郭挺

摘 要：本文從安全方面、區(qū)域性方面、綜合性方面、時(shí)效性方面簡(jiǎn)要分析了深基坑工程的特點(diǎn)、并對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型進(jìn)行了詳細(xì)介紹，最后講述了深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)常用的理論方法及其使用環(huán)境和條件。

關(guān)鍵詞：深基坑；支護(hù)結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）09-0036-01

1 深基坑工程特點(diǎn)

1.1 基坑支護(hù)體系安全儲(chǔ)備小，風(fēng)險(xiǎn)較大

基坑支護(hù)一般為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，支護(hù)體系在主體施工完畢后即完成任務(wù)，相比永久結(jié)構(gòu)，其安全儲(chǔ)備較小，風(fēng)險(xiǎn)較大，加上基坑工程設(shè)計(jì)理論不完善，施工質(zhì)量不穩(wěn)定，使得基坑工程風(fēng)險(xiǎn)更大。

1.2 區(qū)域性強(qiáng)

我們都知道土是由固體、液體、氣體組成的，土的性質(zhì)受到很多因素的影響而使得巖土工程的區(qū)域性非常強(qiáng)，但是基坑工程具有更強(qiáng)的區(qū)域性，如沙土、軟粘土、黃土等地質(zhì)條件不同的地基中基坑工程的地域差異性非常大。

1.3 綜合性強(qiáng)

設(shè)計(jì)基坑工程時(shí)，需要綜合考慮總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、巖土工程特點(diǎn)等相關(guān)知識(shí)，基坑工程涉及變形、穩(wěn)定和滲流等土力學(xué)中的一些基本知識(shí)，因此基坑工程的設(shè)計(jì)需全面考慮各方面的相關(guān)因素，進(jìn)而達(dá)到綜合處理的目的。

1.4 時(shí)空效應(yīng)較強(qiáng)

基坑的平面形狀和深度都會(huì)直接對(duì)基坑支護(hù)體系的變形特性和穩(wěn)定性造成很大影響，因而設(shè)計(jì)基坑工程時(shí)必須充分考慮其空間效應(yīng)的影響，同時(shí)由于土的蠕變性的影響，基坑工程的設(shè)計(jì)還需考慮其時(shí)間效應(yīng)。

1.5 基坑工程的環(huán)境效應(yīng)較強(qiáng)

對(duì)基坑進(jìn)行挖掘必然對(duì)周?chē)h(huán)境造成很大影響，如基坑地下水位發(fā)生變化、地基應(yīng)力場(chǎng)變化，進(jìn)而導(dǎo)致地基周?chē)耐馏w發(fā)生形變，最終影響了周邊建筑物和地基周?chē)牡叵鹿芫€的正常使用。

2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型

2.1 鋼板樁支護(hù)

鋼板樁支護(hù)是一種簡(jiǎn)便、實(shí)惠的深基坑支護(hù)方法。過(guò)去較多使用在一些軟土地區(qū)，但是因?yàn)殇摪鍢兜娜嵝韵鄬?duì)來(lái)說(shuō)比較大，如果使用過(guò)程中對(duì)錨位和支撐系統(tǒng)的設(shè)置不恰當(dāng)，鋼板樁支護(hù)容易發(fā)生較大變形。因此可見(jiàn)，除非設(shè)置許多層支撐系統(tǒng)或多個(gè)錨位桿，否則不宜在基坑深度大于7m的軟土層中使用鋼板樁來(lái)作為支護(hù)系統(tǒng)，但是采用多層支付結(jié)構(gòu)或多個(gè)錨位桿后會(huì)使得施工結(jié)束后很難拔除鋼板樁，同時(shí)拔除鋼板樁也會(huì)對(duì)地基周?chē)斐珊艽笥绊憽?/p>

2.2 地下連續(xù)墻

它是在采用泥漿進(jìn)行護(hù)壁的情況下利用分槽段的方式建筑的鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)墻體，具有剛度大、防滲透性好，這種墻體在地下工程中得到了非常廣泛的應(yīng)用，比較適用于砂土、軟粘土等位于地下水水位以下的地層條件，尤其是需要將墻體插入非常深的情況，如存在深層軟土于基坑地面以下。地下連續(xù)墻不僅可以在對(duì)基坑的施工時(shí)起到擋墻圍護(hù)的作用，還能擬作為主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻。

