淺談基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

鄭新秀 王澤旺

（福建省建筑科學(xué)研究院 福州 350025）

淺談基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

鄭新秀 王澤旺

（福建省建筑科學(xué)研究院 福州 350025）

改革開放以前，基坑開挖規(guī)模較小，開挖深度較淺，通常均可采用放坡開挖，或用少量鋼板樁進(jìn)行臨時(shí)性支護(hù)。隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地下空間的開發(fā)和利用成為了一種必然趨勢(shì)，單個(gè)基坑的開挖面積越來越大，開挖深度也越來越深，而且，這些深大基坑慢慢伴隨著密集的建筑群，場(chǎng)地的限制性導(dǎo)致采用以往的簡(jiǎn)單措施已經(jīng)難以保護(hù)地下主體結(jié)構(gòu)施工和基坑周邊環(huán)境的安全，為此，基坑支護(hù)的技術(shù)便慢慢發(fā)展起來。

基坑支護(hù)、淺基坑、深基坑、支護(hù)結(jié)構(gòu)

早期的的基坑支護(hù)只是作為施工單位進(jìn)行地下工程的施工而采取的一項(xiàng)臨時(shí)性輔助措施，隨著基坑支護(hù)規(guī)模和深度的增加，基坑工程越來越復(fù)雜，支護(hù)技術(shù)已經(jīng)涵蓋基坑工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)與監(jiān)測(cè)，周邊環(huán)境保護(hù)，地下水的控制和土方開挖等一系列技術(shù)內(nèi)容。89年以前，高層建筑較少，基坑開挖深度較淺，所以主要采取放坡支護(hù)或者懸臂式支護(hù)。89年后，隨著國家的建設(shè)發(fā)展，對(duì)高層建筑的需求也增多，地下水一般為2-3層，基坑深度也隨之增加，按以前的做法難以滿足要求也不經(jīng)濟(jì)，所以多為地下連續(xù)墻樁錨支護(hù)或者墻錨排樁支護(hù)為主。但隨著城市的迅猛發(fā)展，我們對(duì)支護(hù)的要求越來越高，并且還要節(jié)約支護(hù)成本，于是在93年以后，就陸續(xù)出現(xiàn)了各種土釘和土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨索綜合技術(shù)。而近年來，逆作法施工在基坑支護(hù)中得到廣泛的應(yīng)用，它是施工多層地下室或多層地下結(jié)構(gòu)的有效方法。目前，采用理論導(dǎo)向，經(jīng)驗(yàn)判斷和實(shí)測(cè)定量相結(jié)合的方法進(jìn)行基坑支護(hù)方案選擇和設(shè)計(jì)決策，越來越受到工程實(shí)踐的認(rèn)可和重視。

1.基坑工程的特點(diǎn)

首先，基坑支護(hù)通常是作為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，與永久性結(jié)構(gòu)相比安全儲(chǔ)備較小，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大；其次，基坑工程與周邊環(huán)境一種相互影響和相互制約的關(guān)系，周邊環(huán)境越復(fù)雜，對(duì)支護(hù)的要求就越高，同樣，基坑規(guī)模越大，挖深越深，對(duì)周邊環(huán)境的影響就越大；而且，基坑工程的每一個(gè)工況對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)具有不同的要求，支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)施工工況的要求進(jìn)行；再有，支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算理論因受到很多不確定因素的影響，至今還很不完善，理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果在大多數(shù)情況下是不吻合的。

建筑深基坑支護(hù)的發(fā)展

一般將深基坑定義為：底面積在27平方米以內(nèi)，且底長(zhǎng)邊小于三倍短邊，開挖深度超過5米（含5米）或地下室三層以上（含三層），或深度雖未超過5米，但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復(fù)雜的工程。

隨著建筑高層的增加，基礎(chǔ)埋深也隨之不斷增加。尤其是進(jìn)入89年代后，出現(xiàn)了眾多超高層建筑，地下埋深達(dá)20多米，各種深基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)型式與施工工藝不斷產(chǎn)生。對(duì)于建筑物深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型，建筑物地基土的類型、地下水位的高低、土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及周邊環(huán)境等，都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生重大的影響。支護(hù)結(jié)構(gòu)型式選擇合理，就能做到安全可靠，能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益；如果選擇不當(dāng)，便會(huì)危及周圍環(huán)境，造成嚴(yán)重的后果?？梢娭ёo(hù)結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)化選擇是深基坑支護(hù)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

