淺談深基坑支護(hù)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

王前林， 商衛(wèi)中

鄭州市第一建筑工程集團(tuán)有限公司（450000）

本文從工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或基坑方案審查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題加以總結(jié)歸納,對(duì)深基坑支護(hù)中應(yīng)注意的一些關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題作了淺析。

1 深基坑支護(hù)中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

1.1 入土深度

以排樁或連續(xù)墻等鋼性支護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度為例，規(guī)范提出的方法對(duì)懸臂，單層支點(diǎn)及多層支點(diǎn)均不同。懸臂支護(hù)以及單層支點(diǎn)以主、被動(dòng)土壓力對(duì)樁底的轉(zhuǎn)動(dòng)平衡確定，只保證力的平衡但未計(jì)算位移，尤其是懸臂支護(hù)，當(dāng)被動(dòng)側(cè)達(dá)到被動(dòng)土壓力時(shí)，可能位移已很大。多層支點(diǎn)采用圓弧滑動(dòng)法確定，但并未考慮支撐或錨桿的作用，有時(shí)所得計(jì)算結(jié)果是不合理的，例如在半土半巖的基坑支護(hù)中，通常在土層范圍內(nèi)用擋土樁，而巖面以下則采用垂直開(kāi)挖或土釘支護(hù)，而穩(wěn)定計(jì)算不考慮錨桿或支撐的作用時(shí),則計(jì)算結(jié)果通常是不穩(wěn)定的，這顯然是不合理。相反，有些設(shè)計(jì)入土深度過(guò)深，如采用多支撐的擋土樁支護(hù),要求擋土樁入中風(fēng)化巖不少于5m，這明顯過(guò)于保守。要合理的確定入土深度，可采用增量應(yīng)力轉(zhuǎn)移法[1，2]確定，既考慮穩(wěn)定又可計(jì)算出支護(hù)的變形，由滿足穩(wěn)定和位移來(lái)確定入土深度才是較為合理的。

1.2 巖石參數(shù)

基坑支護(hù)希望提供巖土的C、φ值，而地質(zhì)報(bào)告一般不提供這一指標(biāo)，僅提供單軸抗壓強(qiáng)度，致使計(jì)算時(shí)多憑經(jīng)驗(yàn)取值,也有應(yīng)用巖石邊坡規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)值。如中微風(fēng)化巖達(dá)φ=70°,而C仍取很大的值。其實(shí)巖石邊坡規(guī)范中的φ值是C=0時(shí)的等值內(nèi)摩擦角。巖石的C、φ參數(shù)建議可按莫爾—庫(kù)侖強(qiáng)度準(zhǔn)則反算巖石的C、φ值。單軸拉壓強(qiáng)度相當(dāng)于σ3=0，則由莫爾—庫(kù)侖強(qiáng)度公式有:

已知σ1=fr，假設(shè)φ值，則由（1）式可算出C值，再考慮裂隙的折減，即求得巖層的C、φ值。例如，對(duì)于廣東地區(qū)的中風(fēng)化泥巖，設(shè) fr=7MPa，設(shè) φ=36°，則由（1）式可算得 C=1.78 MPa，考慮巖體裂隙的折減，地基規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)為:對(duì)較完整的巖體可取折減系數(shù)為0.2～0.5,偏安全取為0.2,則C=0.36MPa，φ=36°是符合實(shí)際的。

1.3 土釘力的計(jì)算

基坑規(guī)程中土釘力的計(jì)算是按主動(dòng)土壓力強(qiáng)度,按土釘分擔(dān)的面積分配。其結(jié)果顯然是底部土釘力最大，而頂部土釘力最小。很多實(shí)測(cè)土釘力沿深度分布為中間大，上、下小。因而按規(guī)程計(jì)算土釘力與實(shí)際土釘力不一致,有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員往往都會(huì)進(jìn)行修正。

1.4 土釘支護(hù)的局部穩(wěn)定

土釘支護(hù)中很多事故的原因是由于下部存在軟弱的下臥層，在上部土荷載作用下，地基強(qiáng)度不夠致使上部失穩(wěn)，地基強(qiáng)度是與土釘關(guān)系不大，與通常的滑弧穩(wěn)定分析不同。因此，對(duì)土釘支護(hù)，應(yīng)特別注意軟弱下臥層可能造成的地基強(qiáng)度問(wèn)題。即使沒(méi)有特別軟的土層,對(duì)基坑深度較大的土釘支護(hù),也應(yīng)驗(yàn)算坑底的地基強(qiáng)度。

1.5 砂巖交界處的止水

基坑止水較為常用又便宜的是深層攪拌樁止水。攪拌樁止水遇到砂層時(shí)可保證可攪性,但遇到砂層下強(qiáng)風(fēng)化巖或中風(fēng)化巖時(shí)，攪拌樁難以攪動(dòng)，在與斜巖面交界處很難保證止水效果。一些止水處理方法是在交界處置留多一點(diǎn)時(shí)間，或在樁底采用旋噴加強(qiáng)止水，在開(kāi)挖前進(jìn)行抽水試驗(yàn)，驗(yàn)證止水效果。若發(fā)現(xiàn)有漏水，可采用灌漿補(bǔ)漏，以確保止水效果，然后再進(jìn)行開(kāi)挖。

