深基坑支護(hù)技術(shù)分析

代迎立

（合聥市市政設(shè)計(jì)院有限公司，安徽，合聥，230001）

深基坑支護(hù)技術(shù)分析

代迎立

（合聥市市政設(shè)計(jì)院有限公司，安徽，合聥，230001）

深基坑工程是隨著城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種較新型的巖土工程?；又ёo(hù)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的巖土工程問題，既涉及土力學(xué)中典型強(qiáng)度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題，同時(shí)還涉及到土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用以及結(jié)構(gòu)力學(xué)等問題。

深基坑；支護(hù)；技術(shù)

一、深基坑支護(hù)類型

1)土釘墻支護(hù)。2)攪拌樁支護(hù)。3)柱列式灌注樁、排樁支護(hù)。4)內(nèi)支撐和錨桿支護(hù)。5)鋼板樁支護(hù)。6)地下連續(xù)墻。

二、深基坑支護(hù)的土壓力

1、土強(qiáng)度指標(biāo)的選擇

土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C，與土的固結(jié)度有密切的關(guān)系。土的固結(jié)過程就是土中孔隙水壓力的消散過程。對(duì)于同一種土，在不同排水條件下進(jìn)行試驗(yàn)，可以得出不同的抗剪指標(biāo) C和￠，故試驗(yàn)條件的選取應(yīng)盡可能反映地基土的實(shí)際工作狀態(tài)。在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中應(yīng)采用三軸試驗(yàn)的指標(biāo)，才能保證選取參數(shù)值的客觀性和準(zhǔn)確性。對(duì)于黏性土，計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)背后由自重應(yīng)力而產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力，采用三軸試驗(yàn)的固結(jié)不排水剪指標(biāo)與實(shí)際工作狀態(tài)較一致；計(jì)算基坑內(nèi)被動(dòng)土壓力時(shí)，一般宜采用三軸固結(jié)不排水剪指標(biāo)。對(duì)于砂土，由于排水固結(jié)迅速，可采用排水剪指標(biāo)，或采用固結(jié)不排水剪經(jīng)孔隙水壓力修正后的c值來計(jì)算土壓力。

2、土壓力計(jì)算理論

試驗(yàn)已證實(shí)了太沙基理論的定性結(jié)論：土壓力大小取決于位移的大小和位移方向。

3、水土壓力的合算與分算

按照有效應(yīng)力原理，可知?土、水壓力分算?比?土、水壓力合算?概念要清楚。但水、土壓力合算法在一些軟黏土地區(qū)的臨時(shí)性開挖工程中土壓力計(jì)算值與實(shí)測(cè)值較為符合。如土在有水作用時(shí)，墻后土壓力主要是水、土壓力共同作用的結(jié)果。在未搞清水、土耦合效應(yīng)的前提下，水、土壓力合算是一個(gè)包含一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的綜合方法，對(duì)工程實(shí)踐來說是有利的

三、支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

1、靜力平衡法

靜力平衡法亦稱自由端支承法，該法假定圍護(hù)結(jié)構(gòu)是剛性的，并可繞支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的前側(cè)產(chǎn)生被動(dòng)土壓力，后側(cè)產(chǎn)生主動(dòng)土壓力。靜力平衡法適用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度不太深即底端非嵌固的情況，此時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于土壓力的作用而達(dá)到極限平衡狀態(tài)。利用墻前后土壓力的極限平衡條件來求插入深度、結(jié)構(gòu)內(nèi)力等。

2、等值梁法

單支撐(錨拉)埋深板樁計(jì)算，將其視為上端簡(jiǎn)支、下端固定支承，變形曲線有一反彎點(diǎn)，一般認(rèn)為該點(diǎn)彎矩值為零?？砂褤跬两Y(jié)構(gòu)劃分為兩段假想梁，上部為簡(jiǎn)支，下部為一次超靜定結(jié)構(gòu)，其彎矩圖不變，該法稱為等值梁法。實(shí)踐表明，等值梁法計(jì)算板樁是偏于安全的，實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算常將最大彎矩予以折減，折減經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為0.6～0.8。等值梁法基于極限平衡狀態(tài)理論，假定支擋結(jié)構(gòu)前后受極限狀態(tài)的主被動(dòng)土壓力作用，但不能反映支擋結(jié)構(gòu)的變形情況，即無法預(yù)先估計(jì)開挖對(duì)周圍建筑物的影響，故一般僅作支護(hù)體系內(nèi)力計(jì)算的校核方法。

3、彈性地基梁的m法

基坑工程彈性地基梁法取單位寬度的擋墻作為豎直放置的彈性地基梁，支撐簡(jiǎn)化為與截面面積、彈性模量和計(jì)算長(zhǎng)度等有關(guān)的二力桿彈簧。彈性地基梁法中土對(duì)支擋結(jié)構(gòu)的抗力(地基反力)用土彈簧模擬，地基反力的大小與擋墻的變形有關(guān)，即地基反力由水平地基反力系數(shù)同該深度擋墻變形的乘積確定。但是，工程實(shí)踐表明，在軟土中的懸臂樁支護(hù)計(jì)算采用m法，計(jì)算位移與實(shí)測(cè)位移有很大差異，實(shí)測(cè)位移是計(jì)算值的好幾倍。另外，m法無法直接確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的插入深度，通常假定試算有很大的隨意性。

