林蒙曉 （福建協(xié)順建筑工程有限公司，福建 福州 350000）

深基坑支護(hù)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)，難以把握在復(fù)雜條件下，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和土體的變形不受到破壞，也難以完成可靠而經(jīng)濟(jì)的基坑設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)人員以及施工技術(shù)人員應(yīng)綜合考慮地質(zhì)水文條件、基坑開(kāi)挖深度、基坑側(cè)壁安全等級(jí)、基礎(chǔ)類型、降排水條件、周邊建（構(gòu)）筑物情況、基坑坡頂周邊荷載、施工季節(jié)及支護(hù)體系使用期限等相關(guān)因素，做到因地制宜，科學(xué)設(shè)計(jì)。另外，深基坑施工屬于危大工程，施工單位必須編制好深基坑支護(hù)的專項(xiàng)施工方案以及方案的專家論證工作，充分掌握深基坑支護(hù)施工技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)支護(hù)工程進(jìn)行科學(xué)合理的施工，注重事前準(zhǔn)備，嚴(yán)格事中控制，加強(qiáng)事后監(jiān)測(cè)及反饋設(shè)計(jì)，相互協(xié)作，實(shí)行信息化施工，才能保證地下室主體施工安全。

1 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型

我國(guó)應(yīng)用較多的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型有土釘墻、重力式水泥土擋墻、地下連續(xù)墻、灌注樁排樁圍護(hù)墻、型鋼水泥土攪拌墻等，支撐形式有內(nèi)支撐、錨桿（索）等以及上述類型的組合形式。

1.1 土釘墻

土釘墻支護(hù)是通過(guò)在土體內(nèi)設(shè)置土釘加固并與噴射混凝土面板結(jié)合，主要是利用土釘加強(qiáng)土體的荷載力，讓二者能夠形成相互作用力，從而對(duì)邊坡進(jìn)行加固，能夠有效提高地基的穩(wěn)定性。適用條件是：基坑側(cè)壁安全等級(jí)為Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)；基坑深度不宜大于12m；可以與預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)合形成復(fù)合土釘墻；當(dāng)基坑潛在面內(nèi)有建（構(gòu)）筑物、重要地下室管線時(shí)，不宜采用土釘墻，如圖1和圖2所示。

圖1 土釘墻支護(hù)示意圖

圖2 土釘墻支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

1.2 重力式水泥土擋墻

重力式水泥土擋墻是用攪拌機(jī)械將水泥、石灰等和地基土相拌和，形成相互搭接咬合的水泥土樁，呈現(xiàn)帷幕、壁狀的重力式結(jié)構(gòu)，直接起到支護(hù)結(jié)構(gòu)作用，多用于地基加固以及止水帷幕。地基加固主要是基坑內(nèi)形成相互搭接形成格柵狀、墩式、抽條等結(jié)構(gòu)形式，提高被動(dòng)土壓區(qū)的土體抗力，減少基坑開(kāi)挖變形；止水帷幕主要是基坑外施工，形成止水帷幕，減少支護(hù)體系承受的主動(dòng)土壓力。重力式水泥土擋墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的適用條件：基坑側(cè)壁安全等級(jí)為Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)；水泥土樁施工范圍內(nèi)的基土承載力不宜大于150kPa；基坑深度不宜大于6m，如圖3所示。

圖3 水泥土擋墻+預(yù)應(yīng)力錨索組合

1.3 地下連續(xù)墻及排樁支護(hù)

