[科普中國]-基坑支護結(jié)構(gòu)

基坑支護，是為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護措施。

中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012對基坑支護的定義如下：為保護地下主體結(jié)構(gòu)施工和基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑采用的臨時性支擋、加固、保護與地下水控制的措施。

概述基坑開挖是否采用支護結(jié)構(gòu)，采用何種支護結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)基坑周邊環(huán)境、地下結(jié)構(gòu)的條件、基坑開挖深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、施工條件、施工季節(jié)、地區(qū)工程經(jīng)驗等通過經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境綜合分析比較確定。

基坑支護結(jié)構(gòu)體系一般包括兩個部分，即擋土結(jié)構(gòu)和降水止水體系。樁、墻式支護結(jié)構(gòu)常采用鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、柱列式灌注樁、地下連續(xù)墻等。根據(jù)土質(zhì)條件及基坑規(guī)模，可以設(shè)計成懸臂式、內(nèi)支撐式或錨拉式。重力式支護結(jié)構(gòu)多采用水泥土攪拌樁擋墻、土釘墻等。當(dāng)支護結(jié)構(gòu)不能起到止水作用時，可同時設(shè)置止水帷幕或采用坑外降水，以達到控制地下水的目的，使基坑土方工程可在干作業(yè)條件下開挖。1

基坑支護結(jié)構(gòu)的分類1．樁、墻式支護結(jié)構(gòu)

柱列樁、板樁、地下連續(xù)墻等均屬此類，支護樁、墻插入坑底土中一定深度r一般插入至較堅硬土層)，上部懸臂或設(shè)置錨撐體系，形成一梁式錨、撐受力構(gòu)件。其結(jié)構(gòu)計算簡圖，可將支護樁、墻簡化成在土壓力作用下的一靜定梁或超靜定梁，或按插入土中的豎向彈性地基梁求解。

此類支護結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，適用性強，易于控制支護結(jié)構(gòu)變形，尤其適用于開挖深度較大的深基坑，并能適應(yīng)各種復(fù)雜的地質(zhì)條件，設(shè)計計算理論較為成熟，各地區(qū)的工程經(jīng)驗也較多，是深基坑工程中經(jīng)常采用的主要結(jié)構(gòu)形式。

2．實體重力式支護結(jié)構(gòu)

水泥土攪拌樁擋墻、高壓旋噴樁擋墻等類似重力式擋墻。此類支護結(jié)構(gòu)截面尺寸較大，依靠實體墻身的重力起擋土作用。墻身也可設(shè)計成格構(gòu)式或階梯形等多種形式，無錨拉或內(nèi)支撐系統(tǒng)，土方開挖施工方便。墻身主要承受壓力，一般不承受拉力，按重力式擋墻的設(shè)計原則計算。土質(zhì)條件較差時，基坑開挖深度不宜過大。其適用于小型基坑工程。土質(zhì)條件較好時，水泥土攪拌工藝使用受限制。各地已有大量應(yīng)用實體重力式支護結(jié)構(gòu)的工程經(jīng)驗。

3．組合式支護結(jié)構(gòu)

按場地、地質(zhì)及環(huán)境條件的不同，尚可采用多種形式組合的支護結(jié)構(gòu)，例如樁、墻式支護結(jié)構(gòu)與土釘墻或重力式支護結(jié)構(gòu)結(jié)合，以及與巖石錨桿組合而形成組合式支護結(jié)構(gòu)。1

工程特點(1)基坑支護工程是個臨時工程，設(shè)計的安全儲備相對可以小些，但又與地區(qū)性有關(guān)。不同區(qū)域地質(zhì)條件其特點也不相同?；又ёo工程又是巖土工程、結(jié)構(gòu)工程以及施工技術(shù)互相交叉的學(xué)科，是多種復(fù)雜因素交互影響的系統(tǒng)工程，是理論上尚待發(fā)展的綜合技術(shù)學(xué)科。

(2)由于基坑支護工程造價高，開工數(shù)量多，是各施工單位爭奪的重點，又由于技術(shù)復(fù)雜，涉及范圍廣，變化因素多，事故頻繁，是建筑工程中最具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)上的難點，同時也是降低工程造價，確保工程質(zhì)量的重點。

(3)基坑支護工程正向大深度、大面積方向發(fā)展，有的長度和寬度均超過百余米，深度超過20余米。工程規(guī)模日益增大。

(4)巖土性質(zhì)千變?nèi)f化，地質(zhì)埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性、不均勻性，往往造成勘察所得的數(shù)據(jù)離散性很大，難以代表土層的總體情況，并且精確度較低，給基坑支護工程的設(shè)計和施工增加了難度。

(5)在軟土、高地下水位及其他復(fù)雜場地條件下開挖基坑，很容易產(chǎn)生土體滑移、基坑失穩(wěn)、樁體變位、坑底隆起、支擋結(jié)構(gòu)嚴(yán)重漏水、流土以致破損等病害，對周邊建筑物、地下構(gòu)筑物及管線的安全造成很大威脅。

(6)工程實踐證明，要做好基坑支護工程，必須包括整個開挖支護的全過程，它包括勘察、設(shè)計、施工和監(jiān)測工作等整個系列，因而強調(diào)要精心做好每個環(huán)節(jié)的工作。

(7)隨著舊城改造的推進，各城市的主要高層、超高層建筑大都集中在建筑密度大、人口密集、交通擁擠的狹小場地中，基坑支護工程施工的條件均很差。鄰近常有必須保護的永久性建筑和市政公用設(shè)施，不能放坡開挖，對基坑穩(wěn)定和位移控制的要求很嚴(yán)。

(8)基坑支護工程包含擋土、支護、防水、降水、挖土等許多緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)，其中的某一環(huán)節(jié)失效將會導(dǎo)致整個工程的失敗。

(9)相鄰場地的基坑施工，如打樁、降水、挖土等各項施工環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生相互影響與制約，增加事故誘發(fā)因素。

(10)在支護工程設(shè)計中應(yīng)包括支護體系選型、圍護結(jié)構(gòu)的承載力、變形計算、場地內(nèi)外土體穩(wěn)定性、降水要求、挖土要求、監(jiān)測內(nèi)容等，應(yīng)注意避免“工況”和計算內(nèi)容之間可能出現(xiàn)的“漏項”，從而導(dǎo)致基坑失誤。在施工過程中，尤其在軟土地區(qū)中施工時，應(yīng)該認(rèn)真研究合理安排好挖土的方法，以及支撐與挖土的配合，將會顯著地減少基坑變形和基坑支護事故的發(fā)生。

(11)基坑支護工程造價較高，但又是臨時性工程，一般不愿投入較多資金?？墒?，一旦出現(xiàn)事故，處理十分困難，造成的經(jīng)濟損失和社會影響往往十分嚴(yán)重。

(12)基坑支護工程施工周期長，從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程，常需經(jīng)歷多次降雨、周邊堆載、振動、施工不當(dāng)?shù)仍S多不利條件，其安全度的隨機性較大，事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

曹慧慧 - 副教授 - 中國礦業(yè)大學(xué)