基于深基坑支護(hù)的幾點(diǎn)思考

李海斌

摘要：隨著我國城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷加快，城市的基坑工程也變得更加復(fù)雜化。在實際工程建設(shè)中，必須要結(jié)合基坑工程的實際狀況進(jìn)行考慮，從而選擇合理有效的支護(hù)方法。文章通過對一些支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并結(jié)合筆者經(jīng)驗，對基坑工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的計算方法進(jìn)行具體的研究和探討。

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)；支護(hù)結(jié)構(gòu)計算；鋼板樁圍護(hù)；地下連續(xù)墻；錨桿支護(hù)

中圖分類號：TU463文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）21-0077-02

通常情況下，深基坑工程主要是指那些開挖深度不小于5米或建筑物地下室不少于三層，或者某些開挖深度雖然小于5米，但是其周圍的地質(zhì)條件、環(huán)境條件以及地下管線非常復(fù)雜的工程。根據(jù)實際的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在城市中大多數(shù)深基坑工程都處于城市中各種供水、排水、供電、燃?xì)獾染€路以及房屋分布比較密集的地方。而在這些地方進(jìn)行深基坑工程的施工時，通常是不能夠直接進(jìn)行開挖的，應(yīng)該在相應(yīng)的人工支護(hù)環(huán)境下，對深基坑工程進(jìn)行開挖工作。

1深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型

1.1鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)

鋼板樁的強(qiáng)度比較高，樁間的連接非常緊密，防水性能較強(qiáng)。由于其施工較簡單、花費(fèi)成本也較少的特點(diǎn)，以前在我國沿海等軟土地區(qū)應(yīng)用比較廣泛。但是由于鋼板樁自身具有的柔性較大，一旦工作人員在進(jìn)行支撐或進(jìn)行錨固時出現(xiàn)了問題，就會導(dǎo)致鋼板樁發(fā)生形變。因此，鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)不適合用在深度超過7米以上的深基坑工程中。而如果必須要使用鋼板樁進(jìn)行支撐時，則需要在基坑中采用多層支撐系統(tǒng)進(jìn)行支撐或者設(shè)置相應(yīng)的錨拉桿。

1.2地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻為分槽段用專用機(jī)械成槽、澆筑鋼筋混凝土所形成的連續(xù)地下墻體，因其整體的強(qiáng)度比較高、剛度強(qiáng)以及防滲透性比較好的特點(diǎn)，主要適用于某些地下水位以下的軟粘土和砂土等各種復(fù)雜的地質(zhì)條件和環(huán)境下的深基坑支護(hù)工程。因此，其在我國巖土工程中的使用范圍非常廣，而且隨著機(jī)械設(shè)備的不斷更新以及施工技術(shù)的不斷提高，在某些巖土工程中地下連續(xù)墻的作用已經(jīng)不僅只是作為深基坑工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，它還可以作為建筑物主體的側(cè)墻，起到一定的防護(hù)作用。

1.3使用柱列式灌注樁和排樁進(jìn)行支護(hù)

柱列式間隔布置包括樁與樁之間有一定凈距的疏排布置形式和樁與樁相切的密排布置形式。由于柱列式灌注樁和排樁在進(jìn)行支護(hù)時具有施工簡單、成本較低、整體剛度比較強(qiáng)的特點(diǎn)，所以在我國建筑物的深基坑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。另外，為了樁與樁之間能形成有效的連接，增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性，應(yīng)該在樁頂用混凝土澆筑一個截面比較大的混凝土冠梁。

1.4內(nèi)支撐和錨桿支護(hù)

內(nèi)支撐和錨桿的作用主要是對如鋼板樁、柱列式灌注樁等圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐。內(nèi)支撐和錨桿支撐作用的好壞將直接影響到整個深基坑工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且對于施工結(jié)束后控制基坑周圍地面的變形也能起到非常重要的作用。當(dāng)前主要使用的是鋼筋混凝土內(nèi)支撐，由于其具有剛度比較強(qiáng)，產(chǎn)生形變比較小的特點(diǎn)，所以使用鋼筋混凝土內(nèi)支撐對于控制深基坑周圍地面的變形有著非常重要的作用，通常使用在一些開挖比較深的基坑工程或者某些對基坑變形要求比較嚴(yán)格的地段。

1.5土釘墻和復(fù)合土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)

土釘墻主要適用于某些地下水位以上或降水的非軟土基坑。土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工主要是在工作人員逐漸開挖基坑時，在挖開的土坡面上鋪設(shè)相應(yīng)的鋼筋網(wǎng)，然后對鋼筋網(wǎng)進(jìn)行噴射混凝土工作，使其形成混凝土面板，結(jié)合布置在土體內(nèi)的鋼筋或鋼管土釘群組成支護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠起到良好的擋土作用，便于巖土工程的施工。土釘墻與預(yù)應(yīng)力錨索、攪拌樁、微型樁等中的一種或者多種組合，形成復(fù)合土釘墻支護(hù)型式，能同時兼顧控制基坑變形、止水等作用，使得土釘墻適用范圍更加廣泛。

1.6攪拌樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)

攪拌樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要是通過將噴漿型深層攪拌樁合理地組合在一起形成的，從結(jié)構(gòu)上來看，攪拌樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)就是一種重力式的水泥土擋墻。而由于水泥土擋墻具有良好的擋水和擋土性能，所以在一些開挖深度比較低的軟土地區(qū)中應(yīng)用比較廣泛。