排樁支護(hù)一般采用機(jī)械成孔，宜采用間隔成樁的施工順序，也常與重力式水泥土擋墻的止水帷幕相結(jié)合。地下室連續(xù)墻技術(shù)分為現(xiàn)澆地下連續(xù)墻和預(yù)制地下連續(xù)墻兩種，預(yù)制地下連續(xù)墻一般采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)裝配施工；現(xiàn)澆式地下連續(xù)墻采用專用的挖槽設(shè)備，現(xiàn)澆鋼筋混凝土，結(jié)合槽段接頭技術(shù)形成止水帷幕。地下連續(xù)墻施工時(shí)振動(dòng)較小、噪聲低，墻體剛度大、對(duì)周邊土層擾動(dòng)小、整體性好、防水效果突出，可兼作主體結(jié)構(gòu)的一部分，墻厚較大，造價(jià)昂貴。地下連續(xù)墻及排樁支護(hù)適用各類基坑側(cè)壁安全等級(jí)，輔以降排水工程配合，能適用多種土層，且圍護(hù)性能穩(wěn)定，止水效果好，但造價(jià)高，如圖4所示。

圖4 排樁支護(hù)+止水帷幕+錨索組合

1.4 SMW工法樁支護(hù)

SMW工法樁圍護(hù)墻施工方法類似于重力式水泥土攪拌樁施工，施工完成后在墻中插入型鋼，形成一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)，止水效果好，內(nèi)插型鋼可拔出反復(fù)使用，既起到支護(hù)結(jié)構(gòu)作用又同時(shí)達(dá)到止水的目的，配合降水工程以及內(nèi)支撐，適用于各類基坑側(cè)壁安全等級(jí)，具有地下連續(xù)墻和排樁支護(hù)加止水帷幕不可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，如圖5所示。

圖5 SMW工法樁支護(hù)+擴(kuò)孔錨索組合

1.5 內(nèi)支撐及錨桿（索）

內(nèi)支撐是對(duì)基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境進(jìn)行對(duì)頂水平支撐、加固的保護(hù)措施，是穩(wěn)定基坑的支檔方式，用來(lái)傳遞兩側(cè)擋土結(jié)構(gòu)所受到的側(cè)向壓力。錨桿（索）在深基坑支護(hù)體系中多體現(xiàn)為外拉錨，使得錨下承載結(jié)構(gòu)和支護(hù)面層在基坑側(cè)壁形成強(qiáng)大的壓力場(chǎng)，減小巖土沿潛在下滑面滑移的下滑力，約束基坑側(cè)壁變形，增強(qiáng)基坑抗變形能力，提高基坑的穩(wěn)定性。內(nèi)支撐及錨桿（索）一般均可以與上述深基坑支護(hù)類型相結(jié)合，形成深基坑支護(hù)體系。當(dāng)深基坑內(nèi)設(shè)置多道內(nèi)支撐時(shí)，應(yīng)結(jié)合地下室主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)程，使主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)墻形成有效傳力時(shí)，逐一拆除支撐，如圖6和圖7所示。

圖6 鋼筋混凝土內(nèi)支撐

圖7 擴(kuò)孔錨索施工

2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系選型

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，基坑支護(hù)工程的事故發(fā)生率較高，對(duì)發(fā)生事故的原因進(jìn)行調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致事故的最主要的原因是基坑支護(hù)形式選擇不合理。從多個(gè)角度對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行剖析，具有以下特點(diǎn)：①區(qū)域性。各地區(qū)地下土層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)條件和水文條件存在地域性、差異性、不均勻性，因此，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)需因地制宜；②復(fù)雜性。深基坑施工涉及周邊管道、周邊建（構(gòu)）筑物、以及支護(hù)自身穩(wěn)定、降水工程、開(kāi)挖工程等各類因素，因此，需要基于不同的工況環(huán)境、不同的地質(zhì)情況以及不同的工程結(jié)構(gòu)情況，找到具體的問(wèn)題具體分析，解決具體的問(wèn)題，才能保證深基坑工程有序開(kāi)展；③多樣性。每種基坑支護(hù)技術(shù)，都有特定的適用范圍，具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，如何正確地結(jié)合各種因素選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，是初步設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵步驟；④不確定性。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)各種因素不是一成不變的，而是隨著自然氣候、施工工況、施工技術(shù)以及基坑開(kāi)挖深度的加深而變化，因此，深基坑支護(hù)受力情況是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，需提前預(yù)判風(fēng)險(xiǎn)，并采取相關(guān)處理措施；⑤綜合性。深基坑支護(hù)工程是綜合性強(qiáng)的系統(tǒng)工程，涉及多學(xué)科，如巖土工程、土力學(xué)、施工組織技術(shù)等。多種復(fù)雜因素相互影響，既要考慮支護(hù)自身穩(wěn)定、地下水位、地質(zhì)災(zāi)害，又要考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)在土層發(fā)生變形后對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)自身的影響。

