基于深基坑支护技术方式探讨
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摘要：随着城市建设的快速发展，高层及超高层建筑拔地而起，深基坑工程项目也越来越多。深基坑施工技术上积累了丰富的经验,新技术,但是基坑的方设计还不完善,深基坑坍塌的事故也频频发生,给周围环境带来极大威胁,造成巨大的损失,为确保相邻建筑的安全,应采取安全可靠的支护措施。本文主要对深基坑开挖与支护中的一些问题进行讨论研究。
关 键 词：深基坑 超高层建筑 基坑开挖支护
前言
基坑开挖是一个综合性的岩土工程难题，既涉及强度与稳定问题，又包含了变形问题，和土与支护结构的共同作用。对这些问题的认识及其对策的研究，是随着岩土力学理论、分析技术、测试仪器以及施工机械、施工技术的进步而逐步完善的。
一、深基坑围护结构和支护
深基坑的围护结构分为桩式和墙式两种。桩式围护结构又分为连续的板桩结构和分离的排桩结构。在无地下水或允许坑外降水或设置止水帷幕时均可采用分离的排桩结构。板桩结构目前使用较少，排桩多用钻(冲)孔灌注桩和人工挖孔桩。
1．1基本假定
双排桩式围护结构比单排桩式围护结构受力更合理，但计算双排桩的力学边界条件较复杂，特别是桩间土的作用难以准确表达，精确的结构计算需要复杂的力学模型及方法。其基本假定是：1)将前后排桩与桩顶连梁看作一个底端嵌固、顶端为直角刚节点的刚架结构；2)连系梁为没有变形的绝对刚体；3)基坑开挖后，在土压力作用下连系梁不产生转角而只能平移，且前后排桩在连系梁标高处的水平位移相等。
1．2土压力的计算
在上述假定的基础上，根据不同的双排桩排列形式(常用的有梅花形排列和矩形排列)，可分别求得作用在桩上的土压力。对矩形排列的双排桩计算时，前后排桩的主动土压力分别为：
其中， 和 分别为按照单排桩计算得到的主动和被动土压力； 为比例系数，并假定不同深度下 ％与 ％的比值相同；L为双排桩排距； 为桩后土的内摩擦角，求得作用在前后排桩上的土压力后，其内力和位移即可按照结构力学方法计算。
二 深基坑支护的类型与特征
目前基坑支护型式主要分为两大类，即支挡型和加固型，其主要型式如下。
2．1支挡型
⑴桩排支挡结构
① 稀疏桩排。当边坡土质较好地下水位较低时，可利用土拱作用，以较稀疏的桩排支挡边坡。必要时还可在桩间加设挡板。边坡较高且对边坡位移要求较高时，可将桩密排或采用双排桩共同受力的结构形式；
② 连续桩排。对于不能形成土拱作用的软土边坡，支挡桩必须连续密排。密排的钻孔桩可以互相搭连，或在桩身砼强度尚未形成时在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连接起来，从而形成一种既档土又防渗的简易连续墙；
③ 双排桩。当土体软弱或开挖深度较深时。单排桩的横向刚度往往不能满足控制变形的要求。这时，可采用双排桩通过桩顶盖梁联成门式刚架式的整体，这种框架式桩排具有较大的侧向刚度，可以有效地限制边坡的侧向变形；双排桩具有整体刚度大、水平位移小和受力合理的特点，是一种有应用价值的类型。常用的桩排有钢板桩(U形、z形、H形、一字形和组合型截面)、钻孔灌注桩、深层搅拌水泥土桩等。