2支護(hù)結(jié)構(gòu)計算方法

2.1靜力平衡法和等值梁法

靜力平衡法主要是通過利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)前后受到的壓力存在的一種極限平衡狀態(tài)來計算出支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該插入土體的深度以及支護(hù)結(jié)構(gòu)受到的作用力的一種計算方法。但是根據(jù)實際工程測試研究發(fā)現(xiàn)，該種算法存在著比較大的盲目性，這主要是由于極限平衡狀態(tài)的不確定性造成的，所以該算法通常只適用于一些較為簡單的基坑工程中。

等值梁法主要應(yīng)用于對一些單支撐結(jié)構(gòu)的埋深板樁進(jìn)行計算，主要是通過將其看作下端固定支撐，上端為簡支，變形曲線存在一個反彎點(diǎn)，通常情況下將該點(diǎn)的彎矩值判定為零，然后將擋土結(jié)構(gòu)的兩端劃分為假想的梁且上部分為簡支，下部則為超靜定結(jié)構(gòu)，其彎矩圖不變。根據(jù)具體實踐可以發(fā)現(xiàn)，使用等值梁法來對板樁進(jìn)行計算的安全性是不錯的，而在實際計算的過程中，習(xí)慣將最大的彎矩進(jìn)行相應(yīng)的折減，折減系數(shù)經(jīng)驗為0.6～0.8，一般取0.74。

2.2彈性地基梁的m法及彈塑有限元法

與其他支護(hù)結(jié)構(gòu)的計算方法相比，彈性地基梁的m法在計算時將支護(hù)結(jié)構(gòu)和土體形變之間的聯(lián)系考慮了進(jìn)來，但是其中還有著一些不足之處。例如，在使用彈性地基梁的m法對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算時，相關(guān)的參數(shù)的確定往往比較盲目，這主要是由于這些參數(shù)通常是不能夠直接通過實驗確定的，只能夠以相關(guān)文獻(xiàn)中標(biāo)注的參數(shù)取值范圍作為參照，但是由于不同基坑工程實際狀況的不同，很明顯存在比較大的局限性。而彈塑有限元法與m法相比，不僅將支護(hù)結(jié)構(gòu)和土體形變間的聯(lián)系考慮了進(jìn)來，而且還能夠得出塑性區(qū)的分布狀況，再加上該計算方法的獨(dú)特性，其在以后基坑工程中對支護(hù)結(jié)構(gòu)的計算中發(fā)展前景非常寬廣。

2.3深基坑支護(hù)的土壓力

2.3.1土強(qiáng)度指標(biāo)的選擇。選用的土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是否合理，對土坡穩(wěn)定性分析結(jié)果有密切關(guān)系，所以工作人員應(yīng)該盡可能結(jié)合邊坡實際加荷情況，填料性質(zhì)和排水條件等，去合理選用土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。其中土強(qiáng)度指標(biāo)中的c、φ指標(biāo)直接影響到土體的固結(jié)度。對于粘性土，計算圍護(hù)結(jié)構(gòu)背后由自重應(yīng)力而產(chǎn)生的主動土壓力采用三軸試驗的固結(jié)不排水剪的指標(biāo)與實際工作狀態(tài)較一致，但由地面臨時荷載產(chǎn)生的土壓力的影響，通常采用三軸不排水剪指標(biāo)較合理；對于砂土，由于排水固結(jié)迅速，對于任何情況，均可采用排水剪指標(biāo)，或采用固結(jié)不排水剪經(jīng)孔隙水壓力修正后的c、φ值來計算土壓力。此外，隨著非飽和土土性研究的深入，認(rèn)為非飽和土的凝聚力往往包括真凝聚力和不穩(wěn)定不可靠的表觀凝聚力，由于常規(guī)試驗方法無法測得吸附力，表觀凝聚力的大小不易得到，這對試驗技術(shù)提出了更高

要求。

2.3.2土壓力計算理論及方法。相關(guān)學(xué)者在經(jīng)過大量試驗之后得出，對壓力的計算應(yīng)該要注意以下幾點(diǎn)：首先，土體發(fā)生位移距離的長短和位移的方向直接影響到土壓力的大??；其次，在實際應(yīng)用中以經(jīng)驗性的指標(biāo)去判斷土體的位移是否達(dá)到極限狀態(tài)存在著比較大的局限性；最后，對于在粘性土上開挖的基坑工程來說，通常護(hù)坡樁鋼筋的強(qiáng)度不能夠完全發(fā)揮作用，鋼筋實際的應(yīng)力低于設(shè)計的應(yīng)力強(qiáng)度，從而造成了較大的資源浪費(fèi)。

2.3.3水土壓力的合算與分算。對于飽和土體的水土壓力計算，應(yīng)該要綜合有效應(yīng)力和土體間隙中的水壓力進(jìn)行計算。根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究，將水、土壓力分開進(jìn)行計算比結(jié)合一起計算更加具有精確性。但是如果要分算的話需要測出土體的有效應(yīng)力的大小，而這個要求的實現(xiàn)有比較高的技術(shù)要求，這就給水土壓力的分算造成了一定的困擾。并且在一些軟土和粘土地區(qū)進(jìn)行基坑工程的臨時開挖時，水土壓力的合算方法更加的精確，所以要根據(jù)實際情況選擇合理的計算方法。土在有水作用時，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、土壓力合算是一個包含一定實踐經(jīng)驗的綜合方法，對工程實踐來說是有利的。

3結(jié)語

總之，我國深基坑工程的支護(hù)技術(shù)處在一個不斷發(fā)展的過程中，許多新的計算理論和方法不斷出現(xiàn)，大大促進(jìn)了我國基坑工程的發(fā)展。但是在實際應(yīng)用中，必須要結(jié)合基坑工程的實際狀況進(jìn)行考慮，從而選擇合理有效的支護(hù)方法。

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