常見的深基坑支護(hù)方法有：不同材料的排樁類、排樁加錨桿類、錨桿、土釘墻、地下連續(xù)墻等。

首先，土釘墻是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來用于主體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，由隨基坑開挖分層設(shè)置的，縱橫向密布的土釘群，噴射混凝土面層及原位土體組成。是一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、快速、不需要大型施工設(shè)備的基坑支護(hù)形式。但在應(yīng)用過程中，由于土釘墻固有的一些缺陷，在一些基坑支護(hù)工程中，需要和其他構(gòu)件聯(lián)合使用。土釘墻與預(yù)應(yīng)力錨桿，微型樁，旋噴樁，攪拌樁中的一種或多種組成的復(fù)合型支護(hù)形式，又稱為復(fù)合土釘墻。其中，土釘墻，止水帷幕和預(yù)應(yīng)力錨桿是最廣泛應(yīng)用的一種支護(hù)方式。土釘墻的使用受到地下水位，水量的限制，如果環(huán)境不允許降水，就要使用止水帷幕，而土釘墻與止水帷幕的組合對(duì)周圍環(huán)境提出的較為嚴(yán)格的變形要求可能又無法滿足，這時(shí)需要采用預(yù)應(yīng)力錨桿限制土釘墻的位移。這種方式能滿足大多數(shù)實(shí)際工程的需要。其次，地下連續(xù)墻開挖技術(shù)起源于歐洲。它是根據(jù)打井和石油鉆井使用泥漿和水下澆注混凝土的方法而發(fā)展起來的，1950年在意大利米蘭首先采用了護(hù)壁泥漿地下連續(xù)墻施工，20世紀(jì) 50～60年代該項(xiàng)技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國家及前蘇聯(lián)得到推廣，成為地下工程和深基礎(chǔ)施工中有效的技術(shù)。它的結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，具有良好的抗?jié)B能力，坑內(nèi)降水對(duì)坑外的影響也較小，同時(shí)，又具有良好的耐久性，配合逆作法施工，墻體也可作為地下室外墻，實(shí)現(xiàn)“兩墻合一”。再次，自1912 年,德國謝列茲礦最先采用錨桿支護(hù)井下巷道以來,錨桿支護(hù)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便、成本低和對(duì)工程適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在土木工程（包括采礦工程）中得到了廣泛應(yīng)用。它具有強(qiáng)度高，性能好，運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)。隨著錨桿技術(shù)的發(fā)展，鋼絞線錨桿又可細(xì)分為多種類型，最常用的是拉力型預(yù)應(yīng)力錨桿。而壓力型錨桿還可實(shí)現(xiàn)鋼絞線回收技術(shù)，適應(yīng)越來越引起人們關(guān)注的環(huán)境保護(hù)的要求。最后，排樁支護(hù)的基本概念是以單排或雙排鋼筋混凝土灌注樁做為邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)。它是我國應(yīng)用較多的一種支護(hù)形式。具有施工簡(jiǎn)單，容易操作等特點(diǎn)，多用于不超過15m深的基坑。排樁支護(hù)是在排樁擋墻上面澆筑砼圈梁，根據(jù)工程特點(diǎn)可分為懸壁式支護(hù)結(jié)構(gòu)，拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)支撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)和錨桿式支護(hù)結(jié)構(gòu)。它的剛度大，抗彎能力強(qiáng)，變形較小，當(dāng)工程樁位灌注樁時(shí)，也可以同步施工。

當(dāng)基坑較大且深，變形要求比較嚴(yán)格，現(xiàn)如今我們出于經(jīng)濟(jì)考慮，亦可以采用復(fù)合支護(hù)的形式。即在利用支擋式支護(hù)和加固式支護(hù)的前提下，與錨索，錨桿，鋼管樁等具有支護(hù)作用的其他支護(hù)方式相結(jié)合，能保證支護(hù)的安全能更上一層樓。

3.基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型通則

支護(hù)結(jié)構(gòu)通常有兩種情況，一種情況是在大多數(shù)基坑工程中，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是屬于地下工程施工過程中作為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)設(shè)置的，完工后即失去作用。另一種情況是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在地下工程施工期間起支護(hù)作用，在建筑完成后正常使用期間作為建筑物的永久性構(gòu)建繼續(xù)使用。我們先針對(duì)一般情況，基坑支護(hù)工程是臨時(shí)性工程，因此安全與經(jīng)濟(jì)的平衡尤為重要，不能為了安全而忽略經(jīng)濟(jì)，更不能為了經(jīng)濟(jì)二忽略安全?；庸こ桃话阄挥诔鞘兄?，地質(zhì)條件與周邊環(huán)境都比較復(fù)雜，有各種建筑物、道路、管線等，一旦失事就會(huì)造成生命和財(cái)產(chǎn)的重大損失，影響人們正常生活。

因此，在支護(hù)結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)在了解上述各類支護(hù)結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)，綜合考慮基坑深度、土的性狀及其地下水條件、基坑周邊環(huán)境對(duì)基坑變形的承受能力及其支護(hù)結(jié)構(gòu)一旦失效可能產(chǎn)生的后果、主體地下結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)形式、基坑平面尺寸及其形狀、支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的可行性、施工場(chǎng)地條件及其施工季節(jié)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保性能和施工工期等諸多因素。

4.結(jié)束語

社會(huì)在向前發(fā)展，時(shí)代也在不斷進(jìn)步，各行各業(yè)都以新的形象展現(xiàn)在新的時(shí)代。如果人們暫時(shí)沒有上天入地的打算，基坑支護(hù)就能保證歷久彌新。

在建筑行業(yè)里敢于創(chuàng)新，重于實(shí)踐。只有不斷提高創(chuàng)新能力，才能立于不敗之地。除了創(chuàng)新，實(shí)踐也很重要。有了新的工程技術(shù)，不去實(shí)踐，也只是紙上談兵，毫無實(shí)際意義。從簡(jiǎn)單的放坡到現(xiàn)在的逆作法施工，歷史的進(jìn)程證明了人們能充分發(fā)揮自己想象力的同時(shí)，努力做到與實(shí)際相結(jié)合，使已有的技術(shù)越發(fā)純熟，新技術(shù)又能應(yīng)用在一些大的，需要?jiǎng)?chuàng)新的實(shí)際工程當(dāng)中。最終成為行業(yè)里燦爛的遺產(chǎn)！

[1]李克明.常用基坑支護(hù)類型及選用的探討研究.遼寧冶金基礎(chǔ)工程研究院.2011（17）；

[2]柳建國，程良荃.北京地區(qū)基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展與工程實(shí)踐.中冶集團(tuán)建筑研究總院.2009.4；

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1007-6344（2016）03-0321-01

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