浅谈城市深基坑工程支护方案选型

浅谈城市深基坑工程支护方案选型

卫瑾

（中国二十冶集团有限公司，上海201999）

[摘要]本文总结工程经验发现，通过优化城市深基坑支护选型，并加强深基坑临近建筑物监测，可以有效保证城市深基坑施工安全。

[关键词]城市；深基坑；支护；方案；选型

1研究背景

随着城市土地的日益紧张，开发地下空间变得越来越重要，基坑支护的要求也越加严格，但基坑支护作为临时工程往往不受建设、施工等各方的重视。在选择支护方案时大多是按照以往经验或者专家的意见来选取，更多的是考虑经济因素，最后所采取的方案往往是花费最少的[1]。然而由于基坑内工程量大，施工工期长，施工前不可预见的风险多，在工程施工过程中，基坑坍塌带事故时有发生[2]。基坑事故轻则带来经济损失，重则会造成人员伤亡。根据国家规定：基坑超过5m的工程就可以认为是危大工程。基坑支护是一个系统工程，不单单要考虑经济问题，更要考虑工艺、技术、管理、环境、水文等问题，还要系统考虑很多影响因素。例如首先我们要考虑应用的技术在施工区是否可行，其次考虑安全性、再考虑施工场地、当地气候、地下水位、周围环境、地质条件、开挖深度、工程费用、工期等，因此支护工程是一个理论与实践结合性较强的系统工程[3]。

2基坑支护常见主要类型

在选取基坑支护形式时，通常要考虑当地的水文地质条件、基坑周围的环境、地上地下管线、拟选基坑支护方式的优缺点，然后在通过各种计算软件进行数值模拟，以验证拟选方案是否符合支护要求。综上所述基坑支护形式的选择工作是十分关键的，合理的基坑支护形式不仅可以保证基坑以及周围环境的安全，也能节省建设资金。

2.1 基坑放坡

无支护放坡开挖基坑是所有的基坑开挖形式中最为经济的，但其所需要的空间是最大的。在满足使用及安全的前提下，可以作为首选支护方案，一般适用于5m以内的基坑。无支护放坡开挖可以单独采用，也可以与其他支护形式联合使用，一般适用于土质较好，基坑深度范围内无地下水的条件下使用。优点是费用较低，缺点是基坑开挖平面面积较大，回填土方量亦较大，在自然或人为所造成的水浸润边坡等情况下容易造成基坑边坡坍塌。

2.2 土钉墙支护

土钉墙是由“土钉”和“墙”两部分组成的，土钉即放置于土内的细长杆件，是该支护形式的主要受力原件。土钉墙的墙体一般是由钢筋网片、加强筋或垫板和喷射混凝土面层构成的，钢筋网片覆盖于土体表面，钢筋网片与土钉之间由加强筋或垫板连接，压缩空气将水泥、碎石、水的混合物喷射到钢筋网片上将之覆盖。

2.3 深层搅拌桩

通过特制的钻头钻入地下并达到设计要求后喷射出水泥，在钻头进行旋转上提时均匀搅拌水泥和土，从而将土进行加固。一般通过机械将地下原状土与水泥强行进行搅拌，形成连续的水泥土桩，加固深度可以达到30m。该方法可以增加原状土的重度，提高无侧限抗压强度并降低原状土的含水量和孔隙比，从而在一定程度上起到隔水的作用。该支护方式基本为机械化作业，操作较为简便且效率高，施工速度快成本较低，施工基本不会产生震动、噪声和污水。施工中对施工区域周围的原状土扰动小，故原状土侧移较小，对周围环境影响较小。

2.4 钢板桩支护

钢板桩是一种靠锁扣等相互连接咬合，形成连续的钢板墙，该种支护方式具有强度高、轻便、施工速度快、环保、可循环利用等优点。钢板桩支护结构由型钢板板和内支撑或者锚拉体系构成，该种支护方式在基坑回填完成后可以拔除。在设计选定钢板桩型号后，再根据现场地质条件、周围环境要求后选择合适的施工机械。因各种施工机械所适合的地质条件、设备规模、施工噪声、施工震动、施工速度、费用、所使用的动力和所使用的工程规模均不相同，故选择合适的施工机械是非常重要的。常用的打桩机械主要有种：冲击式、震动式、压入式。冲击式打桩机的力量大、机动灵活、速度可调节、施工较为便捷，但噪声较大、震动也较大。震动式打桩设备简单、噪声较小但震动较大，贯入能量和施工速度都一般。压入式打桩机不适合硬土层但几乎没有噪声和振动，缺点是费用较高、机械设备体积大。

