深基坑开挖支护现状分析

1、存在的问题

近年来，城市中的建筑密度随着城市现代化的推进而增大，随着高层建筑的不断兴建，深基坑开挖支护问题日益突出。因而深基坑开挖支护及对邻近建筑、道路及设施的影响日益为工程师们所关注，研究开发出许多好的措施.但是基坑开挖深度越来越深，开挖环境日益复杂，设计及施工人员经常遇到新的问题及新的挑战，从而使基坑工程的成功率降低。尤其在上海、深圳等大城市，事故发生率更高。上海在一年之中就发生近四十例基坑事故，上海广东路某基坑事故，导致交通主干线广东路下陷1.8m，致使各种地下管线产生严重破坏，煤气泄露产生爆炸，当场熏倒二十多人，直接经济损失达五千多万元，造成了极坏的社会影响;98年深圳某基坑工程，出现了严重的塌方事故，几名施工人员被埋，基坑周围几栋建筑物出现严重破坏，轰动全国.本文通过对深基坑开挖支护现状的分析，提出一些看法和建议，供设计和施工参考。

2、深基坑工程特点及现状

(2)工程地质条件越来越差。这一点在某些沿海经济开发区较为突出。

(3)基坑周围环境复杂。重要高层和超高层建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方，并紧靠重要市政公路。而此处原有建筑结构陈旧，地上与地下管线密布。因此，基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定，也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。

(4)基坑支护方法众多。诸如人工挖孔桩，预制桩，深层搅拌桩，钢板桩，地下连续墙，内支撑，各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护，此外还有锚钉墙等。

(5)基坑工程的成功率较低。一旦基坑支护失效，常造成邻近房屋、地下管线及道路的开裂，引发工程纠纷，甚至出现严重的破坏，造成重大的经济损失及人员的伤亡。

3、深基坑工程事故的分析

由于深基工程的上述特点，使深基坑支护成为一个最感头痛的工程难题.通过工程事故实例的调查分析，对其原因提出如下看法：

3.1 设计方案失误

(2)实施方案与设计方案不符。

3.2 设计计算错误

(3)安全系数偏小。许多基坑设计时，为单纯追求造价，而忽略许多因素，使工程的安全系数偏小。如遇雨水或少量偶然的坑边堆载，就导致基坑的失稳。

3.3 未进行稳定验算

由很多工程事故可见，仅进行基坑支护设计或选择一个方案是不行的，还必须进行稳定验算，以确保基坑的整体及局部稳定，特别是软土地区。

3.4 施工管理方面的问题

4、建议及对策

4.1 坚持分层分段开挖与支护的原则

一般情况下，边坡破坏有一个从局部开始，逐渐扩大的过程.首先产生局部破坏的部位为突破点.当某部位土体应力达到或超过其强度时，突破点开始破坏，并引起周围土体力学性质的变化和临近部位应力的升值，使破坏面扩大.城市高层建筑的发展，使基坑深度日益增大，边坡也越来越陡立(一般在 80～90°).目前各种边坡稳定的理论计算模式都是在60°左右建立的，与陡立边坡的初始受力状态有较大差异.边坡开挖后，破坏了原自然土体的三向受力状态，在开挖面附近产生一个高能区.其中一部分能量传给周围土体，一部就成为使土体变形的动力.对近于直立的边坡，若一次开挖深度太大，积聚的能量就很大，有可能成为破坏的突破点而产生塌方.所以施工中必须控制开挖面的长度与深度，并进行快速支护，使支护尽早发挥效能，达到控制和消灭破坏突破点的目的.分层分段开挖并支护有利于边坡能量的释放.前期开挖掘层段的能量有一部分通过锚体传到土层较深部位，有一部分受已施工面板影响留在坡面浅层部位.当下一层段开挖后，就被后期开挖段吸收并释放.因此，分层分段开挖并支护的施工方法也是一个能量释放的过程，最后总的开挖能量留在坡面的较少，这对整个破面的稳定是有利的。

边坡层段开挖的大小应作为设计的重要内容，在分析土体力学性能、地下水和边坡附加荷载分布的基础上预测突破点可能产生的部位，这是划分层段的重要依据.据此绘出每一坡面的层段开挖图，作为施工依据，并在施工中根据具体情况进行调整。

4.2 信息反馈是基坑施工的重要组成部分

4.3 支护结构的革新

(1)从结构受力改变结构形式。闭合拱圈挡土、连拱式基坑支护，都是将平面结构改变为空间支护结构，利用拱的作用，一方面减小土对桩的侧向压力，另一方面将结构受弯变为拱圈受压，充分发挥混凝土的受压特性，降低了工程费用。

(2)从施工方法上改变。桩墙合一地下室逆作法，是将基坑支护桩和地下室墙合在一起，将地下室的梁板作为支护，从地下室顶往下施工，地下室外墙也施工.它的优点是节约投资，在地下水丰富、不易降低水位地区，尚须作防水帷幕。

(3)发展新的支护方法。近年来，喷锚网支护法、锚钉墙法在工程中得到应用，并显示了显著的经济效益.它不要一根桩、一块板、一根管、一根撑，完全抛弃了传统法及其被动支护概念，以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系的一部分.它主动支护土体，并与土体共同工作，具有施工简便、快速、及时、机动、灵活、适用性强、随挖随支、挖完支完、安全经济等特点。其工期一般比传统法短30～60天以上，工程造价低10%～30%.支护最大垂直坑深18m，建筑淤泥基坑深达10m。

4.4 进一步研究基坑支护理论

可以看到，随着国民经济的飞速发展和城市现代化的进程，基坑工程的可靠性成为高层建筑亟待解决的问题.因此进一步探讨基坑支护的方法和计算理论，尤其是新型支护方法的计算理论，乃为工程实际所急需。如喷锚网支护法、锚钉墙法。

4.5 探讨基坑护壁抢险技术

如前所述，基坑工程的破坏率较高。因此，配合施工过程的监测与信息反馈技术，进行基坑护壁抢险技术的探讨非常必要.目前，发现基坑护壁失效，采用的方法是停止开挖或回填土方等，收效甚微。因此在支护设计或确定施工方案时，就必须考虑基坑护壁的抢险措施。如基坑护壁帷幕漏水化学灌浆抢险技术，具有简单、经济。快速和有效的特点，是目前基坑漏水涌砂最好的抢险补救方法。