1、建筑工程中軟土地基深基坑支護設計的探討【摘要】本文介紹了多種基坑支護類型和施工要求，著重闡述了基坑地下水的影響及控制方法。結合工程實例中所采用的支護設計方案，對支護施工技術和深基坑開挖影響的控制進行了討論。 【關鍵詞】深基坑；設計與施工；基坑地下水；支護止水【 abstract 】 this paper introduces various types of foundation excavation and construction requirements, and emphatically expounds the influence of groundwater and foundat
2、ion pit control method. Combined with the engineering practice of the supporting design scheme, to support construction technology and deep foundation pit excavation of the control effect is discussed.【 key words 】 deep foundation pit; Design and construction; Foundation pit groundwater; Water stop
3、supporting中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：一、 基坑支護類型 （一）排樁內支撐支護排樁大多為沖、鉆孔灌注樁，SMW工法及地下連續墻或預應力管樁。內支撐系統根據平面形狀有角撐式、角撐對撐式、水平拱圈式等多種布置方式。支撐材料有鋼梁和鋼筋混凝土梁二種。這種支護形式大多用在軟土層較厚、且基坑深度較深的工程，基坑深度在6m-10m之間多采用一道支撐，大于10m的采用二道支撐。內支撐的布置應盡量簡單，以方便基坑機械挖土和地下工程施工。其優點是支護系統較安全可靠，缺點是基坑挖土和地下室施工較為不便，一旦有某個節點破壞將導致整體失穩。 （二）樁錨支護這種支護方式主要適用于場地土層性能
4、較好或軟土層較薄的場地。對基坑深度較大的工程，巖土錨桿的參數如下：與水平夾角在15o-40 o之間；長度在35m以內；設計軸向抗拔力一般小于600kN；錨筋材料有鋼筋或 3-4條鋼鉸線；大多采用2次高壓注漿工藝，第2次注漿一般大于2MPa。 （三）噴錨支護這種支護方式是錨桿、鋼絲網、噴射混凝土相結合的聯合支護形式，適用于地下水位以上或經人工降水后的人工填土、粘性土和弱膠結砂土。常用在單層地下室、且淤泥較薄、地下水較少的基坑。但不適用于含水豐富的粉細砂層沙礫卵石層，不能用于自穩能力極差的厚淤泥層，基坑深度不宜大于12m。其優點是：1.通過形成噴射混凝土、錨桿、鋼筋網與土體共同作用的主動支護體系,
5、最大限度地利用邊壁土體的自穩能力；2.屬柔性支護可自行調節,使結構處于最佳受力狀態,局部不會產生偶然過載；3.具有很大的靈活性，可根據監測數據隨時調整支護參數；其缺點是：邊壁變形較大；錨桿往往會超出建筑用地紅線。工程實例：江橋某工程，基坑形狀不規則，面積約6000m2，基坑開挖深度4.75m設計考慮采用放坡噴錨支護體系。基坑開挖后，根據監測實際情況，周邊最大位移3cm。（四）水泥土重力式圍護墻水泥土重力式圍護墻常被稱作重力式擋土結構，但實際由不同于一般的重力式擋土墻。建造在軟土地基上的這類圍護墻不但需要足夠墻厚形成重力墻，而且必須要有一定的插入深度。因為這類擋土結構的穩定性不是完全依賴于墻體自
6、重，而在很大程度上依賴于隨插入深度急劇增大的墻前被動土壓力。水泥土墻施工時無振動，無噪聲，無泥漿廢水污染；施工操作簡便、成樁工期較短，造價較低；隔水防滲性能較好；基坑開挖不需要支撐拉錨，基坑內干凈整潔，空間寬敞，有利于開挖及后期結構結構施工。（五）組合型支護當基坑內有幾種深度，或者土層分布變化較大，或者基坑各側的環境條件有較大差別時，可因地制宜地采用不同的組合方式，以充分發揮各種材料及支護機構形式的優越性，降低工程造價。組合型支護方式主要有：1.上部放坡（或土釘墻）下部鋼筋混凝土排樁(或樁錨)的組合。2.拱形水泥土墻與鋼筋混凝土灌注樁或H型鋼的組合。3.鋼筋混凝土排樁與樁間高壓旋噴樁的組合。4
