浅谈深基坑支护的技术分析
摘要深基坑支护的设计、施工、监测技术是近年来经常遇到的技术难题。本文讲述了深基坑支护的类型、存在的问题及相应管理对策。
关键词深基坑支护存在问题对策管理
一深基坑支护的类型
1.1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截水。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，对周围环境影响较大，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。如基坑周边土质较坚硬，钢板桩难以嵌入坑底以下硬层，也可适用。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。
1.2深层搅拌支护
深层搅拌支护是利用水泥作为固化剂，采用机械搅拌，将固化剂和软土剂强制拌和，使固化剂和软土之间产生一系列物理化学反应而逐步硬化，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩墙，作为支护结构。适用于淤泥、淤泥质土和较弱的粘土、粉质粘土、素填土以及稍密的粉土或砂土等土层，基坑开挖深度不宜大于6m对有机质土、泥炭质土，宜通过试验确定。
1,3排桩支护
排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻（冲）孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。
排桩支护也可以和其它支护方式相结合，如排桩内支撑支护方案，大多用在软土层较厚、基坑深度较深的工程。其排桩大多为冲、钻孔灌注桩（桩径800～1200）；内支撑系统根据平面形状有角撑式、角撑对撑式、水平拱圈式等多种布置方式。水平拱圈支撑发挥混凝土抗压强度高，抗拉强度低的特点，既经济又可提供较大的施工空间。竖向大多为单道内支撑，也有两道内支撑。支撑材料有钢梁和钢筋混凝土梁两种。
排桩岩土拉锚支护主要适用于场地土层性能较好或软土层较薄的场地。对基坑深度较大的工程，岩土锚杆的一些参数如下：与水平夹角在15°、40°之间；长在35m以内；设计轴向抗拔力一般小于600kN；锚筋材料有钢筋或3～4条钢铰线；大多采用二次高压注浆工艺，第二次注浆压力一般大于2MPa锚索锁定时都施加预应力，施加预应力大小不等，有的达设计值的70%，有的只有设计值的30%；施加的预应力越大，限制桩顶变位效果越好，但其支护桩承受的压力越接近静止土压力。
1.4地下连续墙
地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体，随着技术的发展和施工方法及机械的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又是拟建主体结构的侧墙，如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，可较好地控制软土地层的变形。
1.5复合土钉综合支护
复合土钉综合支护技术综合了土钉墙和深层搅拌水泥土桩或高压旋喷桩技术优点，是一种施工快速、经济实用的综合技术。土钉墙是一种边坡稳定的支护。适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土。常用在单层地下室、且淤泥层较薄、地下水较少的基坑。土钉墙施工工艺流程可以总结为：测量放样——第一层边坡开挖——人工修整——初喷射砼——钻孔——打设土钉——高压注浆——布钢筋网——复喷射砼——第二层边坡开挖。
深层搅拌桩（水泥土墙）是利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性水稳定性和一定强度的桩体（块体或墙体）。其工业流程为：测量定位——预搅下沉——制备水泥浆——提升、喷浆、搅拌——重复上下搅拌——清理移位。在水泥土桩中插入H形钢(拉森板桩、钢管等)则形成加筋水泥土墙。由H形钢承受侧向荷载，而水泥土则具有良好的抗渗性能，因此加筋水泥土墙具有良好的挡土和止水抗渗效应。
二深基坑支护中存在的问题
2.1边坡修理达不到设计的规范要求
一般深基础或地下室深基坑在开挖土方时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的混凝土初喷工序。而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位、技术交底不明确、分层分段开挖高度不一、挖掘机械操作手的操作水平等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度、顺直度极不规则，而人工修理时不可能深度挖掘，只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故挡土支护后的基坑边坡出现超挖和欠挖现象。
