試論建筑深基坑施工中問題及措施

陳麗華

摘 要：目前隨著經濟的迅速發展，我國城市建設規模日益加大，高層建筑、地下建筑、隧道等工程大幅度增加。為了節約地上空間，節省土地，充分利用地下空間的深基坑工程隨之增加，這使得深基坑工程施工問題在技術和經濟上對整個建筑施工起著舉足輕重的影響。文章結合筆者多年的工作實踐，分析了目前高層建筑深基坑設計與支護中存在的問題，并提出了解決常見問題的措施。

關鍵詞：建筑深基坑施工支護結構問題措施

中圖分類號：TV551文獻標識碼： A 文章編號：

1 基坑開挖穩定性影響因素

基坑支護的目的是為了保證基坑周圍土體的穩定，若基坑較淺土質好，放樣后就可以直接豎立開挖，基坑周圍土體往往能夠自己穩定。

基坑過深，不采取一定的支護措施就要產生坍塌。早期方法是采用砌石塊擋土結構，但這種方法僅適用于土質好基坑不太深的情況。高層建筑基坑僅在開挖施工基礎過程中起作用，回填土后就不起多大作用，所以它服務時間短，都采用砌石擋土就不經濟，改用其他簡易方法是可行的，如草袋、蛇皮袋裝砂石、土工布裹體壓實等。

隨著城市對高層或超高層建筑的需要，傳統方法受到了局限。如場地環境、擋土承載力不足等，也就相繼出現了灌注樁、攪拌樁、挖孔樁、沉管樁、地下連續墻等基坑支護結構。這些支護結構承載力大為提高，樁徑可達4m以上，承載力也達到1000kN以上。

2深基坑開挖過程中存在問題及措施

2.1 支護結構設計計算問題

目前，深基坑支護結構的設計計算仍基于極限平衡理論，但支護結構的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明，有的支護結構按極限平衡理論計算的安全系數，從理論上講是絕對安全的，但卻發生破壞；有的支護結構卻恰恰相反，即安全系數雖然比較小，甚至達不到規范的要求，但在實際工程中卻獲得成功。

極限平衡理論是深基坑支護結構的一種靜態設計，而實際上開挖后的土體是一種動態平衡狀態，也是一個松弛過程，隨著時間的增長，土體強度逐漸下降，并產生一定的變形。這說明在設計中必須給予充分的考慮，但在目前的設計計算中卻常被忽視。

支護結構設計時要考慮由于超孔隙水壓力對土體的影響，對土的各項物理力學性質指標取值要慎重，為了使取值更加可靠，最好在工程樁結束后，對土體做原位測試，以取得第一手資料，積累經驗，提高工程的設計與施工水平，預防和避免事故的發生。

2.2 支護結構的空間效應問題

深基坑開挖中大量的實測資料表明：基坑周邊向基坑內發生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡失穩常常在長邊的居中位置發生，這說明深基坑開挖是一個空間問題。

目前, 支護結構中支撐的形式很多，但主要有兩類：內撐式和拉錨式。對于拉錨式，每根錨桿單獨作用，靠土體的錨固作用形成水平承載力，錨桿之間僅靠腰梁聯系，維持圍護樁墻的平衡。對于內撐式，通常采用井字梁加立柱，這樣，排樁墻、支撐梁和立柱就形成一個空間框架結構。尤其當有兩道以上的水平支撐時，空間效應就更加明顯，這時，水平支撐梁就不僅起單根支撐作用，而是以整體結構的形式起支撐作用。然而，目前在支護結構設計中，完全沒有考慮內撐式支護結構的這一空間效應，將內撐式和拉錨式同等看待，即僅僅提供一個水平支撐力，是不合理的。

傳統的深基坑支護結構的設計是按平面應變問題處理的。對一些細長條基坑來講，這種平面應變假設比較符合實際，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未能進行空間問題處理前而需按應變假設設計時，支護結構的構造要適當調整，以適應開挖空間效應的要求。

在支護結構中，支撐的形式及位置對結構的變形和內力有顯著的影響。選擇合理的支撐形式及位置，對圍護結構的穩定性，減少位移及降低造價有很大的作用。

一般的支護結構中，圍護樁墻的頂部都設有壓頂圈梁，壓頂圈梁不但將各單樁聯系起來，增強樁間的整體性，而且作為施工人員的通道，為施工提供方便。對排樁墻來說，壓頂圈梁加角撐作為第一道水平支撐，與一般水平支撐梁不同，它主要靠梁的抗彎剛度而不是靠鋼筋混凝土的抗壓剛度提供支撐力。如果基坑的平面形狀接近圓形和正方形，則將壓頂圈梁及腰梁設計成圓環形是最適合的，這樣可以改善支撐梁的受力條件，將彎矩轉化為軸力，充分利用混凝土的抗壓強度，從而大大降低工程造價，同時擴大坑內的施工空間，方便了施工。

