深基坑支护设计与施工技术研究

谢 勇 江德飞

（重庆市市政设计研究院 重庆市江北区 400012）

深基坑支护设计与施工技术研究

谢 勇 江德飞

（重庆市市政设计研究院 重庆市江北区 400012）

深基坑施工是土建工程中的重要内容，现代很多土建工程往往在基坑开挖过程中需要的深度较高，所以为了强化深基坑施工安全，必须切实加强深基坑支护施工技术的应用。本文探讨了深基坑支护工程的设计与施工技术方法，以供参考。

深基坑；支护；设计；施工技术

1 引言

深基坑支护技术对建筑项目而言，属于极为重要的构成元素，是否能够在工程中得到合理的运用，直接关系到土建基础施工的质量与安全。由于深基坑支护技术的类型较多，必须结合工程的实际需要，采取针对性的支护类型与施工措施，并在实际的应用过程中进行工艺的优化与完善。

2 深基坑支护设计

2.1 深基坑支护结构的设计流程

一般来说，深基坑支护设计的内容主要包括体系方案比较选择，围护墙抗渗性能的计算，结构形变与强度的计算，基坑稳定性验算，挖土方案设计，环境保护以及监测方案规划等。

工程以深基坑工程设计内容为依据，对建筑物总平面配置、基坑开挖范围及深度、工程勘察资料、建设单位要求、相关规范及技术标准等方面进行调查收集资料；然后分析周边现状建筑物状况、周边管线状况、周边交通状况、相邻地区基坑设计施工经验、主体结构配置要求；根据这些分析，对基坑安全等级、岩土参数选取、重要性参数进行规划，制定支护方案，并由工程组建专门的评审部门对方案进行评估确定，进而做出设计决策，并完成初步设计。在初步设计完成以后，进行对支护开挖、基坑降水或排水方案的设计，最后进行稳定性的运算，如果满足强度控制、变形控制，那么再进行施工图的设计。

2.2 设计方法

在设计深基坑支护结构时，应根据极限环境下的状态表达式，进行相关参数的计算，划分支护结构的极限状态，以正常使用的极限状态与承载能力极限状态和作为最终参考。正常使用极限状态其所对应的状况是支护结构产生严重变形已妨碍了结构施工甚至于影响到了周边建筑的正常使用。承载能力的极限指的是支护结构所承受的最大限度的压力，可能导致土体变形严重、失稳，进而破坏基坑周围环境和支护结构。因此在设计基坑支护结构时，需要计算其承载力极限状态，通过计算支撑的承载力和稳定性、土体稳定笥、结构承载力及锚杆后，从而对极限状态进行掌握。另外对于支护结构变形有限定的基坑侧壁，则还需要验算基坑周边环境及支护结构变形的情况。

3 深基坑支护结构设计实例

3.1 工程概况

本工程位于某市繁华地带，是该市轨道交通地铁1号，3号换乘站的配套商业项目。项目北临市体育馆，南临劳动西路，东至回龙山巷路，西至体育大道，南临劳动西路，占地面积14855m2，总开发建筑面积为45680m2。本地下商业广场为地下3层，其中地下1层，2层为商业，地下3层为停车场，基坑深度约为16～20m。

3.2 深基坑支护设计方案

3.2.1 方案选择

本工程位于城市闹市区，周边建筑物众多且距离基坑较近，无法采用大放坡开挖，为了减少基坑开挖对周边建筑物的影响，在经过组织各方专家、周边项目业主及政府相关职能部门多次召开相关技术讨论会，最后确定采用桩+预应力锚索支护方案。

3.2.2 深基坑支护设计

（1）基坑各支护段计算分析

本项目基坑支护总长度约为600m，根据与周边建筑物的关系，共分成比较有代表性的6段典型断面进行支护计算分析及设计，限于文章篇幅，只选取其中的一段进行详细阐述。

本工程围护结构运用GTS软件，取基坑典型断面BC段进行设计计算分析。钻孔灌注桩作为临时结构进行考虑，在开挖施工期间，钻孔灌注桩围护结构作为支挡结构，承受全部的水土压力及路面荷载，按施工过程采用“增量法”进行受力分析。受力分析模拟了施工过程，在计算中计入结构的先期位移值及锚索变形，采用弹性有限元法进行结构计算，地基对结构的作用采用分布水土压力及一系列不能受拉的弹簧进行模拟，最终的位移及内力值为各阶段累加值。

（2）典型断面BC段基坑支护设计

基坑BC段北侧为采用柱下独立基础的市体育馆，基础对不均匀沉降及基坑降水非常敏感，故采用1000×1600旋挖桩+预应力锚索的支护形式。桩顶设冠梁将排桩连成整体，使围护桩形成共同受力体系，抵抗侧向荷载。桩施工完成后，立即进行冠梁开挖和桩顶混凝土凿除清理，围护桩主筋锚入冠梁，冠梁采用C30混凝土浇筑，土方开挖后抗滑桩间采用喷锚支护，防止桩间水土压力。