④ 组合式桩排。a．主桩与挡板组合：也是一种稀疏桩排支挡，只是桩距较大，利用挡板把桩间的侧压力传递给主桩，同时起到一定的防渗作用。b．主桩与水泥上拱组合：以水泥搅拌桩相瓦搭接组成平面代替挡板，把侧压力传递给主桩。这种支挡具有良好的防渗效果，施工更方便，适用丁更深的基坑。C．桩排与水泥土防渗墙组合：在地下水位高的软土地区，防渗是保证基坑支护成功的重要一环。采用稀疏桩排(单排或双排)挡土，水泥搅拌桩排防渗的组合结构被实践证明是经济有效的一种支护型式。
⑵地下连续墙
地下连续墙优点是对周围环境影响小，对地层条件适应性强、墙体弧度可任意调节，它适用于各种深度的基坑开挖，还可将地下连续墙作为支护结构与主体结构，从而大大降低工程造价。又可采用逆作法施工减少对环境和地面交通等影响。地下连续墙作为支护结构还具有抗弯刚度、防渗性能和整体性好等优点。目前用于支护的地下连续墙，已从单一的一型发展出折板型和二型等多种形式，以获得更大的侧向刚度。目前已成为深基坑、高边坡主要挡土支护结构之一，也是依靠嵌入土中连续墙的足够深度来维持边坡(基坑)的稳定，为了增强其支档力，可在连续墙中放置钢筋笼。但如果将其单纯作为挡土支护结构，则费用较高，如施工后成为地下结构的组成部分就较为理想、经济。
2．2加固型
⑴浆加固法
其基本原理是：用气压、液压或电化学方法，把水泥浆或其它化学溶液注入土体孔隙中，改善地基的物理力学性质．达到加固土体和防渗的目的。
⑵注水泥搅拌桩加固法
水泥搅拌法是软士加固的一种有效方法，其优点突出表现为：施工无环境污染(无噪声、无排污)、造价低廉及防渗性能好。加固原理是：利用具有一定强度的水泥搅拌桩相互搭接组成格构体系，从而使边坡滑动棱体范围内的土体得加固，保持边坡稳定。加固体按重力式挡土墙验算，当稳定性不足时，增加加固体的厚度和深度．直到满足稳定性。
⑶高压旋喷桩加固法
高压旋喷桩也是加固软弱地基的方法，由于其水泥含量高，强度比水泥搅拌桩高得多，高压喷射注浆用高达20~40MPa压力，对粘性土和砂土都能冲切破坏。凡是高压水射流能冲动土粒的土，都能进行高压喷射注浆加固，只要按照正确的顺序施工、使用优质水泥等注浆材料和采用恰当喷射技术参数以及合理的设计，即可获得优良的加固地基和防渗帷幕墙。旋喷排桩及防渗帷幕整体的连接质量优良旋喷排桩系由多个旋喷单桩连接而成，防渗帷幕亦是由多个定喷、摆喷或旋喷的单体组成。它们不是同时喷成，但是不存在新老连接不好的问题。防渗帷慕的稳定性较强。高压喷射注浆构造的旋喷排桩、复合地基、地下防渗帷幕等形式的构筑物的质量较好。
⑷插筋补强法
插筋补强护坡技术是通过在边坡土体中插入一定数量抗拉强度较大，并具有一定刚度的插筋锚体，使之与土体形成复合体共同工作。这种方法可提高边坡上体的结构强度和抗变形刚度，减少土体侧向变形，增强边坡整体稳定性。在工作机理及施工工艺上，它明显不同于在坡土中敷设板带的加筋土技术，也不同干护坡支撑中的锚杆技术。插筋补强坡技术是吸取了上述某些工艺技术的特点而发展起来的一种以主动制约为基础的新型边坡稳定技术。
三、结束语
深基坑开挖与支护是一个复杂的与实际联系紧密的工程问题，它与场地工程地质勘察、支护结构设计、开挖放坡、基坑降水、施工管理、现场监测、相邻场地施工相互影响等密切相关。随着社会的发展，改造工程的推进，对超高层建筑的基坑开挖技术提出更高、更严的要求,因此相关人员应根据具体情况采取不同的加固措施，视情况而定，才能确保基坑支护结构的安全。
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