如何從眾多基坑支護(hù)體系中選擇有效、合理、經(jīng)濟(jì)的支護(hù)體系設(shè)計(jì)，是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系選型的首要工作。

第一，在地質(zhì)勘查階段，主要通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)與原位測(cè)試試驗(yàn)等得出土的力學(xué)指標(biāo)，并綜合考慮水、土壓力的合算、分算方法，以及土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，進(jìn)行土壓力水壓力計(jì)算、以及各項(xiàng)支護(hù)體系的穩(wěn)定性計(jì)算。

第二，對(duì)地質(zhì)勘查報(bào)告進(jìn)行研究分析，充分了解擬建場(chǎng)地土的性狀及地下水條件；然后調(diào)查基坑周邊存在的管線及建筑物情況，確定本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的允許變形值；接著根據(jù)擬建工程主體地下室結(jié)構(gòu)情況，確定本工程基坑重要性等級(jí)、開(kāi)挖深度及平面范圍；再綜合選取土壤的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析，預(yù)選適用于項(xiàng)目的支護(hù)體系類型及支撐形式。具體選擇步驟如圖8所示。

圖8 深基坑支護(hù)方式選擇步驟參考

第三，單一的理論設(shè)計(jì)，難以解決施工過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題，基于此施工單位應(yīng)在支護(hù)設(shè)計(jì)方案階段積極對(duì)接設(shè)計(jì)單位，共同進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)交流，補(bǔ)充施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖、施工進(jìn)度計(jì)劃等相關(guān)文件，充分與設(shè)計(jì)單位溝通，針對(duì)施工道路、場(chǎng)地紅線、施工順序等進(jìn)行施工部署，提前預(yù)判技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)施工沖突等相關(guān)問(wèn)題，研判支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型。例如，考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)與地下室外墻可施工操作空間，臨近施工道路及市政道路的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，滿足臨近道路的坡頂荷載需求等。第四，最后根據(jù)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、施工工期及環(huán)保性能綜合確定支護(hù)體系類型及支撐形式。

工程案例1：福建省精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心（一期）項(xiàng)目，總造價(jià)3.41億元，地下室一層，局部?jī)蓪?，地下室建筑面積2.1萬(wàn)㎡，原地面開(kāi)挖至承臺(tái)底深度7.1m～10.5m。項(xiàng)目深基坑支護(hù)體系結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)選型三種，綜合考慮沿海地區(qū)軟土地層，開(kāi)挖深度，施工場(chǎng)地較小不適合放坡開(kāi)挖，以及施工部署計(jì)劃等，最終選定SMW工法樁支護(hù)，角部鋼筋混凝土內(nèi)支撐，局部加強(qiáng)段配合預(yù)應(yīng)力擴(kuò)孔錨索的組合形式；局部上邊坡采用土釘墻結(jié)合錨管組合形式，地基處理為重力式水泥攪拌樁被動(dòng)土區(qū)同圍護(hù)墻咬合加固。

工程案例2：瑞豐佳園項(xiàng)目，地下室一層，地下室建筑面積2.6萬(wàn)㎡，項(xiàng)目處于山陵地區(qū)，地質(zhì)水文情況較好，基坑邊坡采用土釘墻結(jié)合錨管組合形式，造價(jià)經(jīng)濟(jì)。

