　微型注浆桩形式以及土钉墙组合预应力锚索等形式。
　　四、建筑深基坑工程中的施工控制
　　1、深基坑工程事前控制十分重要，工程开工前，在详细研究施工图纸、充
　　分调查现场情况的基础上，必须要有针对性的把重点放到结合地质报告、周边环
　　境等因素制定的专项施工方案上，一个切实可行、科学合理的施工方案是顺利组
　　
　　织施工最基本的前提。
　　2、深基坑过程控制，首先是土方开挖期间的降排水。其次是土方分层开挖
　　环节的控制。最后是基坑支护结构系统的施工控制。
　　3、围护结构的施工质量及土方开挖的合理组织也是开挖成败的关键之一。
　　良好的施工质量和合理的施工组织可以弥补设计上的某些不足，反之，低劣的施
　　工质量和错误的施工组织会使合理的设计付诸东流，在这方面有着许多深刻的教
　　训。此外，施工前要充分估计各种可能出现的情况，当出现险情时，准备可供选
　　择的应急措施，以免险情出现时，措手不及，延误抢险时机，导致工程失败，造
　　成严重损失。
　　4、分部分项工程检查验收及成品保护，要对每一道工序严格检查，及时开
　　展旁站监督，坚决杜绝盲目施工。严格按照深基坑施工规范和验收标准组织好分
　　部分项工程的检查验收。加强已施工完成桩墙的保护，防止不必要的扰动或破坏。
　　5、监测与应急控制，监测数据是评估基坑安全的基础，监测点的布置必须
　　满足对基坑整体情况的反映。一般在开挖前应通过计算先对基坑进行模拟开挖，
　　计算预估变形量，在实际开挖中以计算量为控制目标，一旦突破，及时报警，启
　　动应急预案，并对其原因进行分析，制定措施方案。
　　结束语
　　深基坑工程的施工是一个循序渐进的过程，施工单位应按先设计、后施工的
　　程序施工，并尽量做到边施工、边监测，还要遵循“分层开挖，先撑后挖，随挖
　　随撑，对称均衡，限时限量”的原则，杜绝盲目施工和野蛮施工的现象，加强对
　　整个深基坑施工过程的控制，保证工程顺利、安全地完成。
　　参考文献
　　[1]陆佰鑫.浅析建筑工程中的深基坑支护施工技术[J].科技资讯.2011（15）
　　[2]陈万立.深基坑在我国发展的现状及主要支护方式[J].工程与建设.2009
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