支護樁墻的穩定性及位移，在開挖面以上可以用內支撐和外拉錨加以控制，在開挖面以下則主要受制于基坑底部土的抗力和樁墻的入土深度?；拥撞客临|較硬，將樁墻插入硬土層，就會明顯地抑制樁墻的位移和提高其穩定性。樁墻的入土深度對其穩定性及變形也有顯著的影響，但入土深度到達一定時，其效果就越來越小。故對于深厚的軟土層，不能靠無限增加入土深度來提高支護穩定性和控制位移。

2.3 支護墻的滲水與漏水問題

土方開挖后支護墻出現滲水或漏水，對基坑施工帶來不便，如滲漏嚴重時則往往會造成土顆粒流失，引起支護墻背地面沉陷甚至支護結構坍塌。例如某銀行，基坑開挖深度為 –7.4m，支護樁為鉆孔灌注樁￠800@1000，樁長13m，其后設直徑0.3m的旋噴樁作止水帳幕，地下水位在地表下1m處。由于鉆孔樁和止水樁質量差，未形成止水帳幕，基坑開挖后，樁間出現大量涌泥和流砂，支護樁向基坑內側傾斜達200mm以上，樁后形成的地面裂縫達 50~100mm，邊坡滑移，嚴重開裂破壞，被迫停止拆除。

對滲、漏水量很大的情況，應查明原因，采取相應的措施：如漏水位置離地面不深處，可將支護墻背開挖至漏水位置下500~l000mm，在支護墻后用密實混凝土進行封堵。如漏水位置埋探較大，則可在墻后采用壓密注漿方法，漿液中應摻入水玻璃，使其能盡早凝結，也可采用高壓噴射注漿方法。采用壓密注漿時應注意,

其施工對支護墻會產生一定壓力，有時會引起支護墻向坑內較大的側向位移，這在重力式或懸臂支護結構中更應注意，必要時應在坑內局部回填土后進行，待注漿達到止水效果后再重新開挖。如現場條件許可，還可在坑外增設并點降水，以降低水位、減小水頭壓力。

2.4 斷樁及漏樁問題

在成樁過程中有時會遇到無法清除的地下障礙, 使支護樁形成斷樁或漏樁現象, 在鉆孔灌注樁施工中也會遇到坍孔等原因造成斷校。這對支護墻的受力會帶來影響, 斷樁或漏樁處也易造成嚴重漏水。

對于施工過程中已知的或懷疑可能發生的斷樁或漏樁，在基坑開挖前，應先行對該樁位及樁背進行壓密注漿或高壓噴射注漿，保證其在開挖后不發生嚴重漏水，以便開挖后處理。斷樁如發生在基坑底面以上，則在開挖后，可將斷樁部位的泥漿、粘土、浮漿及不密實的混凝土鑿干凈，支模后用混凝土補澆填實。如樁發生在基坑底面以下，則應在基坑開挖前在該被前或樁后，增加2~3根樁，樁徑可比原校適當減少，樁長一般與原樁相同。

對于施工過程中未知的斷樁或漏樁，開挖發現后應先進行止水處理，再用混凝土補澆填實，如止水有困難，也可采用“引流一修補”的方法，先在斷樁處設一引流管，再將斷樁修補，混凝土修補時可將引流管埋入其中，但引流管兩端不可封死，應保證引流暢通，防止壓力水對引流管邊修補的混凝土產生微裂縫。在混凝土達到強度后，可封住引流管。

施工階段未知的斷樁，其位置又發生在基坑底面以下，一般很難發現也難以修復。如開挖后發生坑底支護樁邊有嚴重管涌、冒砂或土體隆起現象，應懷疑下部斷樁或漏樁，此時，應先行堵漏，查明原因，如確系斷樁，則可采用高壓噴射注漿（定噴或擺噴）予以修補。

3 結束語

綜上所述，隨著目前深基坑施工中出現問題增多及未來城市化進程會進一步加快，而隨之而來的房產開發將會出現更棘手的問題，從本文我們大概可以預測到未來房產建筑的發展方向，可能出現的問題，有助于防患于未然，使得以后的高層建筑施工中的深基坑問題得以更快、更有效地解決。

參考文獻

[1]聶淼，鄭玉元.貴陽某深基坑土釘支護設計研究[J].山西建筑，2009.

[2]高大劍，陳漢忠，等.深基坑工程[M].北京:機械工業出版社，2006.

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。