深基坑支护设计与施工

深基坑的支护设计和施工技术的可行性是确保深基坑施工安全的前提，与高层建筑的长久性、稳定性和安全性息息相关。高层建筑深基坑的支护工程要从支护设计和施工技术2方面考虑，深基坑的支护设计对于工程质量起着至关重要的作用；先进的深基坑施工技术可保证基坑的稳定性，是工程顺利施工的起点，为整个建筑工程的施工奠定基础。

目前，在城市用地日益紧张的大中型城市，高层建筑的多层地下室、地下车库、地下商场等工程都涉及到深基坑施工，其在深度与规模上不断增大，为保证建筑物的安全性、稳定性和长久性，建筑基础一定要满足地下埋深、嵌固的规范要求。随着城市建设的不断发展，建筑物的稳定性和安全等级需求也日益增高，因此对深基坑的支护设计与施工技术提出了更加严格的要求，不仅要保证基坑侧壁的稳定性，以达到挡土和防渗的目的，还要满足基坑变形控制要求，防止发生位移，确保基坑周围原有建筑物、地下管廊等的正常运行。目前，深基坑的支护设计与施工技术是建设部大力推广并应用的新的基坑施工技术，基坑支护是地下设施建设过程中的重要部分，尤其在高层建筑的施工中应用广泛。基坑支护设计与施工技术是一项综合性、区域性、个体性很强的工程。

为有效节省地上土地资源而充分利用地下空间的深基坑工程在不断增加。我国住房和城乡建设部2009年颁布了《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》，规定：深基坑指开挖深度不小于5 m的土方开挖、支护和降水工程，或深度开挖未超过5 m，但地质条件、周围环境及地下情况比较复杂，或影响相邻建（构）筑物安全的基坑的土方开挖、支护和降水工程。深基坑施工问题在支护设计与施工技术上对整个建筑行业有着巨大影响。深基坑的支护设计是深基坑施工技术中的辅助性工程，我国在基坑支护设计与施工技术上有很多成功案例。但针对不同地域的土质及具体实践应用的基坑支护设计、施工问题仍是当前比较受关注的。深基坑的支护是结构工程、环境工程、土力工程等多门学科互相交叉及众多复杂因素互相影响的工程，应做到实践与理论并存。基坑支护区域性差异明显，工程地质、水文地质条件不同的深基坑工程区域性差异更为突出。

深基坑一般施工工期较长，从开始施工基坑周边边坡防护结构至地面以下的全部施工工序为隐蔽工程，存在着许多安全隐患，不仅要受到自然灾害（强降雨、台风等），而且还要注意周边的堆载物、振动及施工等诸多不利条件，随时都有可能造成安全隐患，所需技术措施要远超永久性的基础及上部主体结构。而深基坑的开挖深度及形状会随时间及外界条件造成位移、变形，这些因素会对深基坑稳定性产生较大影响。因此，应高度重视影响深基坑稳定及变形问题。

1、支护结构的设计计算

深基坑支护施工作为一个完整的结构体系，应满足经济性、安全性、可行性的基本要求。深基坑支护结构设计计算可从以下方面考虑。

（1）确定深基坑支护的类型。通过对深基坑所在的水文地质、工程地质、开挖深度、周边环境等因素的分析，确保所选用的支护类型经济合理，支护结构安全可靠。

（2）水压力对土体的作用。在支护结构设计过程中，应对超孔隙水压力对土体的作用有足够的认识，明确土体的各项物理学性质特征，取值一定要仔细，为使取值更加安全，应在桩基结束后，做好土体的原位测试与试验，进而获取更加准确的资料，积累更多经验，提高工程设计与施工水平，降低事故发生率。

（3）深基坑边坡堆载物荷载计算。基坑支护的稳定性与其边坡堆载物的荷载有很大关系，深基坑开挖过程中，严禁基坑坡边超堆荷载，应采取措施防止碰撞支护结构、工程桩或扰动基底原状土。

（4）抗隆起稳定计算。深基坑本身的变形控制和稳定性是抗隆起稳定的2个重要指标，不仅关系着基坑的稳定性、安全性，也与深基坑周边环境的变化息息相关。因此抗隆起稳定计算是基坑支护结构设计工程中必不可少的设计内容。

2、深基坑的时空效应

深基坑开挖后，基坑四周及基底将失去原有的平衡，根据以往施工经验及实际测量的数据表明：基坑周边会随着时间不断向基坑内侧倾斜，其倾斜规律是沿着水平位移方向呈现中间大两边小。深基坑长边方向的中间部位往往是基坑边坡发生失稳现象的常见位置，这表现了深基坑开挖是空间与时间的问题，与空间和时间的联系密切相关，这就是深基坑工程的时空效应。通过时空效应理论的分析计算，按照分层、分步、对称、平衡及限时的原则确定开挖与支撑的施工工序。深基坑开挖工程运用时空效应施工，可提升现场施工生产效率，在一定程度上缩短了施工时间，节省施工成本，提高经济效益。

