深基坑支护技术的现状与发展

深基坑支护技术的现状与发展摘要：深基坑工程支护技术是特殊土质道路施工过程中常常遇见的工程，虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些技术达到了国际水平，但仍存在一些问题需进一步研究或提高，以适应现代化经济建设的需要。.本文通过对深基坑支护类型的总结，提出了深基坑工程支护技术当前存在的一些问题，并对支护技术的发展趋势进行了展望。关键词：深基坑工程，支护类型，施工基坑工程是一个古老而具有时代特点的岩土工程课题，放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。事实上，人类土木工程的频繁活动促进了基坑工程的发展。20世纪90年代以来，在我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑如雨后春笋般迅速发展，促进了建筑科学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展[1]。为了保证建筑物的稳定性，建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。建筑高度越高，其埋置深度也就越深，对基坑工程的要求越来越高，随之出现的问题也越来越多，这给建筑施工、特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。一、深基坑工程的主要内容1）岩土工程勘察与工程调查。确定岩土参数与地下水参数；测定邻近建筑物、周围地下埋设物（管道、电缆、光缆等）、城市道路等工程设施的工作现状，并对其随地层位移的限值作出分析。2）支护结构设计。包括挡土墙围护结构（如连续墙、柱列式灌注桩挡墙）、支承体系（如内支撑、锚杆）以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合，需要考虑的主要依据有：当地经验，土体和地下水状况，四周环境安全所允许的地层变形限值，可提供的施工设施与施工场地，工期与造价等。3）基坑开挖与支护的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。4）地层位移预测与周边工程保护。地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化，也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值，应修改支护结构设计与施工方案，必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。5）施工现场量测与监控。根据监测的数据和信息，必要时进行反馈设计，用信息化来指导下一步的施工。二、深基坑支护的类型各种建筑物与地下管线都要开挖基坑，一些基坑可直接开挖或放坡开挖，但当基坑深度较深，周围场地又不宽时，一般都采用基坑支护，过去支护比较简单，也就是钢板桩加井点降水，一般能满足基坑安全施工，而对于深基坑已不能满足要求，近几年来随着基坑深度和体量的增大，支护技术也有了较大进展，按功能分常用的有以下一些[2]：1）挡土系统：常用的有钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、地下连续墙。其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡坑外土压力。2）挡水系统：常用的有深层水泥搅拌桩、旋喷桩、压密注浆、地下连续墙、锁口钢板桩。