4、彈塑有限元法

有限單元法作為今后基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算的發(fā)展方向，它的優(yōu)點(diǎn)是考慮了土體與結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)，而且可以得出塑性區(qū)的分布，從而判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定性。但選取合理的本構(gòu)模型與計(jì)算參數(shù)，以及塑性區(qū)范圍與穩(wěn)定性之間的定量關(guān)系尚缺乏經(jīng)驗(yàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，為有限單元法的完善提供了更有利的工具。在結(jié)構(gòu)計(jì)算方面，建立了能考慮基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土壓力的空間非線性共同作用理論及其計(jì)算方法，可以高效地完成基坑圍護(hù)工程的計(jì)算。

四、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和施工

深基坑工程是土體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系相互作用的一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)，僅依靠理論分析和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)是不夠的，要加強(qiáng)施工中的監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)工作。監(jiān)測(cè)是基坑工程施工中的眼睛，只有作好監(jiān)測(cè)工作，才能看清施工方向，了解和預(yù)測(cè)整個(gè)基坑工程系統(tǒng)變化的趨勢(shì)。當(dāng)出現(xiàn)險(xiǎn)情預(yù)兆時(shí)，可做出預(yù)警，及時(shí)采取措施；當(dāng)安全儲(chǔ)備過大時(shí)，可及時(shí)修改設(shè)計(jì)，削減圍護(hù)措施，提高設(shè)計(jì)與施工水平。

五、深基坑支護(hù)工程特點(diǎn)

1、深基坑支護(hù)工程是風(fēng)險(xiǎn)性較大的臨時(shí)工程，具有較高的事故率。深基坑工程一般都是臨時(shí)工程，安全儲(chǔ)備相對(duì)較小，造價(jià)較高，不確定因素較多，建設(shè)單位往往不愿投入較多的資金，因此風(fēng)險(xiǎn)性較大。深基坑工程施工周期長(zhǎng)，從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程，常常經(jīng)歷多次降雨、周邊堆載、振動(dòng)等許多不利條件，安全度的隨機(jī)性較大，事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性。

2、深基坑支護(hù)工程具有很強(qiáng)的差異性和個(gè)性。地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的不同，自然條件（如降雨）的差別，都會(huì)造成基坑支護(hù)工程的差異性。即使是同一城市，不同區(qū)域也有差異。同時(shí)，深基坑支護(hù)工程還與基坑相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)的位置、抵御變形的能力以及周圍場(chǎng)地條件有關(guān)，使得每個(gè)基坑都要根據(jù)具體情況具體分析，進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。

3、基坑工程具有很強(qiáng)的綜合性。深基坑支護(hù)工程是巖土工程、結(jié)構(gòu)工程及施工技術(shù)相互交叉的學(xué)科，是多種復(fù)雜因素相互影響的系統(tǒng)工程。它涉及土力學(xué)中強(qiáng)度（或稱穩(wěn)定）、變形和滲流3個(gè)基本課題，三者需要綜合處理。有的基坑工程土壓力引起支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題是主要矛盾，有的土中滲流引起土破壞是主要矛盾，有的基坑周圍地面變形是主要矛盾。

4、深基坑支護(hù)工程具有較強(qiáng)的時(shí)空效應(yīng)。深基坑的深度和平面形狀，對(duì)深基坑的穩(wěn)定性和變形有較大影響。在深基坑設(shè)計(jì)中，要注意支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移和土壓力分布具有明顯的空間效應(yīng)。作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力會(huì)隨著時(shí)間變化。蠕變將使土體強(qiáng)度降低，使土坡穩(wěn)定性減小。故基坑開挖時(shí)應(yīng)注意其時(shí)空效應(yīng)，必要時(shí)可以進(jìn)行三維分析。

5、深基坑支護(hù)工程具有較緊的工期要求和很高的質(zhì)量要求。抓緊施工工期，不僅是施工管理上的要求，對(duì)減小基坑變形、減小基坑周圍環(huán)境的變形也具有特別的意義。由于深基坑開挖的區(qū)域也就是將來地下結(jié)構(gòu)施工的區(qū)域，甚至有時(shí)深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)還是地下永久結(jié)構(gòu)的一部分，所以，必須保證深基坑支護(hù)工程的質(zhì)量。

六、結(jié)束語

我國(guó)基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)理論有了很大發(fā)展，建立了許多新的計(jì)算理論和方法。但在工程具體應(yīng)用中，仍要堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，根據(jù)實(shí)際選用合理的支護(hù)方法。同時(shí)，要加強(qiáng)管理和監(jiān)督，加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。

[1] JGJ 120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程

[2] JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范

[3] GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范

[4] 龔曉南，高有潮，深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社

[5] 劉國(guó)彬，王衛(wèi)東，基坑工程手冊(cè).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社

[6] 陳忠漢，深基坑工程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社

TU584

A

1674-3954（2011）02-0041-01