1.6 土釘支護(hù)的位移控制

土釘支護(hù)是一種柔性支護(hù)。目前，土釘支護(hù)的位移計(jì)算還缺乏有效的方法,一些設(shè)計(jì)人員把土釘支護(hù)的位移標(biāo)準(zhǔn)按剛性支護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)控制，往往會(huì)造成不必要的恐慌，因按剛性支護(hù)其預(yù)警位移控制一般為25～30mm，而土釘支護(hù)最大位移預(yù)警值可達(dá)40～50mm。土釘支護(hù)的預(yù)警值應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件及周邊環(huán)境要求確定。

要控制位移的土釘支護(hù)，一般要求進(jìn)行超前支護(hù)，如采用超常鋼管樁或攪拌樁，同時(shí)采用預(yù)應(yīng)力錨桿。預(yù)應(yīng)力錨桿的錨頭設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)易的小鋼板是不合適的,錨頭剛度不夠時(shí)，預(yù)應(yīng)力很易由于錨頭的變形而松馳。因此，較合理的錨頭應(yīng)采用現(xiàn)澆混凝土小梁。

1.7 支撐拆除及支撐的剛度計(jì)算

一些多層支撐的基坑只計(jì)算開(kāi)挖和加撐過(guò)程而未計(jì)算拆支撐的受力過(guò)程是不夠安全的。地鐵車站基坑通過(guò)拆支撐計(jì)算不能滿足要求時(shí)還要采用回?fù)蔚姆椒▉?lái)保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。目前，一些設(shè)計(jì)人員往往忽略拆撐的受力計(jì)算，其實(shí)拆撐過(guò)程計(jì)算可以采用增量法來(lái)模擬,其過(guò)程相當(dāng)于把拆除支撐的支撐力反向作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)計(jì)算。

同一基坑，由于支撐長(zhǎng)短不同，其剛度也不同。拆撐時(shí)，支撐轉(zhuǎn)換為樓板的支撐剛度很大。有時(shí)同一基坑中既使用支撐又使用錨桿，支撐與錨桿的剛度不同，但實(shí)際工程計(jì)算中往往忽略剛度的計(jì)算，有時(shí)不管條件，全都采用同一支撐剛度進(jìn)行計(jì)算，這顯然是不符合實(shí)際。不同支撐，應(yīng)根據(jù)其實(shí)際剛度進(jìn)行計(jì)算，支撐剛度不同，計(jì)算的支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形都不同。

1.8 軟土基坑的開(kāi)挖

在軟土地基基坑中,通常在基坑未開(kāi)挖前已進(jìn)行工程樁施工，然后再開(kāi)挖基坑。軟土基坑開(kāi)挖中，易使已施工的工程樁產(chǎn)生側(cè)移，其原因主要是一次性開(kāi)挖高差過(guò)大，造成軟土側(cè)向移動(dòng)，從而帶動(dòng)樁的側(cè)移。因此，要控制開(kāi)挖的臨空面高差不能過(guò)大，按規(guī)范要求高差不超過(guò)1m。理論上也可按被動(dòng)樁進(jìn)行計(jì)算分析,并根據(jù)樁的受力情況確定允許的開(kāi)挖高差。

1.9 滲流穩(wěn)定

1.9.1 基坑的滲流特性

土體是由固體、液體和氣體組成的三相體系。土中的自由水在壓力作用下，可在土的孔隙中流動(dòng)，這便是滲流土體在外荷載或自重作用下，也會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，對(duì)孔隙水產(chǎn)生壓力,因此，水的滲流可以說(shuō)是土與水相互作用的結(jié)果。

隨著基坑的往下開(kāi)挖,基坑內(nèi)外土體的物理力學(xué)性能發(fā)生了很大變化,滲透水流對(duì)土體的作用和影響也發(fā)生了很大變化。此時(shí),作用在基坑外側(cè)的滲透水流的作用力是向下的，它對(duì)土體產(chǎn)生了壓縮作用，墻后土壓力加大；同時(shí)由于滲流的作用，在地連墻等支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水壓力小于靜水壓力，這對(duì)基坑穩(wěn)定是有利的 。

當(dāng)滲流穿過(guò)墻底進(jìn)入基坑內(nèi)側(cè)時(shí),滲透水流的方向變成了向上，滲流水壓力變成浮托力，使土體重度減少,使墻前被動(dòng)土壓力減小，而它對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的水壓力加大了。

1.9.2 滲透穩(wěn)定需要的入土深度

當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)深入基坑底部以下深度太淺時(shí),可能在寬度為0.5倍入土深度范圍內(nèi)發(fā)生土體的滲透破壞。為保持基坑的滲透穩(wěn)定，入土深度不能太小。

開(kāi)挖過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生少量的側(cè)移,從而成為一種斜樁，少量?jī)A斜的樁不一定就不能用，可對(duì)其進(jìn)行受力分析判斷其垂直承載力。一般對(duì)于500mm的預(yù)應(yīng)管樁，樁頂側(cè)移30cm～40cm以內(nèi)，對(duì)承載力的影響不是很大。

2 結(jié)語(yǔ)

深基坑支護(hù)雖歷經(jīng)近20年的發(fā)展,但仍存在一些重要的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本文歸納目前基坑支護(hù)工程中常見(jiàn)而現(xiàn)有規(guī)范未包含的內(nèi)容，有些甚至按規(guī)范方法是明顯不合理的，值得在實(shí)踐中引起重視。