关于深基坑支护技术的一些探讨

李晓飞

（北京建工京精大房工程建设监理公司， 北京 100044）

1 工程概述

本工程位于北京，是一个集会议展览中心、酒店、办公楼、商场及餐饮娱乐设施等为一体的综合性多功能会展中心。拟建建筑物占地面积约 19.82 万 m2，地下设计为 2 层地下室，基坑开挖深度 11.9 m～16.9 m。该基坑工程具有以下特点：开挖深度较深，为一级基坑工程；工程量非常大，本基坑周长为 1 549 m；工期短。如何合理协调各个施工环节的交叉作业，是本基坑工程的一大难题。

2 设计方案研究

2.1 支护方案

设计方案的选择主要考虑场地的工程地质条件、基坑周边环境条件及当地的施工经验。正确选择支护方案是基坑工程的关键。

目前国内的基坑支护方案主要有：自然放坡、钢板桩支护、深层搅拌支护、排桩支护、地下连续墙、土钉支护及各种支护方式的组合等。

根据场地及周边环境，本基坑在东、西、南侧采用放坡加土钉挂网喷混凝土的支护方式；而在北侧则采用多锚排桩支护方式。

(1)放坡的支护方式是一种最为最经济支护方式。本基坑的东、西、南侧场地比较开阔，具备放坡条件。经过综合考虑，采用 1∶1.5 二级放坡加土钉挂网喷射混凝土支护方式。

放坡支护设计进行了下列验算。

①土钉抗拔力验算：利用公式 验算；经验算，符合规范要求。

②边坡的整体稳定性验算：计算方法采用圆弧滑动条分法；经验算，符合规范要求。

(2)基坑北侧 10 m 处存在防洪堤坝和高层建筑，建筑地面比较有限。根据地理条件及地质条件，采用多锚排桩垂直支护方式。选用钢筋混凝土钻孔灌注桩作为支护体；施工方法为先施工钻孔灌注桩，结构为多锚式排桩的方案。采用桩间间隔 1.2 m 旋挖式 φ800 护坡桩；桩嵌入深度 5 m，桩顶设有冠梁。开挖面上平均 4 m 打入 1 排预应力锚索。以基坑开挖最深一剖面为例，此剖面打入 4 排锚索；4 排锚索从上到下的承载设计值分别为 249 kN、303 kN、324 kN 和 303 kN，预应力值分别为 170 kN、170 kN、200kN 和 200 kN。

垂直支护设计进行了下列验算。

①整体稳定性验算：计算方法用采用瑞典条分法；计算结果，安全稳定性系数 Ks=2.4，满足规范要求≥1.2 的要求。

②抗倾覆验算：经计算，抗倾覆安全系数为 3.9，满足规范≥1.2 的要求。

除此之外，地下水控制的设计和施工，应满足支护结构的设计要求，应根据场地及周边工程地质条件、水纹地质条件和环境条件，结合基坑支护承载力验算和锚索计算，均满足规范要求。

2.2 地下水控制和基础施工方案的综合分析确定

目前国内地下水控制分析方法可分为集水明排、降水、截水和回灌等形式。本工程场地下水位在 9 m 左右，而开挖深度超过地下水位。所以必须采取地下水控制，保证工程的有效完成。

本场地含水为巨厚的砂、砾石层，渗透系数大，采用井点降水是最经济合理的方法。本工程采用管井降水方案。场地水位埋深 9 m，考虑 1.2 的安全系数，利用大井法估算基坑排水量验算，该场地共布置降水井 63 眼；井间距 24 m～25 m。

3 基坑设计与施工中可能引产生的问题

基坑安全可靠性问题一直是每一个基坑工程的首要问题。特别是在 20 多 m 的超深基坑中，对基坑稳定性的要求更高。这给设计人员及施工人员带来许多有关基坑稳定的问题和挑战。由于在基坑支护结构上的作用具有许多不确定因素，以及在设计理论上存在着不完善现状，从设计到施工，任一细小环节的忽视都可能引起无法挽回的事故。要避免产生重大基坑事故的最好办法是采取预防为主的对策。

3.1 工程勘察方面

在勘察方面引起的问题，主要是勘察人员没有对场地实地勘察，侥幸套用附近建筑物的勘察资料，或是勘察人员对场地勘察不按规范进行，导致勘察资料不准确，从而产生事故隐患。场地勘察资料是深基坑工程设计施工的重要依据，必须正确、全面地评价场地工程地质和水文地质条件。特别要重视场地范围内的各土层的抗剪强度指标的测试，使该指标能准确、全面反应场地的真实情况，使设计方案更经济合理。