工程案例3：珠海灝怡財(cái)富中心項(xiàng)目，地下室四層，地下室建筑面積8.6萬(wàn)㎡，開(kāi)挖深度27m，開(kāi)挖深度深，一般的支護(hù)施工機(jī)具難以施工；地下室水位高且受潮汐影響；地下土層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，淤泥土層厚度深，土質(zhì)敏感度高；項(xiàng)目臨近市政道路，周邊環(huán)境復(fù)雜。經(jīng)過(guò)四輪的技術(shù)論證，最終選定現(xiàn)澆地下連續(xù)墻支護(hù)方法，兩墻合一既作支護(hù)結(jié)構(gòu)又兼作主體結(jié)構(gòu)，墻厚1.2m。

3 地下水控制

地下水控制包括基坑開(kāi)挖影響深度內(nèi)的潛水、微承壓水與承壓水等控制，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文條件、基坑周邊環(huán)境要求及支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，選用截水、降水、回灌或其組合方法。

3.1 截水

當(dāng)降水會(huì)對(duì)基坑周邊建（構(gòu)）筑物造成危害或長(zhǎng)期不利影響時(shí)，應(yīng)采取截水方法控制地下水，阻止坑外地下水流入基坑內(nèi)部，并減少地下水沿帷幕的水力梯度?；咏厮姆椒☉?yīng)根據(jù)工程地質(zhì)水文條件以及施工工況等，選用水泥土攪拌樁帷幕、高壓旋噴或擺噴注漿帷幕、地下連續(xù)墻或咬合排樁等。當(dāng)坑底存在淺埋地下水時(shí)，應(yīng)設(shè)置落地式隔水帷幕，水壓較大時(shí)同時(shí)設(shè)置減壓井或加厚帷幕深度、水平封底等防止?jié)B透破壞的措施，保證坑底土體穩(wěn)定。

3.2 降水

降水主要為了開(kāi)挖基坑時(shí)，能有效提高土體抗剪強(qiáng)度與基坑穩(wěn)定，減小承壓水頭高度，防止坑底突涌。對(duì)于支護(hù)基坑開(kāi)挖，可增加被動(dòng)土壓區(qū)土體抗力，減少主動(dòng)土壓區(qū)土體側(cè)壓力，從而提高支護(hù)體系的穩(wěn)定性，減少支護(hù)體系變形。工程降水有多種方法，根據(jù)土層分布情況、滲透系數(shù)、降水深度等因素進(jìn)行選擇，見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)工程降水方法

3.3 回灌

當(dāng)基坑降水會(huì)引起周邊建（構(gòu)）筑物沉降時(shí)，可采用人工回灌措施，并設(shè)置水位觀察井。減壓降水時(shí)，坑外回灌井深度不宜超過(guò)承壓含水層中止水帷幕的深度。

4 深度基坑開(kāi)挖

深基坑開(kāi)挖是檢驗(yàn)支護(hù)體系設(shè)計(jì)以及施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序，應(yīng)遵循“分段分層、由上而下、先支撐后開(kāi)挖”的原則。根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及降水情況確定施工方案，在深基坑周邊設(shè)置排水溝和集水井，避免雨水、滲水、施工用水等流入坑內(nèi)，降水降至基底土體下500m以上方可開(kāi)挖。

大型深基坑開(kāi)挖應(yīng)在冠梁（圍檁）、冠梁支撐以及支撐的豎向構(gòu)件施工完成且強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，方可開(kāi)始開(kāi)挖。開(kāi)挖應(yīng)遵守先支撐后開(kāi)挖的原則，直至底板施工完成。對(duì)于大型深基坑的橫向支撐，結(jié)合施工方案同時(shí)作為施工便道、施工平臺(tái)以及材料堆場(chǎng)等設(shè)施輔助基坑主體施工。內(nèi)支撐還可用于深基坑土方退土運(yùn)輸，后期支撐拆除等起到運(yùn)輸作用。

