在不同地质情况下深基坑支护结构的选型与研究

庞炽焕

（广东省地质建设工程集团公司　广东广州　510000）

1　引言

一般来说，深基坑的开挖深度大于或等于5m。同时，合理选择深基坑的支护形式，对于缓解目前国内土地使用压力、扩大城市空间有着重要的意义。在不同的地质情况下，技术人员要考虑选择不同形式的支护结构。另外，由于受到施工环境以及建筑周围设施、地质环境等方面的影响，导致深基坑支护结构设计变得更加复杂。如果深基坑支护形式的选择出现不合理问题，不仅会导致施工工期延长，同时还会多工程施工质量造成严重的影响。因此，要结合工程具体状况合理选择深基坑支护结构形式。

城市建设中的基坑支护，这类支护一般涉及到淤泥（质土），软粘土，砂土，填土等地质条件，因此，本文主要对这几种条件下的基坑支护作出分析和探讨。

2　深基坑支护形式的发展现状与特点

2.1　深基坑支护形式的发展现状

对于我国的深基坑支护形式来说，其发展历史较为久远。从古代时期的木桩围护形式一直发展到目前的桩板墙形式以及锚索桩等复活结构支护形式，这些形式上的变迁都蕴含着工程技术人员的智慧与心血。尤其是近几年来，伴随着国内城市化进程的不断加快，我国的城市建设用地面积急剧减少，深基坑技术的应用也越来越广泛。施工过程中，由于深基坑支护相关理论跟不上实际的工程发展需要，因而施工中经常会出现深基坑支护事故，这给人民的的生命与财产安全造成了很大的危害。因此，现阶段有必要对深基坑支护形式进行研究，进而提升建筑工程安全性与稳定性，这对于建筑行业的健康长远发展有着重要的意义。

2.2　深基坑支护形式的特点

对于深基坑支护结构来说，其大多属于临时性结构，并且施工期较短、效益高。深基坑支护工程在其施工过程中，经常会受到施工环境以及现场地质、水文等因素的影响，并且现场不同位置的土壤条件差异也会给施工过程带来相应的安全隐患。因此，这就给技术人员的勘察、设计以及后续的施工工作带来了一定的困难。现阶段，深基坑支护结构形式的设计工作大多在理想与假设的条件下进行，因而与实际的施工条件存在一定的差异。再加上深基坑支护施工的程序较多，不同工序之间交叉影响大，给深基坑支护工作带来了较大的复杂性。

3　深基坑支护的优化设计研究

在进行深基坑支护设计方案的优化工作时，由于受到施工难度以及时间方面的影响，导致基坑工程存在着一定的不稳定性，并且基坑支护工程也会出现不同程度、不同类型的安全方面的问题。因此，在进行基坑支护方案的设计过程中，一定要对多方面因素进行综合性的考量。比如说基坑支护方案的设计过程中要对施工现场地质情况，地下水源或者是管线分布状况进行详细的勘测，同时还要明确施工现场周边环境以及建筑物的距离设定；另外，还要对支护结构的形式与尺寸进行合理的选择。这一过程中，不仅要求设计人员有着较强的专业素养与综合能力，同时还要求设计人员具备相应的基坑支护设计经验。设计人员要时刻具备良好的安全质量控制意识，并且设计过程中要将安全和质量因素作为方案设计的重中之重。

4　深基坑支护结构的选型与研究

4.1　重力式支护

对于重力式支护结构形式来说，其主要应用深层搅拌水泥土桩排挡土，并且该结构可以依靠自身的重力抵抗侧压力，进而维持结构的稳定性。挡墙大多采用栅格式的截面，并且宽度一般为0.6～0.8h（h是基坑的深度）。同时，坑底以下部分的入土深度大约是0.8～1.2h，截面的置换率约为0.6～0.8，桩的相互搭接宽度要大于200mm。施工过程中，水泥的掺入比约为13%左右。施工过程中，如果挡墙的长度较大，为了减小挡墙出现的位移问题，技术人员可以采用起拱、加墩等相应的措施。通过在顶面做混凝土板，墙内插竹筋或者是细钢筋，可以提升结构的整体性。如果工程的基坑深不超过7m，并且拟建工程坑边距道路红线或者距邻近建筑物的距离较大，那么可以考虑选用这一结构形式。对于重力式支护形式来说，其优点主要体现在地下水的处理方面，如果地下水位高于坑底，施工中不需做防渗结构，这样一来施工较为简便，并且工程的造价较低。现阶段，这一支护形式在上海地区以及广东地区有着较为广泛的应用，并且已有相对成熟的施工经验。但是，这一支护形式要求施工场地有着较宽的区域，并且施工过程中要特别注重质量管理工作，以减少对于周围环境的不利影响。重力式挡土墙在淤泥和淤泥质土等软土地质情况下运用比较广泛。