其功能是阻挡抗外渗水。3）支撑系统：常用的有钢管与型钢内支撑、钢筋混凝土内支撑、钢与钢筋混凝土组合支撑。其功能是支承围护结构侧力与限制围护结构位移。常见的深基坑支护类型主要有以下几种：2.1钢板桩支护钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成，把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙，被广泛应用于挡土和挡水。目前钢板桩常用的截面形式有U形、Z形和直腹板型。钢板桩由于施工简单而应用较广。但是钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动，对周围环境影响很大，因此在人口密集、建筑密度很大的地区，其使用常常会受到限制。而且钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大，所以当基坑支护深度大于7m时，不宜采用。同时由于钢板桩在地下室施工结束后需要拔出，因此应考虑拔出时对周围地基土和地表土的影响。俭2.杯2凯深层搅拌租支护缓深层搅拌冶支护是利分用水泥作码为固化剂窜，采用机穗械搅拌，牢将固化剂闸和软土剂煤强制拌和默，使固化拾剂和软土催剂之间产氏生一系列疫物理化学他反应而逐票步硬化，弊形成具有低整体性、谨水稳定性削和一定强谦度的水泥凉土桩墙，跳作为支护另结构。适靠用于淤泥炉、淤泥质顷土、粘土拖、粉质粘诸土、粉土盆、素填土饿等土层，瘦基坑开挖知深度不宜令大监于览6把m光。对有机彩质土、泥岔炭质土，雾宜通过试球验确定。父2.3屯染排桩支护经排桩支护渡是指柱列你式间隔布制置钢筋混雹凝土挖孔注、钻（冲夸）孔灌注疏桩作为主土要挡土结暮构的一种赖支护形式茄。柱列式僚间隔布置趴包括桩与巡桩之间有悔一定净距铺的疏排布镜置形式和露桩与桩相乓切的密排纯布置形式陡。柱列式术灌注桩作荷为挡土围独护结构有盼很好的刚道度，但各惜桩之间的胃联系差必廊须在桩顶俱浇注较大奸截面的钢悄筋混凝土致帽梁加以卸可靠联接府。为了防父止地下水察并夹带土绣体颗粒从某桩间孔隙饿流入（渗危入）坑内革，应同时羽在桩间或本桩背采用晚高压注浆今，设置深色层搅拌桩售、旋喷桩举等措施，春或在桩后赶专门构筑紧防水帷幕靠。灌注桩倍施工简便蝇，可用机材械钻（冲劲）孔或人鸡工挖孔，诱施工中不勤需要大型博机械，且习无打入桩荒的噪声、纠振动和挤旗压周围土仁体带来的餐危害，成酒本较地下管连续墙低奸。同时，坚灌注桩围神护结构在监建筑主体纠结构外墙膀设计时也映可视为外陆墙中的一催部分参与储受力（承乡受侧压）著，这时在庭桩与主体段之间通常江不设拉结竟筋，并用页防水层隔戚开。排桩载支护可分此为悬臂式拘和支锚式呆，而支锚闭式又分单声点支锚和凶多点支锚惊。大多数闪情况下，锹悬臂式柱叙列桩适用蝴于三级基叛坑，支锚巧式柱列桩赖适合于一歼、二级基内坑工程。臭一般来说忍，当基坑毫深悄h=8m讲~14末m架，周围环孩境要求不看十分严格煮时，多考谨虑采用排疤桩支护。吉柱列式灌的注桩的工躬作比较可痰靠，但要珠重视帽梁长的整体拉亭结作用，后在基坑边更角处，帽槐梁应连续搏交圈。当茂要求灌注欺桩围护结寺构起到抗恼水防渗作墓用时，必垮须做好桩纱间和桩背悲的深层防顾水搅拌桩气或旋喷桩债（一般的统钻孔压密咐注浆法不历易保证止身水，曾引氧发多起重悟大事故）缸。当周围蚂环境保护父要求严格旧时，为减迫少排桩的迷变形，在护软土地区砌有时对基败坑底沿灌净注桩周边滑或部分区勤域，用水柱泥搅拌桩况或注浆进涉行被动区汗加固，以袍提高被动骑区的抗力蜻，减少支蛛护结构的衔变形。槽2.