深基坑工程技術發展范文

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深基坑工程在國外稱為“深開挖工程”（DeepExcavation），這比稱之為“深基坑”更合適。因為為了設置建筑物的地下室需開挖深基坑，這只是深基坑開挖的一種類型。深開挖還包括為了埋設各種地下設施而必須進行的深層開挖。深基坑工程問題在我國隨著城市建設的迅猛發展而出現，并且曾造成人們困惑的一個技術熱點和難點。

城市中深基坑工程常處于密集的既有建筑物、道路橋梁、地下管線、地鐵隧道或人防工程的近旁，雖屬臨時性工程，但其技術復雜性卻遠甚于永久性的基礎結構或上部結構，稍有不慎，不僅將危及基坑本身安全，而且會殃及臨近的建構筑物、道路橋梁和各種地下設施，造成巨大損失。從另一方面講，深基坑工程設計需以開挖施工時的諸多技術參數為依據，但開挖施工過程中往往會引起支護結構內力和位移以及基坑內外土體變形發生種種意外變化，傳統的設計方法難以事先設定或事后處理。有鑒于此，人們不斷總結實踐經驗，針對深基坑工程，萌發了信息化設計和動態設計的新思想，結合施工監測、信息反饋、臨界報警、應變（或應急）措施設計等一系列理論和技術，制定相應的設計標準、安全等級、計算圖式、計算方法等。

1百花齊放的基坑支護結構類型

經過工程實踐的篩選，形成了適合于不同地質條件和基坑深度的經濟合理的支護結構體系。

水泥土攪拌樁和土釘墻是我國目前的5m以內，后者乃至10m以內首選的支護形式，土層條件好時，15m左右基坑亦經常使用。前者既能擋土又能擋水，后者較多地應用于地下水位較低或者地下水位能夠被疏干降低的場區。水泥土攪拌樁有好幾種布置型式：實體式、空腹式、格構式、拱型或拱型加鉆孔灌注樁，既可以漿噴也可以粉噴。土釘墻可以單獨使用，也可以與其它支護型式聯合使用。

對于5-10m深軟土基坑，常采用鉆（沖、挖）孔樁、沉管灌注樁或鋼筋砼預制樁等，并可作各種布置，如需防滲止水時，則輔之以水泥土攪拌樁、化學灌漿或高壓注漿形成止水帷幕，有時亦用鋼板樁或H型鋼樁。

當基坑深度大于10m時，可考慮采用地下連續墻，或SMW工法連續墻，并根據需要設置支撐或錨桿。

遇特殊結構物（如地鐵盾構的工作井、排水泵站、取水構筑物等）則采用沉井或沉箱。在建筑物基坑中也有用沉箱的。上述基坑支護體系選型完全是在近二十年中在大量的工程實踐中逐漸形成的。它與國外及港臺地區常傾向于采用地下連續墻有所不同。誠然，地下連續墻的優越性早已為世界公認。在大深度基坑和復雜的工程環境下非它莫屬。唯其造價較高，需綜合考慮。

迄今為止，上海已在高層建筑和地鐵車站等數十項工程中應用地下連續墻支護技術，廣州、北京、深圳、天津、福州、杭州等地都在應用中取得了良好效果。為了提高經濟效益，地下連續墻有時兼作地下室外墻，甚至可作為主體結構的承重墻，同時承受豎向與水平向荷載。當今中華第一高樓上海金茂大廈（地上88層，地下3層）以及天津的金皇大廈（地上47層，地下3層）等都是按地下連續墻兼作上部結構承重墻設計的。

SMW工法連續墻在近年應用以來，普遍認為其性能良好，造價適宜。但我國尚缺乏自制的能用于大深度的專用機械。武漢、上海已從日本引進SMW工法專用機械，正在推廣使用。在此基礎上研制了減磨擦劑，能將加勁鋼材拔出后重復利用，更可以降低造價。

2逆作法施工技術

最早的逆作法施工技術應用于上海電信大樓（地下3層），其后如上海特種基礎科研樓（地下2層）、上海人民廣場地下變電站（基坑深23.8m，直徑64m，為我國最大直徑圓筒形地下連續墻）、上海延安東路隧道1號風塔、福州世界金龍大廈（地下3層）、上海恒積大廈（地下4層）、天津紫金花園商住樓（地下3層）、北京地鐵大北窯車站、上海地鐵黃陂路車站、陜西路車站、常熟路車站等，均以地下連續墻為擋土墻兼作地下室外墻，采用逆作法施工。也有因地制宜而采用“半逆作法”施工者，如天津勸業場新大廈等（先明挖一部分土方）。