7、.支護樁與用壓力注漿或水泥土攪拌樁加固被動區的組合。5.土釘墻與水泥攪拌樁的組合；土釘墻與微型注漿樁的組合；土釘墻與預應力錨索的組合。6.各種支護結構與由水泥攪拌樁或高壓旋噴樁形成的封閉止水帷幕的組合。二、基坑地下水的影響及控制方法基坑工程施工對場地周邊環境影響較為普遍，其主要表現有：建筑物傾斜，或產生裂縫，甚至造成危房；地面工程破損；地下管線破裂。究其原因，除基坑支護結構變形過大、失穩問題外，主要是大面積深層降水引起大量沉降和嚴重不均勻沉降所造成。（一）基坑降水的影響基坑施工開挖前，常對基坑進行降水和排水處理，由于地下水的抽取，將導致降水井周圍水位下降，孔隙水移除孔隙水壓力消散，土中孔隙逐漸
8、密實，有效應力增大，而孔隙的壓密的直接結果即導致土體發生變形，并最終引發地表沉降。與此同時，由于降水而導致的土體有效應力增大也將在一定程度上提高了坑內被動區土體的強度及變形模量，對基坑的變形有一定的影響。除了施工過程中的降水外，基坑開挖前的降水也可造成墻體的水平位移和地面沉降。（二）地下水滲流的影響由于基坑的降水，基坑及周邊土體中的地下水將存在一定的水頭差，由此將引發滲流現象。地下水在土中流動時，受到土顆粒的阻力而消耗能量，并導致水頭損失，同時地下水對土顆粒施加反作用力，推動土顆粒發生位移，這種地下水作用在土體顆粒上產生的拖拽力即稱為滲流力。由于滲流力的存在，土體內部的有效應力發生一定的變化，
9、并由此對變形產生一定的變形影響。當滲流作用較強時，將帶動土中顆粒發生移動，并引發流土、管涌等現象，當滲流較為嚴重時可能導致基坑發生局部或整體失穩，導致基坑發生破壞。（三）土體固結的影響基坑開挖過程,由于坑內土體的挖除，坑內及周邊土體的應力將發生變化，孔隙水壓力也將由此發生變化，隨著基坑施工的進行，土體逐漸固結，土中的超孔隙水壓力逐漸消散，有效應力隨孔隙水壓變化而變化逐漸趨于穩定，達到最終的固結狀態，在這個過程中，土體單元將發生一定的應變，而在宏觀上即體現為加快的變形。此外，軟粘土的流變特性在基坑的施工過程中將對基坑的變形產生一定的影響。（四）地下水的控制方法地下水控制方法依據建筑基坑支護技術規
10、程可分為集水明排、降水、截水和回灌等形式單獨或組合使用，見表1。表1地下水的控制方法 工程實例某工程場地呈矩形，南北210m，東西351m，場地四周比較空曠。場地標高相當于 0.00(776.00m)為2.51m(773.490m)，地下水位4.0m。基坑內樁頂標高分別為3.50m，4.30m，5.50m，9.00mm， 開挖深度1.00m6.50m，設備基礎標高最深為10.25m。 三、支護止水方案（一）基坑支護方案根據巖土工程勘察報告，并根據基坑開挖深度，選擇支護方案：1.對于樁頂標高分別為3.50m，4.30m的可不采取支護、止水設計，直接進行開挖施工，局部進行溝槽排水， 即可滿足施工。
11、2.對于樁頂標高為5.50m和9.00m的基坑，采用水泥攪拌樁做止水帷幕。水泥樁樁徑500mm，樁長和排數根據不同的開挖深度經設計計算后采用不同的長度和排數。樁距350mm，排距400mm，樁頂標高為3.50m支護采用坑內放坡。（二）對于基坑底標高為9.00m的基坑該部分有機加工區樁頂標高為9.00m，煅軋區的樁頂標高為9.00m，集水坑基坑底標高約為10.25m，但是該集水坑在離基坑邊較遠時，可以采用基底放坡開挖。1.采用兩排水泥攪拌樁做止水帷幕，同時在基坑內經計算保留6000mm的土體放坡支護，放坡比例1：1.1樁頂標高為3.50m，基坑底標高為9.00m，有效樁長11.00m，設計兩排，
12、寬900mm，卸土厚1.00m，寬3.00m 集水坑基坑底標高約為10.25m，但是該集水坑在離基坑邊較遠時，可以采用基底放坡開挖，放坡比例1:1。2.基坑內設計無砂管井管降水井，淺井多布，井深12 m(從自然地坪)，井成孔直徑600mm，井距約13m集水坑基坑底標高約為11.25m，此處設計4口降水井，井深14m。四、基坑變形監測（一）監測內容：支護樁頂部水平位移16個點、周圍地面沉降11個點、深層水平位移7個點、周邊建筑沉降19個點、支撐軸力6個斷面、支撐立柱沉降/隆起5個點、坑外水位6個孔。（二）監測頻率：基坑開挖初期，每隔1d2d監測一次；基坑開挖接近坑底及后一周內，每天監測1次；基礎底板施工期間，每隔1天監測1次；基礎底板澆筑完畢后，每隔2d3d監測一次。（三）變形觀測：擬建基坑自從聯網抽排地下水開始，即對擬建基坑邊坡的變形進行了變形觀測，實測表明最大變形發生在基坑北側中部，也即荷載最大和受力最不利區域，最大側向變形約14mm，與變形計算基本一致，樁頂由于采用水泥攪拌樁做止水帷幕，相對變形較大，在北側由于管線滲漏影響，該區域坡頂側向變形及豎向沉降均達到了20mm，是變形最大區域，但其下部樁頂變形并不明顯。注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。
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