盲4局地下连续艺墙让地下连续按墙具有整蛾体刚度大益的特点和搭良好的止敲水防渗效沾果，适用例于地下水该位以下的础软粘土和司砂土等多看种地层条觉件和复杂牛的施工环补境，尤其态是基坑底控面以下有讯深层软土零需将墙体秤插入很深柏的情况，即因此在国破内外的地蛙下工程中尾得到广泛惕的应用。两并且随着恶技术的发盼展和施工鞋方法及机隔械的改进渗，地下连哄续墙发展质到既是基悲坑施工时草的挡土围终护结构，他又是拟建简主体结构舌的侧墙，源如支撑得畅当，且配符合正确的缩施工方法叔和措施，聚可较好地呆控制软土阻地层的变比形。在基蛋坑深（一市般敲h>10剧m帅）、周围爹环境保护满要求高的满工程中，纸经技术经着济比较后涉多采用此叨技术。但妨是地下连猎续墙在坚列硬土体中济开挖成槽要会有较大炎困难，尤棚其是遇到雨岩层需要招特殊的成汇槽机具，硬施工费用仆较高。在觉施工中泥黄浆污染施叫工现场，收造成场地矩泥泞不堪出。目前采仁用的逆作炒法施工使拥得两墙合傻一，即施羽工时用作叨围护结构采，同时又远是地下结路构的外墙仿。逆作法存施工一般葛用在城市浑建筑高层罩时，周围僚施工环境梢比较恶劣配，场地四赵周邻近建聚筑物、道贯路和地下歪管线不能霉因任何施兼工原因而爹遭到破坏愿，为此在稻基坑施工汤时，通过青发挥地下锡结构本身暴对坑壁产暂生支护作切用的能力预（即利用嫂地下结构倡自身的桩莫、柱、梁棒、板作为粮支撑，同杂时可省去乌内部支撑燕体系），蜻减少支护易结构变形终，降低造额价并缩短足工期，是示推广应用默的新技术国之一。除肃现场浇筑瓶的地下连跨续墙外，克我国还进会行了预制靠装配式地害下连续墙懒和预应力头地下连续棵墙的研究侧和试用。死预制装配尚式地下连压续墙墙面更光滑，由毙于配筋合汇理可使墙艺厚减薄并晃加快施工搞速度。而闷预应力地矛下连续墙更则可提高拣围护墙的早刚度哭达录30秧%脏以上，可馆减薄墙厚晨，减少内林支撑数量拉，由于曲调线布筋张广拉后产生安反拱作用肢，灰可减少围虚护结构变甚形，消除畏裂缝，从榆而提高抗满渗性。这协两种方法看已经在工导程中试用损，并取得奔较好的社薯会效益和玉经济效益辅。蝇2.5峰员土钉支护皇土钉支护剂是用于土榨体开挖和朵边坡稳定饮的一种新许的挡土技改术，由于想经济、可岔靠且施工态快速简便奔，已在我顾国得到迅砍速推广和姻应用。土兔钉支护的宣使用要求铸土体具有弃临时自稳脑能力，以谎便给出一胳定时间施叮工土钉墙脖，因此对肚土钉墙适蔬用的地质昌条件应加驳以限制。铜《建筑基奥坑支护技芳术规程品（兔JGJ1愉2021虫99冲9苍）》规定不了土钉墙偶适用于二圣、三级基咳坑、非软压土场地、逃基坑深度谋不宜大窑于万12偷m到。土钉墙蛮支护施工劝速度快、坡用料省、秆造价低，辫与其他桩步墙支护相敌比，工期波可缩绣短般50缩%腥以上，节忽约造通价驻60秆%专左右；而冬且土钉支到护可以紧玩贴已有建策筑物施工命，从而省茶出桩体或雷墙体所占各用的地面肠。但从许睛多工程经钓验看，土仆钉墙的破婚坏几乎均虏是由于水走的作用，窜水使土钉梁墙产生软霜化，引起曲整体或局守部破坏，岗因此规定莲采用土钉粗墙工程必网须做好降镇水，且其垒不宜作为堵挡水结构意。酱肢土钉是用味来加固现保场原位土诱体的细长饶杆件。通它常采用钻坟孔，放入骄变形钢筋犯并沿孔全等长注浆的形方法做成奖、它依靠臭与土体之捞间的粘结糕力或摩擦琴力，在土委体发生变两形时被动妖承受拉力割作用。它棍由密集的葬土钉群、巨被加固的裹土体、喷榜射混凝土津面层形成约支护体系赶。由于随盟挖随支，嘉能有效地那保持土体宽强度，减念少土体的晶扰动愉。摸2臣0泽世瓣纪悟9斗0舱年代以后叛，土钉墙卫技术开始旧应用于东讨南沿海一雄带，但该棍地区地质纵条件属于不以淤泥及督淤泥质土宿为主的软画土带，为冷适应这一勒特性，发报展了复合进土钉支护脆技术。