2.5 钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是指利用钻孔机在基坑周围成孔并浇筑混凝土，进而形成排桩，用以抵抗边坡水、土压力，根据土质及地下水位的不同可采用干作业或湿作业成孔。干作业成孔一般适用于黏土、沙土等，一般成孔深度在地下水位以上。其具有机械简单、成孔可靠、效率较高、质量易保证、耗用钢材较少等特点。湿作业成孔是指在孔内灌入泥浆用以平衡水、土压力并形成护壁、防止塌孔、冷却钻头的作用，泥浆通过泥浆泵循环携带出钻孔中产生的泥渣。如用于浅基坑中可以采用单排悬臂，如用于深基坑中可以采用双排桩或者与其他支护形式联合使用，例如内支撑、锚杆等。

3城市深基坑支护选型

3.1 确定支护方案评价指标

为科学合理地确定支护方案评价体系，确定影响支护方案的主要因素，通过查阅相关资料确定出如下五点一级影响要素：技术可行性、安全性、经济性、环境影响性、工期可行性，然后再对五点影响因素进行细分，划分出十三点二级影响因素。通过调查表的方式咨询支护方面的专家，确定一级影响因素和二级影响因素的分值。在获得调查表后对调查表进行归一化处理，最终获得每一种影响因素的权重。

3.2 支护方案选型

采用层次分析法，结合各种支护方式的优缺点等，构建分析模型。层次分析法分为四层，目标层、总依据层、分依据层和方案层，其中总依据层、分依据层和综合模糊评价的权重全部来自基坑支护专家，本文选取的专家均在基坑支护领域具有较高的学术水平和丰富的施工经验。对支护方案的评价指标做出如下约定：评价指标分为高度适用、中度适用、适用、不适用四个层级。在统筹考虑所有影响因素后得出施工区域所适合的基坑支护形式。

3.3 综合评价

针对特定土质、开挖深度和周边环境等，首先要确认在施工条件下，所选基坑支护方案在理论上是可行的。施工过程中要对监测数据进行分析，验证基坑支护方案在施工及使用期间的安全性。例如，拟建区域周边环境是否复杂，施工作业面是否较小，周围是否有重要建筑物。支护方案较其他支护方案相比是否费用最低，地面积如何。能否降低施工费用，减小施工面积，在一定程度上减少施工费用，降低施工给环境带来的影响等。

4深基坑临近建筑物监测

4.1 基准点及监测点布置

基准点本身可能会受施工影响产生变动，为了保证测量精度，应在每次变形观测时对基准点准确位置进行重新测量；监测点应位于质地坚硬、密实、稳固地点或稳定的建筑物上，便于寻找、保存和引测。

4.2 监测频率

本次邻近建筑物沉降监测应与施工作业同时展开，直至地下工程完成。根据现场施工进度与相关国家规范要求，最终确定在基坑开挖过程中建筑物观测频率为2日1次。若建筑累计沉降量已达报警值，建筑沉降变化速率较快，建筑地坪突发开裂等情况，应将监测频率变更为1日1次或1日2次。

4.3 监测报警

由沉降累计变化量和变化速率两个值共同决定在观测环节中的报警值。监测报警值为建筑累计沉降量35mm、变化速率3mm/d，当监测数据超过报警值的70%时应及时上报进行评估。

5结语

总结工程经验发现，通过优化城市深基坑支护选型，并加强深基坑临近建筑物监测，可以有效保证城市深基坑施工安全。

参考文献：

[1]李本贵. 探析深基坑支护与降水施工技术的应用[J]. 山东工业技术, 2018(2): 1.

[2]林海涛. 浅析一起基坑坍塌事故[J]. 建筑安全, 2006, 21(4): 12-14.

[3]孙国梁, 宋文智, 洪陈超. 超厚高透水性砂层城市深基坑施工技术[J]. 施工技术, 2020, (S1): 6.

作者简介

1. 卫瑾，中国二十冶集团有限公司，本科，工程师，上海市宝山区盘古路777号，201999

E-mail: 645619783@qq.com

1