浅析深基坑支护设计

浅析深基坑支护设计

建筑深基坑工程是一项多种复杂因素互相联系互相制约的系统性工程，其支护方案的选择和设计参数的选择是否合理，直接影响了基坑的稳定可靠性和经济性。因此，针对性地对基坑支护结构进行优选，对深基坑工程的顺利实施非常重要。

标签：深基坑；支护；优选

引 言

基坑工程是一个古老而具时代特点的岩土工程课题，针对不同的地质条件进行合理的围护方案设计是目前专家和学者正在研究的课题。随着城市建设高楼的增多，基坑支护工程日益增多，建设规模也越来越大，所遇到的工程问题和涉及的问题也日益增多。基坑支护结构种类很多，如何根据实际需要选择合适的支护结构并合理地确定支护结构的参数仍然是一个难题。目前基坑支护方案的选择及其优化是一项关系到结构安全和工程成本的工作，越来越被工程技术人员重视。通过基坑支护方案的优选，从众多的设计方案中优选择适合工程的最佳设计方案，使基坑安全、稳定、经济、合理。通过方案的优化选择减少基坑工程的造价，既有经济效益又有社会效益。通过方案的优化，保护基坑周围的各种环境，带来环境效益。文章结合深基坑工程理论和实践，分析了应用比较多的几种基坑支护型式，以及每种型式的适用条件和优缺点；并探讨了深基坑支护方案设计的的影响因素。

1 基坑支护设计方法

基坑支护设计通常按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）规定的设计原则如下：

（1）基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计；

（2）基坑支护结构极限状态可分为下列两类：

正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。

承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏。

（3）选取合适的侧壁安全等级及重要性系数。

（4）支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水变化对周边环境的水平与竖向变形的影响，对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建

筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。

（5）当水文地质条件比较复杂时，应根据具体工程及周边建筑物的工程水文地质条件、周边环境和地下结构形式（基础）等因素釆取必要的防范措施，坑内或周围因降雨等原因有地表水汇流，积水或地下水管道渗漏不易排出时，避免因地下水影响工程的质量。

（6）根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑支护应按下列规定进行计算和验算：

基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算计算内容应包括：根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算；基坑支护结构的受压受弯受剪承载力计算；当有铺杆或支撑时应对其进行承载力计算和稳定性验算。

对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。

地下水控制计算和验算：抗渗透稳定性验算；基坑底突涌稳定性验算；根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算。

（7）基坑支护设计的过程大致包括几方面：地质条件的勘测、支护结构的选择、结构的计算和验算、质量检测、施工监测，保证基坑的质量要求。

2 常用的支护类型

在建筑深基坑工程实践中，要结合现场的实际情况，根据实际的基坑开挖深度、形状、工程地质条件、水文地质条件、材料、施工方法、经济、环境影响等多方面因素，选择出适当的结构型式。

混凝土重力式挡土墙是以水泥、石灰等材料为固化剂，利用深层搅拌机械强制搅拌或者高压喷射注浆法，使软土硬结成整体桩，充分利用原位土，形成重力式挡墙，提高基坑壁的稳定性。混凝土重力式挡土墙适用于淤泥、淤泥质土、地基承载力标准值小于120kPa的粘性土和粉性土等软地层区域，开挖深度小于等于7.0m和周边环境保护要求较低的基坑工程。混凝土土重力式挡土墙具有如下特点：①把固化剂和原土在现场搅拌成料，最大程度利用了原位土；②对周边原有建筑物影响小；③能根据土性质和设计要求，可靠选定固化剂和其配比，设计相对灵活；④施工时振动小、噪音小、污染小，对环境的影响程度小；⑤施工简单，成桩工期短，造价相对较低；⑥具有隔水、止水功能；⑦开挖时通常不需要加支撑或者拉锚；⑧基坑内空间大，便于土方开挖和后期施工。

土钉墙是由土钉、面层、土体组成的具备自稳机能的挡土墙，它通过在土体内成孔、加钢筋、注浆、土层编网、喷层等步骤，使土体和土钉共同作用，以增加土体的抗拉和抗剪强度，从而增加土体的稳定能力。土钉墙结构轻巧，具有良

好的柔性和延性；施工需要的场地要求低，而且支护基本不会占用场地空间；墙壁的封闭性良好，可以有效地减少水土流失以及水对基坑壁的侵蚀。

排桩支护結构是将桩体，如钻孔灌注桩、挖孔灌注桩及预制桩等，按照一定的距离或者咬合排列形成的支护挡土结构。根据成桩工艺的不同，可以将排桩分为如下几种：钻孔灌注桩、挖孔桩、压浆桩、预制混凝土桩和型钢混凝土搅拌桩等。排桩支护结构适用于中等深度的基坑工程，深基坑工程中可以采用排桩+内支撑或排桩+锚杆的形式，用支撑或锚杆增加支护结构的整体的稳定性，控制位移变形。和地下连续墙支护结构相比，具有施工工艺简单、成本较低、布置灵活的优点，但是整体性和止水抗渗性比较不好。

深基坑工程中支护结构主要分为两种类型：围护墙+内支撑，围护墙+锚杆。这两种支护结构形式有各自的特点，内支撑能够直接有效地传递和平衡围护墙上的水土压力，构造比较简单、受力明确；锚杆锚固在围护墙的里面，不占用土方开挖和结构施工的空间，提高了施工的效率。

目前国内利用地下连续墙作为基坑支护结构的技术和经验已经十分成熟，很多的工程把地下连续墙同时用作支护结构和主体结构的基础部分结合一起设计，这种方式称为“两墙合一”。工程中地下连续墙一般采用现场浇筑的方式，并在墙内配钢筋，具有比较大的整体刚度和较好的防水能力。目前，深基坑工程中应用比较普遍的地下连续墙结构形式主要有壁板式、U形式、T形式、∏形式和格形式几种形式。适用于周边有重要建筑物，对变形要求和防水抗渗要求高的深基坑工程；适用于支护结构同时用作主体一部分的深基坑工程；适用于逆作法的深基坑工程。

3 深基坑支护方案优选原则

深基坑支护方案选择的原则是依据周边环境、开挖范围和深度、工程地质以及水文地质条件、施工条件、工期等多方面因素综合考虑后做出选择，主要包括以下几点：工艺安全可靠性、先进性和施工可行性分析；基坑支护对坏境影响的评价；基坑支护结构施工工期的对比分析；基坑支护结构的工程经济综合对比。

支护结构选型要兼顾到结构的空间效应以及受力特点，采用利于结构用材受力特点的形式；支护结构选型要依据基坑周围环境、开挖深度、工程地质及水文地质条件、施工工艺和设备以及施工节气等条件。

4 结 语

深基坑支护结构的优化设计是一个非常复杂的岩土工程问题，这是由于深基坑支护工程是个实践性很强的综合性岩土工程问题，其设计包括勘测、支护结构选型及设计、施工监测和周围环境的保护等几方面的内容。本文以安全可靠、造价少、工期短、环境影响小、施工便捷的优化目标对建筑深基坑支护结构方案系统优化理论研究和细部参数研究。研究了几种常见的基坑支护型式，以及每种型式的适用条件和优缺点，并分析了深基坑支护方案选型和设计的影响因素。

参考文献

[1]尹双，张仲先，王勇.深基坑支护方案的分析与优化[J].岩土工程技术.2005（03）.

[2]杨子胜.深基坑支护方案优选方法研究[D].太原理工大学2005.