加镇筋水泥土脉墙是在水琴泥土桩中饭插汗入息H羡形钢（拉弟森板桩、臭钢管等）泽组成的。肾由宏H辈形钢承受盯侧向荷载赢，而水泥粉土则具有扛良好的抗冒渗性能，才因此加筋歼水泥土墙绕具有良好跪的挡土和分止水抗渗懂效应。水屡泥土桩以和派H云形钢的组撕成形式一巾般戒有论2早种，而且颗水泥土桩海中插擦入陈H多形钢，设务置支撑也炼十分方便利。施工时症为懒使愤H密形钢可凭乔借自重顺四利下沉至浅指定标高惹，水泥土汪桩施工一沃般采用三满轴型全深诚搅拌的深虏层搅拌机昼，且需提秧高水泥掺秋入比。该去技术在上荐海、江苏弟、浙江一肉带已推广叼应用。哀软胆另外还有此锚杆或喷胞锚支护、编拱圈支护裁和逆作法彻支护等。康三、存在揭的常见问镰题案深基坑工搂程支护技棒术虽已在澡全国不同凯地区、不莫同的地质取条件下取贤得了不少董成功的经甲验，甚至丝在一些达沸到国际水踢平，但仍墨存在一些匠问题需进今一步研究园或提高，掩以适应现倦代化经济慌建设的需贴要。深基慕坑工程支温护施工过摄程中常常迫存在的问跪题主要有弱以下几种厅：氧3.腔1削土层开挖毛和边坡支仆护不配套瓦[3]那常见支护进施工滞后根于土方施涝工很长一嫩段时间，萍而不得不劈采取二次揭回填或搭家设架子来他完成支护蜜施工一般减来说，土备方开挖技箩术含量相柿对较低，临工序简单删，组织管倒理容易。草而挡土支晋护的技术奥含量高，勇工序较多制且复杂，训施工组织侄和管理都诉较土方开绸挖复杂。雕所以在施万工过程中金，大型工含程均是由炼专业施工哑队来分别待完成土方健和挡土支苍付工作，渣而且绝大绑部分都是唐两个平行汁的合同。咱这样在施哗工过程中育协调管理膨的难度大荣，土方施落工单位抢盛进度，拖喜工期，开嗽挖顺序较音乱，特别疼是雨期施敬工，甚至钞不顾挡土慰支护施工帖所需工作傲面，留给珍支护施工该的操作面扶几乎是无桂法操作，晶时间上也茫无法完成吧支护工作允，以致使术支护施工夜滞后于土狠方施工，斥因支护施桶工无操作金平台完成翼钻孔、注誓浆、布网废和喷射砼漂等工作，陡而不得不妄用土方回侄填或搭设赌架子来设逆置操作平株台来完成罪施工。这结样不但难组于保证进私度，也难赴于保证工丧程质量，赚甚至发生霞安全事故柴，留下质担量隐患。将3.每2狮边坡修理蝶达不到设段计、规范蓝要求项常存在超志挖和欠挖钓现象一般弊深基础在什开挖时均古使用机械礼开挖、人焦工简单修咽坡后即开毙始挡土支拦护的砼初赢喷工序。磁而在实际弯开挖时，震由于施工已管理人员必不到位，香技术交底叼不充分，黎分层分段罗开挖高度伍不一，挖姿机械操作假手的操作具水平等因本素的影响千，使机械豆开挖后的售边坡表面壮平整度，索顺直度极剪不规则，出而人工修梢理时不可堤能深度挖帜掘，只能弟就机挖表开面作平整涉度修整，溪在没有严窄格检查验裕收就开始乘初喷，故欧出现挡土河支付后出炊现超挖和口欠挖现象凳。精3.应3洲成孔注浆林不到位、委土钉或锚谋杆受力达深不到设计侮要求恋深基坑支疲护所用土爬钉或锚杆杰钻孔直般舰为斜100~州15筑0匆的钻杆成山孔，孔深锣少则五、钉六米，深泄则十几米杰，甚至二犬十多米，插钻孔所穿凉过的土层寨质量也各避不相同，莲钻孔如果陷不认真研思究土体情搅况，往往老造成出渣茂不尽，残批渣沉积而楼影响注浆偿，有的甚词至成孔困昆难、孔洞驼坍塌，无匹法插筋和漂注浆。再朴者注浆时粱配料随意梢性大、注翼浆管不插宗到位、注老浆压力不期够等而造针成注浆长泳度不足、邻充盈度不摘够，而使优土钉或锚筝杆的抗拔辆力达不到蚂设计要求茫，影响工猾程质量，授甚至要做氏再次处理歉。痕3.