1、深基坑边坡止水控制

根据深基坑所在场地工程、水文地质等条件影响，深基坑开挖的方式也不相同，在地下水位较低或无地下水地区，开挖深度至少达6 m，在地下水位较高及沿海地区，开挖深度不应超过3 m，否则会造成塌方，因此，地下水控制是深基坑开挖施工中的一个难点。

在深基坑施工前，应根据地质、设计等相关部门提供的基坑场地资料，深入了解深基坑周边的环境及地质情况，并分析产生地下水的因素，若深基坑周边有其他建（构）筑物，首先考虑的降水原则是把地下水堵在基坑开挖面以外，然后通过抽水、排水的方式进行降水，避免深基坑四周水土流失严重，致使建（构）筑物不均匀沉降，严重时甚至会发生坑底管涌现象，在一定程度上降低施工进度，拖延施工时间，造成成本升高。目前，止水帷幕是高水位及沿海地区深基坑支护中经常使用的止水方法，常见种类有压浆止水帷幕、深层水泥搅拌桩止水帷幕，旋喷桩止水帷幕。采用深层水泥搅拌桩止水帷幕施工时，首先要收集相关技术资料，在施工前确定水泥浆料的配合比、泵送时间、搅拌速度和复搅深度等。确保深层水泥搅拌桩成桩的质量，若成桩质量较差，开挖后基坑周边将会出现渗水、漏水的现象。此时无论采用何种方法进行处理，都会延误工期、增加造价。因此，深层水泥搅拌桩施工时要考虑以下几点。

（1）确保成桩质量。首先采用合理的水泥浆料配合比，根据设计配合比拌制水泥浆，控制搅拌时间、使浆料均匀结合，保证输送浆料连续进行，不得产生离析现象。

（2）保证桩的有效搭接长度，搭接区域要密实，防止空洞、蜂窝及桩头开裂的现象发生。

（3）做好施工技术交底，不得在支护结构上随意开孔，否则会破坏支护结构，影响止水效果，造成地下水渗漏到基坑的现象。

2、深基坑施工监测

深基坑施工场地周围若有建（构）筑物，这些建（构）筑物相当于基坑边坡的堆载，在基坑开挖后，不仅会引起四周土体的位移及变形，同时还会破坏其自身的结构。然而，当前基坑的支护设计及施工方法正逐步成熟，基坑周圈土体变形及位移的计算方式还有待研究，因此，只能通过监测方式来指导基坑开挖与支护工作，及时解决基坑开挖与支护施工中出现的问题，保证整个基坑工程的安全施工，保证人员及财产安全。

深基坑施工监测的主要方式是安排专业施工测量人员对基坑施工现场及毗邻建（构）筑物进行监测，根据基坑开挖施工中所监测的实测资料，对比勘察与设计的监测资料，全方面掌握基坑土体位移变化的方向及频率，根据预警分析表，预测接下来工作的方向，做到随时可以预报施工中可能出现的各种险情。位移变化超过设定的预警值时，可立刻采取相应的解决措施，避免变形进一步加剧，为深基坑工程提供安全技术保障。在进行深基坑施工监测时应做好以下内容的测量：支护结构及其空隙内压力；监控点高程与平面位移；支护结构沉降和裂缝；支护结构与被支护的土体内侧向位移；基坑坑底部位凸起位置；相邻基坑中建筑物与管线变形情况；地下水位的变化情况等。一般来说，深基坑施工监测具有以下特点。

（1）时效性。深基坑施工监测一般会配合降水和开挖施工工序，具有鲜明的时间效应。而对于普通的工程测量来说没有明显的时间效应，深基坑施工监测的结果通常随时间而变化，不同时间的监测结果都存有差异，因此一日以前或几小时前的测量结果都会失去直接意义，所以深基坑施工中监测需随时进行，一般是每天测量1次，如果在测量对象变化异常时期，则每天测量数次。

（2）等精度。通常来说，深基坑施工监测一般只要求测量基坑周边变化的相对值，对绝对值的测量没有要求。通常普通测量要求在地面上对被监测的建（构）筑物进行定位，这是一个绝对值坐标的测量，而在监测深基坑边坡变形及位移的测量中，仅要求测量边坡相对于原来基准点的位置即可，而可能完全不需要知道基坑边坡原来的位置（坐标、高程）。由于这个鲜明的特点，使得深基坑施工监测有其自身规律。因此，深基坑施工监测工作中应尽可能做到等精度。在相同的位置使用相同的仪器，由同一观测者按同一施工测量方案进行施测。

随着我国经济水平的不断提升，越来越多的高层建筑及地下建筑得以发展，对深基坑工程的施工质量和施工安全也提出了更高的要求。而深基坑工程是整个建筑工程必不可少的环节，对于地产及施工企业来说，应引起足够的重视。对于建筑人员来说，合理应用深基坑的支护设计与施工技术，是保证深基坑工程乃至整个建筑工程顺利施工的前提，也是推动建筑行业稳定发展的重要保障。

摘自《建筑工人》2020年3月，作者：陈朋