2.3 柱列式灌注樁、排樁支護(hù)

前者主要有兩種布置方式，第一種為樁與樁間必須存在一定間隔距離進(jìn)行布置。第二種為樁與樁緊緊挨著、邊緣相切的布置方式。柱列式灌注樁具有非常強(qiáng)的剛度，能用來(lái)作為維護(hù)結(jié)構(gòu)，起到擋土的作用，但是前提是這種灌注樁需在樁頂澆注大面積的鋼筋混泥土帽梁以進(jìn)行樁與樁之間的連接。

2.4 內(nèi)支撐和錨桿支護(hù)

內(nèi)支撐和錨桿作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體的支撐結(jié)構(gòu)，其對(duì)地層周邊變形的控制、保證基坑穩(wěn)定性具有非常重要的意義。目前較常用的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)兩種。鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)是一種最近幾年才慢慢發(fā)展起來(lái)的一種新型支撐結(jié)構(gòu)，常在挖土深度不斷加深的過(guò)程中利用模板或土摸進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆灌，鋼筋混凝土支撐的具有剛度大、不易變形的特點(diǎn)，能夠很好的防止擋墻四周地層的變形，較使用于基坑深度大、周邊環(huán)境要求高的地區(qū)。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論方法

3.1 極限平衡法

這種方法目前仍是基坑設(shè)計(jì)人員非常熟悉的設(shè)計(jì)方式，在設(shè)計(jì)發(fā)展初期這種方法得到設(shè)計(jì)人員的普遍使用，但是目前使用情況大大減少。極限平衡法計(jì)算簡(jiǎn)便，在支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算時(shí)，不僅需要采取彈性地基反利法，還需要極限平衡法來(lái)計(jì)算并確定嵌固深度。同時(shí)，極限平衡法計(jì)算還適用于地層環(huán)境較穩(wěn)定、空間效應(yīng)不特別明顯、環(huán)境簡(jiǎn)單的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)等情況?？梢钥闯?，極限平衡法的這些廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景使得它在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)也必將得到一定程度的應(yīng)用。目前我國(guó)應(yīng)用較多的為靜力平衡法和等值梁。

3.2 土抗力法

又叫地基反力法或基床系數(shù)法。土抗力法已經(jīng)在分析橫向受荷樁中得到了廣泛而普遍的應(yīng)用，如果根據(jù)地基反力的不同來(lái)劃分，可分為極限地基、彈性地基和復(fù)合地基反力法3種。其中線性彈性地基反力法師目前我國(guó)最廣泛應(yīng)用的方法，即將地基反力系數(shù)假定為深度的線性函數(shù)的方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，土抗力法也向其他抗力法一樣開(kāi)始采用數(shù)值解法。目前得到推廣應(yīng)用的彈性地基反力法主要基于彈性地基梁分析方法，然后結(jié)合分析橫向受荷樁的方法進(jìn)行改進(jìn)而得來(lái)。該方法將支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到與彈性模量和截面積相關(guān)性較大的二力桿彈簧，土對(duì)梁通常可以使用土彈簧來(lái)模擬其地基反力，土彈簧系數(shù)即為地基土的水平基床系數(shù)。

3.3 有限元分析法

有限元分析法把整個(gè)基坑作為一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系，并對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力以及時(shí)間、環(huán)境等因素進(jìn)行充分考慮。有限元分析主要有二維和三維兩種有限元分析。其中，二維有限元分析法用水平和豎直兩個(gè)平面來(lái)代替空間形式的基坑結(jié)構(gòu)體系，并采用彈性桿系有限元法對(duì)這兩個(gè)平面分別進(jìn)行分析、求解，最后綜合這些分析結(jié)果，便可得出該基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的總體分析結(jié)果。此方法在一定程度上有三維分析的特征，但是把水平和豎直兩個(gè)面分開(kāi)來(lái)分析，缺陷明顯。三維有限元分析法取目標(biāo)空間的某一區(qū)域?yàn)榍蠼庥?，利用六面體八節(jié)點(diǎn)等參元模擬土體和圍護(hù)墻，利用四線段形成的固體單元來(lái)對(duì)空間接觸單元進(jìn)行模擬，同時(shí)采用空間桿單元對(duì)支撐構(gòu)件進(jìn)行模擬，并整體分析求解目標(biāo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)，以得到總體分析結(jié)果。