3.2 施工方面

深基坑施工要严格按照专家审定的设计图纸和施工组织方案进行，并加强各类监测，出现异常及时反应。在施工过程中将可能出现如下的问题。

(1)施工队的素养缺陷。一支训练有素的施工队是保证施工质量的关键。如北侧的多锚式排桩支护结构，对所打的桩位是否准确或者桩的垂直度有一定的要求。如果桩位打偏或桩打斜到一定的程度，将会影响锚索腰梁的安放和锚索预应力的施加。

(2)边坡修理达不到设计、规范要求。边坡施工存在超挖、欠挖、放坡陡或缓、坡平整度不够等问题。土方开挖时必须得先用机械开挖形成边坡，然后经人工修整坡面后，才可以开始支护和初喷的工序。在实际开挖时，如果施工人员管理不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，挖机操作手的操作水平等因素的影响，都可能造成出现上述问题。

(3)基坑开挖与支护不配套。支护施工滞后于土方施工是难以避免的问题，但是如果滞后的时间太长，则可能会导致严重的问题。如支护结构整体向基坑内倾斜、基坑整体坍塌等。北侧的垂直支护平均每排锚索 3 m～4 m；打锚索前必须卸掉这些土。如果长时间不打上锚索等将有排桩向内倾斜的趋势；如有土方超挖的情况，情况会更严重。北侧排桩支护，打第 3 层锚索时由于天气及土层复杂的原因，第 3 层锚索迟迟不能打完，导致排桩后出现了一条很大的裂缝(排桩向基坑内倾斜)，出现了险情。最后在桩后采取了注浆加固及回填的方法，才缓和了险情。

(4)同时还有喷射混凝土厚度不够、强度达不到设计要求、成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求、边坡顶面未按要求处理等问题，都是需要在施工过程中要注意的问题。

3.3 降水方面

水是导致基坑特别是深基坑事故的重大因素。许多深基坑工程事故都是由于水的原因造成的，深基坑工程的降水是一项事关大局的工作。地下水处理不当往往会造成基坑坍塌事故，同时还会给周边环境造成不良的影响。降水施工过程中将会出现如下问题。

(1)确保降水不间断。在开始降水后，必须确保降水的连续性。不能因为电及水泵等原因导致停止降水。

(2)在抽水过程中严防出现管涌现象。降水井不满足规范要求，很容易导致管涌现象，必须做好防管涌的工作。在抽水过程中当发现某井抽出的水浑浊时，必须停止该井降水并找出浑浊的原因。

(3)降水引起地面沉降。降水水位下降将会引起土中有效应力的增加，导致地面沉降。地面沉降过大时，会造成相邻建筑物的倾斜与破坏及地下管线的破坏。因此，在降水设计中应充分考虑此问题。由于本场地底层以砾砂、圆砾为主，变形模量较大，产生的地面沉降量很小，因此可忽略此问题。

3.4 工程监测方面

深基坑监测是指导正确施工、避免事故发生的必要措施，是一种信息施工技术。不重视信息施工，必然是盲目施工，不能防患于未然。有的工程为了节约，基坑施工没有安排施工监测，或不合理地削减监测内容，从而使监测工作不力，无法及时判断与处理险情，从而造成事故。在本次基坑工程中，正是因为在工程监测方面做得很到位，能及时发现问题，才得以有效地处理问题。本工程能很好地按时完成，工程监测在其中起了很大的作用。

4 结 语

通过对本工程实例的剖析可以看出，要成功完成一项基坑工程，至少须具备三个条件：安全合理的支护方案、先进的支护设计和一支训练有素的施工队伍。支护方案正确，是指基坑支护结构的选择要在因地制宜的基础上，综合技术、经济、安全和环境等各方面的因素，做到措施得当、安全合理,并且对环境无害。设计先进是要求基坑支护设计运用先进的技术手段，解决好安全和经济这一矛盾。一支优秀的施工队伍,不仅能正确领会设计意图，严格按照设计图纸和施工规范进行施工，并且具有信息化施工的手段和能力，为检验和发展设计理论、正确指导施工反馈大量的宝贵数据，并能及时地采取得力措施，将基坑工程隐患消灭在萌芽状态。

[1]JGJ 120—1999,建筑基坑支护技术规范[S].

[2]GB 50007—2002,建筑地基基础设计规范[S].

[3] GB 50010—2002,混凝土结构设计规范[S].

[4] JGJ 94—1994,建筑桩基技术规范[S].

[5] GB 50086—2001,锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].

[6]余志成,施文华.深基坑支护工程设计与施工程[M].北京：中国建筑工业出版社,1997.

[7]冯清晋.某高层住宅深基坑支护设计及施工[J].山西建筑,2005(14).