2.2喷射混凝土厚度不够，强度达不到设计要求
目前建筑工程基坑支护喷射混凝土常用的是干拌法喷射混凝土设备，其主要特点是设备简单、体积小，输送距离长，速凝剂可在进入喷射机前加入，操作方便，可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和检查控制等手段不全，混凝土回弹严重，再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素，往往造成喷后混凝土的厚度不够、混凝土强度达不到设计要求。
2.3施工过程与设计的差异太大
深层搅拌桩的水泥掺量常常不足，影响水泥土的支护强度。我们发现同样做法的支护，发生水泥土裂缝，有时不是在受力最大的地段，检查下来，往往是强度不足。在局部位置地面施工堆载往往大大高于设计允许荷载。施工质量差与偷工减料有关的现象也并不少见。基坑挖土是支护受力与变形显著增加的过程，设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形，并进行图纸交底，而实际施工中土方老板往往不顾支护设计要注，抢进度，图局部效益。
2.4设计与实际情况差异较大
深基坑支护由于其土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同，在目前没有完善的土压力理论指导下，通常仍沿用传统理论计算，因此有误差是正常的，许多学者对此进行了许多研究，在传统理论土压力计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求。问题是对这样一个极为复杂的课题，脱离实际工程情况，往往会造成过量变形的后果如某些基坑支护设计，不考虑地质条件、地面荷载的差异，照搬照套相同坑深的支护设计。必须根据实际地面可能发生的荷载，包括建筑堆载、载重汽车、临时设施和附近住宅建筑等的影响，比较正确地估计支护结构上的侧压力。
2.5施工监测不重视
主要是建设单位为省钱不要求施工监测，或者虽设置一些测点，数据不足，忽视坑边住宅的检测，或者不重视监测数据，形同虚设。支护设计中没有监测方案，结果发生情况不能及时警报，事故发生后也不易分析原因，不利于事故的早期处理，省了小钱误了大事，要花大钱处理为了减少基坑支护事故，有待精心设计、精心施工、强化监理，保护坑边住宅与环境，提高深基坑支护技术和管理水平。
三深基坑支护施工管理对策
3.1强化管理,充分发挥“三检”和监管协调的作用
施工单位要从根本上解决好施工管理人员,特别是项目经理、技术负责人,专业工长的质量和组织管理松懈的思想问题。各施工工序要坚持“自检、互检、专检”的质量检查制度,逐级检查,层层把关,做到上工序不符合要求,下工序不继续施工。
3.2岗前培训制度与坚持持证上岗
工程施工中,不但管理人员要具备相应的岗位管理能力,要熟悉各工序的操作程序和质量控制点。操作人员也应具有相应岗位的上岗证,严格管理,对新来人员和离岗较长时间的人员必须做好岗前培训工作,来确保操作人员的操作水平和方法。这样方可达到既节约材料省工,又保证工程质量的目标。
3.3加强质量过程控制
喷射砼的质量好坏和厚度取决于喷射操作手的操作方法和水平,而其关键又是喷嘴与受喷面的距离、喷嘴移动、水量的调节。施工时喷嘴与受喷面的最佳距离为0.8～1.0m;喷敷方法是横过混凝土面将喷嘴稳定而系统地做圆形或椭圆形移动;水量的调节使喷射砼表面产生光泽为止;回弹率的大小与原材料的配合比、施工方法、喷射部位及一次喷射层的厚度有关。
3.4加强施工的组织与管理
深基坑开挖施工中,严格遵循“分层开挖、严禁超挖”及“大基坑小开挖”的原则,精心安排开挖施工分层、分块的部位和时间,精心安排挡土支护的施工时间,以有效地控制基坑已开挖部分的无支护暴露时间和减少土体被扰动的时间与范围,以达到利用尚未被挖动的土体尚能在一定程度上控制其自动位移的潜力,而使其应力控制土体位移和基坑支护周围土体位移之间存在着一定的相关性。所以科学地安排土方开挖施工顺序和控制施工进度,充分利用这种相关性,将有助于控制支护结构的坑周土体的位移。
3.5对开挖过程实施跟踪监测．及时记录和反馈反馈信息
在深基坑开挖过程中,及时对开挖进行跟踪监测,是为了掌握支护结构和坑外土体移动,以便于随时科学调整施工因素,优化设计和施工,利于采取相应措施,来确保施工安全、顺利进行。同时,施工监测还有利于积累资料,检验设计的正确性,为今后改进设计理论和施工技术提供依据。