首4择喷射砼厚笔度不够、辟强度达不嚷到设计要刚求恶目前建筑施工程基坑屡支护喷射页砼常用的添是干拌法蹦喷射砼设栗备毕[4]测，其主要哪特点是设何备简单、降体积小，吸输送距离掀长，速凝得剂可在进耗入喷射机被前加入，坟操作方便握，可连续闭喷射施工悲。虽然干陷喷法设备盗操作简单雄方便，但划由于操作见手的水平峡不同，操钢作方法和笑检优查控制等耕手段不全挡，混凝土敲回弹严重狱，再加上占原材料质努量控制不碗严、配料谦不准、养博护不到位酷等因素，衔往往造成证喷后砼的助厚度不够纽、砼强度拉达不到设业计要求。随3.玩5始施工过程古与设计的薄差异太大他扯缩深层搅拌与桩的水泥证掺量常常适不足，影漠响水泥土星的支护强好度。我们仅发现在同世样做法的守支垒护，发生阿水泥土裂慕缝，有时赔不是在受窝力最大的例地段，检篮查下来，威往往是强摊度不足，犁地面施工乎堆载在局欺部位置往华往要大大株高于设计始允许荷载曲。施工质进量与偷工开减料的现沾象也并不飘少见。基费坑挖土是冻支护受力叉与变形显邮著增加的乎过程，设妇计中常常县对挖土程灰序有所要押求来减少谷支护变苍形，并进晒行图纸交妄底，而实闪际施工中校土方老板抓往往不管话这些框框槐，抢进度岩，图局部想效益。纠3.脏6故设计与实放际情况差舰异较大停享鲁深基坑支扛护由于其兆土压力与裤传统理论患的挡土墙玉土压力有寄所不同，希在目前没刘有完善的席土压客力理论指辱导下，通检常仍沿用宿传统理论症计算，因棉此有误差顾是正常的疗，许多学惹者对此进扮行了许多感研究，在雷传统理论战土压力计诱算的基础绞上结合必卷要的经验幸修正可以骄达到实用燥要求。问哭题是对这设样一个极马为复杂的富课题，脱批离实际工余程情况，辩往往会造暮成过量变耕形的后果共。如某些叙设计、不骑考虑地质寒条件、地恋面荷载的抽差异，照炉搬照套相稠同坑深的赖支护设计释。必须根轿据实际地添面可能发应生的荷载鸡，包括建竟筑堆载、农载重汽车言、临时设换施和附近他住宅建筑迷等的影响竭，比较正雪确地估计影支护结构浙上的侧压倍力。批3.白7抄工程监理炸不到位赵梅会按规定高千层建筑、蜓重大市政底等的深基能坑是必须誓实行工程屈监理的，度大多数事秩故工程都岭没有丧按规定实尝施工程监眠理，或者盐虽有监理血而工作不让到位，只脆管场内工摔程，不管助场外影响嚷，实行包烛括设计在良内的全过疼程监理的仔就更少。捏客观地说粘深基坑工洞程监理要胃求监理人龙员具有较匙高业务水宏平，在我臣国现阶段体主要就只确是监控支构护结构工顶程质量、乡工期、进影度，而对军于设计监敞理与对住见宅及周边纲环境的监评控尚有一贷定差距，讯巫待完善匪与提高。败3.缎8天施工监测距不重视刮蛇鲁主要是建精设单位为彼省钱不要撑求施工监拴测，或者墙虽设置一扎些测点，兽数据不足选，忽视坑畜边住纺宅的检测依，或者不博重视监测忍数据，形酱同虚设。沃支护设计锄中没有监烛测方案，从结果发生盟情况不能古及时警报概，事故发匙生后也不壳易分析原闭因，不利恐于事故的顾早期处理搜，省了小次钱化大钱临。妙拥沿为了减少兔支护事故蛾，有待精记心设计、裹精心施工某、强化监迟理，保护万坑边住宅膜与环境，裂提高草深基坑支更护技术和防管理水平桂。悼四、深基俊坑技术的瓶发展趋势沸1怀）基坑向倡着大深度凳、大面积奇方向发展仙，周边环吼境更加复般杂，深基夕坑开挖与赏支护的难验度愈来愈毁大。因此床，从工期陶和造价的赛角度看两唯墙合一的旺逆作法将欠是今后发震展的主要偶方向。但洲逆作法施耳工受桩承忠载力的限捉制很大，柴采用逆作自法时不能赢采用一柱糊一桩，而征是一柱多始桩，增加棵了成本和味施工难度易。如何提斩高单桩承什载力，降撕低沉降，恭减少中柱疲桩（中间稻支承柱）村，达到一传柱一桩，替使上部结碑构施工速现度可以放帐开限制，绝从而加快夫进度，缩英短总工期穗，这将成旦为今后的笨研筒