在每次開(kāi)挖支護(hù)結(jié)構(gòu)處，應(yīng)減小土體的尺寸和開(kāi)挖后未及時(shí)支撐的暴露時(shí)間，及時(shí)形成內(nèi)支撐可有效控制基坑的變形。軟土基坑必須分層、分塊、均勻地開(kāi)挖，對(duì)于有預(yù)應(yīng)力要求的鋼支撐或預(yù)應(yīng)力錨索（桿），必須按設(shè)計(jì)要求施加預(yù)應(yīng)力后方可向下開(kāi)挖。發(fā)生異常情況應(yīng)立即停止，例如，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形速率增大且不收斂；出現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)或止水帷幕滲漏，坑底管涌、流土、流沙等現(xiàn)象；支護(hù)結(jié)構(gòu)異響或出現(xiàn)失穩(wěn)征兆；周邊建（構(gòu)）筑物變形過(guò)大或開(kāi)裂過(guò)大等，應(yīng)立即停止施工查出原因，采取措施確?；影踩?，方可繼續(xù)施工。開(kāi)挖至坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，需盡快進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工，與支護(hù)結(jié)構(gòu)形成傳力帶，有效控制支護(hù)體系變形。

5 基坑監(jiān)測(cè)

地下室結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中所涉及的工序多，工期較長(zhǎng)，為保證深基坑支護(hù)體系正常使用，基坑設(shè)計(jì)安全等級(jí)為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)的基坑，必須由具備相應(yīng)能力的第三方對(duì)基坑工程編制監(jiān)測(cè)方案并實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作。監(jiān)測(cè)的范圍根據(jù)基坑安全等級(jí)、基坑設(shè)計(jì)深度、地質(zhì)條件、基坑周邊情況、支護(hù)體系類型以及施工方法等綜合確定，主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有圍護(hù)墻（邊坡）頂部水平及豎向位移；深層水平位移；立柱豎向位移；支撐及錨桿軸力；地下水位；周邊地表豎向位移及地表裂縫等。

監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)異常，如支護(hù)結(jié)構(gòu)水平或豎向位移超限、土體沉降變形、坑底土體隆起、錨索（桿）應(yīng)力增加、水位異常等情況，需要將其監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)部門(mén)，加密監(jiān)測(cè)頻率，查出具體原因，采取控制基坑變形措施進(jìn)行加固。例如，加固坑內(nèi)被動(dòng)土區(qū)土體加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)反彎點(diǎn)，控制基坑水平位移變形；通過(guò)控制降水或回灌平衡坑內(nèi)外水頭壓力，減少對(duì)周邊環(huán)境影響；開(kāi)挖后及時(shí)支撐；坡頂卸土、坑外降水或加固等措施以降低主動(dòng)土壓力；圍護(hù)墻內(nèi)局部增設(shè)鋼支撐或增加預(yù)應(yīng)力錨索（桿）；加固坑底土體，防止土體隆起破壞等。需針對(duì)不同的原因，結(jié)合項(xiàng)目具體情況進(jìn)行綜合處理。發(fā)現(xiàn)明顯基坑支護(hù)失穩(wěn)情況時(shí)，應(yīng)立即停止施工，撤離基坑內(nèi)施工人員，啟動(dòng)緊急避險(xiǎn)措施，減少損失。

施工時(shí)對(duì)整個(gè)基坑工程進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，可以了解其變化的態(tài)勢(shì)，利用監(jiān)測(cè)信息反饋分析，較好地預(yù)測(cè)系統(tǒng)的變化趨勢(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，保證施工和環(huán)境的安全；當(dāng)安全儲(chǔ)備過(guò)大時(shí)，也可及時(shí)修改設(shè)計(jì)，削減圍護(hù)措施，通過(guò)分析，可修改設(shè)計(jì)模型，調(diào)整計(jì)算參數(shù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高設(shè)計(jì)與施工水平。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)理論以及施工技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但在工程具體應(yīng)用中，無(wú)論是單一的理論設(shè)計(jì)，還是單一實(shí)踐技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，都難以真正達(dá)到科學(xué)合理，仍要堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合，選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。