4.2　拱形支撑

对于拱形支撑而言，其多采用的是钻孔灌注桩挡土，施工中要参考基坑的平面形状进行混凝土环形梁支撑。拱形支撑形式大多应用在淤泥质软土地基的处理上。同时，如果施工场地狭窄并且基坑的形状大体呈圆形、椭圆形，那么施工过程中可以采用这一结构形式。拱形支撑的形式较为简单，并且结构受力明确、支护可靠，并且拱形支撑有利于基坑挖土以及地下结构的施工。

4.3　悬臂式支护

如果支护结构位于一层地下室或者是开挖深度不超过7m的基坑，那么施工过程中可以考虑采用悬臂式支护形式。实际工程中，这一支护形式也可以用于两层地下室或者是开挖深度在10m左右的基坑。对于挡土结构而言，主要包含预制桩、人工挖孔桩以及钻孔灌注桩等结构，同时还包含地下连续墙等。现阶段，钻孔灌注桩的应用频率较高。一般来说，施工中桩长要大于基坑深度的1.5倍，并且在桩顶位置要设有一道锁口梁。对于防渗结构来说，主要包含静压注浆以及粉喷桩、深层搅拌桩等等，目前应用较多的是深层搅拌桩。该支护形式的优点为施工较为简便，并且施工中无支撑便于坑内取土工作以及地下结构施工；但是，悬臂式支护的水平位移较大，并且一些工程中需要进行防渗处理。

4.4　 桩（墙）锚拉支护

目前，在进行高层建筑的深基坑施工工作时，该支护形式是最常用到的一种坑壁支护形式。应用这一形式的基坑深度大多在13m左右，最深的基坑深度可以达到20m。该支护形式的挡土结构主要包含钻孔灌注桩以及人工挖孔桩，同时还会用到钢板桩（含型钢桩）或者是地下连续墙。施工过程中，如果基坑较深（超过10m），并且基坑周围的建筑物与地下管线不会对锚杆的设置以及施工现场造成影响，那么可以优先选用这一支护形式。桩（墙）锚拉支护产生的位移较小，并且内部无需支撑，这对于提升基坑挖土以及地下结构施工工作的质量有着重要作用，但是这一支护形式的工期相对较长，因而选用时要进行具体情况的分析。

4.5　内支撑支护

对于内支撑支护来说，它也是目前建筑深基坑坑壁较为常用的一种支护形式。这一支护形式可以分为水平支撑与斜支撑两种，并且支撑杆大多是钢管与钢筋混凝土两种。对于内支撑支护结构来说，其挡土结构主要包含钻孔灌注桩以及人工挖孔桩，同时还会用到地下连续墙以及拉森板桩。该支护形式对于基坑较深以及地质条件较差的基坑有着良好的处理效果，并且施工中结构的位移较小。但是，该支护形式的基坑挖土以及地下结构施工较为不便。

4.6　喷锚支护

从20世纪90年代以来，深基坑支护工作中就开始用到喷锚支护形式。这一支护结构的施工工期较短、造价低，同时对于不同环境有着较强的适应性。另外，如果工程地下水位较低，也可以使用这一支护结构。

5　案例分析

某剧场工程位于广东省广州市，工程地上4层、地下6层，建筑采用框架式结构，该项目高25～35m。建筑室内的基础埋深达到了-19.180m，室外基础埋深为-8.180m。工程中基坑支护的面积约为3000m2，图1为基坑支护平面图。

图1　基坑支护平面图

由于该基坑的安全等级是一级，因而在进行支护形式的选择上最好选择排桩或者是地下连续墙。由于基坑的开挖深度最大达到了19.18m，并且工程中土钉墙要求开挖深度没达到12m，同时要考虑到对于周围建筑物的保护。因而经过选型分析与研究之后，最终选择了桩锚支护结构。这一支护形式的造价相对较低，并且工期较短，不会对周围环境造成过大的影响。同时，经过技术人员进行的层次分析以及模糊综合评判，这一结构形式有着良好的效果，这也确保了该形式的科学性与实用性。

6　结束语

进入21世纪以来，伴随着国内经济社会的不断发展，高层建筑以及地下工程的数量急剧增多，进而使得岩土工程中基坑施工工程逐渐增多。同时，随着基坑深度的不断增大，这在一定程度上也提升了基坑支护的危险程度与危险系数。因而，在基坑工程施工之前，要对基坑支护结构进行全面、合理的优化设计，进而提升深基坑支护工程的安全性与稳定性，确保建筑工程项目的顺利施工。

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