根据地勘资料，综合邻近地铁基坑开挖的实际情况，地下水位在地面以下4m左右，钻探资料显示的粗砂、砾石、卵石均为含水层，因此基坑周边需布设止水帷幕。BC段周边的市体育馆为独立基础，对降水造成的不均匀沉降比较敏感，故止水帷幕采用旋挖素混凝土桩咬合成整体，兼作周围浅基础房屋的支挡。其余各段均采用高压旋喷桩，与混凝土桩咬合成整体。旋挖止水帷幕应先挖止水桩，浇筑素混凝土后再挖围护桩，以保证桩间搭接。坡面设置50个泄水孔，坑顶和坑底分设截排水沟。BC段的支护设计详图如图1～2所示。

图1 BC段典型基坑支护剖面图

图2 BC段典型基坑支护平面图

（3）基坑施工监测要求

为了确保施工及使用阶段基坑、基坑周边建筑物及市政管道的安全，要求随时掌握开挖及支护施工整个过程的基坑动态变化情况，并把获得的信息通过修改调整设计反馈到施工工作中以指导施工，沿基坑坡周边及周边建筑物均匀布置一定量的监测观察点。监测应严格按照相关的技术规范要求执行，施工组织方案应有完善的应急预案，一旦出现报警值，应立即通报甲方、设计、监理、地勘及相关职能部门，及时采取应对措施。

4 深基坑支护施工技术

4.1 深基坑支护技术简析

所谓的深基坑支护主要是指规模较大的建筑物中支护结构或者深度在5m以上的地下室工程，是为保障地下结构施工、基坑及其周围环境安全所采取的一种技术措施。就支护形式而言，通常可分为钢板柱、排桩、搅拌桩、土钉墙、地下连续墙、柱列式灌注桩等多种支护工艺，且各有特点，适用条件有所不同[1]。

可以说在建筑工程中，深基坑支护技术不仅仅是一种科学有效的地基处理技术和工艺，更为建筑基础承载力和强度提供了有力支持，利于显著改善整体基础施工的可靠性和有效性，进而使基础工程整体质量得到保障，故历来是建筑基础工程施工的重点和难点。毕竟深基坑支护是一个包括基坑开挖、支护、防水和环境保护于一体的复杂系统，其成败与工程质量、工期和造价息息相关，而且会对周围的构筑物和生态环境有所影响，这就要求我们在建筑工程中应用深基坑支护技术时，注意结合实际情况选择最优的支护工艺，同时加强技术管理和质量控制，以此最大限度发挥其技术优势。

4.2 常用深基坑支护技术

4.2.1 排桩支护技术

排桩支护技术主要是进行钻孔施工的基础上，进行钢筋笼的铺设和钢筋混凝土的浇筑，从而形成钻孔灌注桩，并将每根桩柱按照一定的间隔进行排列，从而达到支护施工的目的。但是需要注意的是，在确定桩距时，应严格按照设计要求来执行，且预防桩距过远或过短，过远会导致支护作用下降，过短又会增加成本，所以桩距这一要点必须引起重视。

4.2.2 土钉支护技术

土钉支护技术具体如图3所示：主要是针对基坑不能放坡的情况下进行支护或基坑外部的降水条件较高且地下水水位较低时才能使用。由此可见，其在应用中存在局限性。加上土钉支护周边不能存在其他已有的地下管线，才能更好地将其加固作用发挥，更好地确保支护的效果。深基坑支护施工中应用这一技术，其工艺流程进行如图3所示。

图3 土钉墙支护结构示意图

4.2.3 钢板桩支护技术

钢板桩支护技术主要是在使用之前在预制场内进行钢板桩的预制。在预制钢板桩时，应尽可能地选择热轧型的钢板且带有钳口，并严格按照设计要求对其规格进行确定。钢板桩预制结束后，需要及时将其运至施工现场，以备施工所需。在应用过程中，应确保钢板桩连接的正确性，才能在地下形成一道钢板墙，从而利用其有效地支挡，而且在应用过程中较为简单，且支护效果良好，缺点就是在土壤适应性方面较差，且需要较高的成本。

4.2.4 地下连续墙支护技术

地下连续墙支护技术主要是在基坑内连续地进行墙体的浇筑，从而利用形成的墙体更好地防水防渗，加之墙体自身的刚度较大，能有效地进行支护，而且具有较强的适应性，所以其得到了广泛的应用，需要注重的就是确保连续墙的浇筑质量，才能更好地确保其具有较强的支护效果和防渗效果。

5 结语

深基坑支护技术的应用有效提高了建筑工程的建设质量，在进行支护施工时，必须结合实际情况，重视深基坑支护工程的整体设计，以及相应施工技术的选择。相信在施工实践不断推进发展的过程中，深基坑支护技术能够不断完善，并在建筑施工上发挥更大的作用。

[1]傅建曙.深基坑开挖支护技术分析[J].交通科技与经济，2014，16（4）：59～64.

[2]龙莉波.大型深基坑逆作法施工关键技术研究[J].建筑施工，2014（6）：625～629.

[3]任斌向，郭卫萍，张增国.大型超深基坑支撑及土方开挖施工技术[J].建筑技术，2014，45（7）：619～622.

U416

A

1004-7344（2016）20-0132-02

2016-7-3

谢勇（1986-），男，工程师，大学本科，主要从事岩土隧道结构设计工作。