此外，還有以鉆孔樁作為擋墻而采用逆作法施工的工程，例如：北京地鐵永安里車站、撫順賓館（地下2層）、石家莊站前地下商場（2層）、哈爾濱奮斗路地下商業街（2層）等。

逆作法施工可縮短基坑開挖和支護結構大面積暴露的時間，改善支護結構受力性能，使其剛度大為增強，節省支撐或錨桿的費用，使支護結構的變形及對相鄰建筑物的影響大為減少，從而使總造價降低，一舉多得，是一種先進的施工作業方法。

3一些新的支護結構經試用取得成功

例如：“閉合（或非閉合）擋土拱圈”、“拱形水泥土槽壁結構”、“連拱式支護結構”、“樁——拱圍護體系”等。

“閉合擋土拱圈”用鋼筋砼就地灌筑，適合于基坑周邊場地允許擋墻在水平向起拱之處。拱圈矢高f>0.12L（基坑邊長）。拱圈可由幾條二次曲線組成（曲線不連續），也可以是一個完整的橢圓或蛋形拱圈（曲線連續）。作用在拱圈上的土壓力大部分在拱圈內自身平衡。

“閉合擋土拱圈”不需要深入至基坑底面以下，也不需要從地面按基坑全深度配置。它可以在坑底以上至地面以下某一高度內配置，并可分若干道施工，每道高2m左右。當基坑周邊局部因場地限制而不能采用閉合拱圈時，可采用“非閉合拱圈”，而局部采用排樁或其他支護結構，組成混合型支護體系。采用“閉合”或“非閉合”拱圈，需注意驗算整體滑移和坑底隆起。

拱圈有時尚需采用水泥土攪拌樁或化學灌漿等方法形成止水帷幕。但即使如此，其造價仍低于一般的樁墻支護結構。已在廣州、珠海、深圳等地6～12m深基坑中應用，比一般樁墻結構降低造價約50%.

4支撐體系出現了多種型式

目前常用的支撐體系按其受力性能和形狀大致可分為：單跨壓桿式、多跨壓桿式、雙向多跨壓桿式、水平桁架式、水平框架式、豎向斜撐、平面斜角撐、井字撐與斜角撐結合、大直徑環梁與輻射狀支撐相結合，或與周邊桁架相結合等；同時可充分發揮圓形、橢圓形、拋物線形和拱桿的力學性能，從中采用其中一種或多種形狀相結合的形式。支撐體系出現了多種型式，可根據不同的基坑形狀、平面尺寸、開挖深度、施工方法等需要，靈活地進行設計。

上海虹橋萬都大廈多邊形基坑采用直徑92.3m的環梁與周邊框架相結合的支撐體系，是迄今國內最大的環形支撐體系。此類體系能將不均勻的徑向土、水壓力轉化為環向壓應力，使支護結構處于最佳受力狀況，在限制土體變形方面也能獲得最佳效果。為避免整個體系向上拱起而失穩，將整個體系設計成鍋底形，使環梁的標高低于坑周圈梁。同時，對支撐體系的溫度應力不能忽視。

5錨桿技術

錨桿技術以其能為基坑開挖提供較廣闊的空間優勢，在我國從北到南相繼獲得應用。

自早年北京地鐵西直門車站、北京京廣大廈等及上海太平洋大飯店、上海展覽中心北館等分別在北京粉細中砂地層和上海飽和軟粘土地層作了系統的測試研究后，各地對其施工工藝、材料選用，乃至拔除方法等又分別作了深入研究。上海、天津先后提出了二次注漿技術、干成孔注漿技術等，有利于在飽和軟土中推廣應用。近年施工有許多成功的實例。

目前錨桿施工工藝領先于其設計理論。但因施工不當，在東北等地曾發生了若干起嚴重事故，應予重視。

6土體的加固

對軟土基坑，特別是深大而周圍環境條件嚴峻的基坑，在基坑內外一定范圍進行土體加固，可取得防止隆起、穩定坑壁、減少位移、保護環境的良好效果。

工程界已普遍認識到，基坑支護設計應是支擋結構、支撐錨拉體系及土體加固三項技術綜合運用，方可達到安全、經濟的目的。

土體加固除利用常規的地基處理技術外還常利用降水技術，取得了好效果。例如，上海新世界商城在基坑內設置深井泵結合真空泵降水裝置，進行變流量間斷性抽吸地下水。降水后實測坑底土（原為流塑性粘性土夾薄砂）現場不排水抗剪強度平均達到30.0kPa，比降水前提高36.4%，使土抗力顯著提高。實踐證明，在一般情況下加固坑內被動區的效果比加固坑外主動區的效果更好。

摘要：近20年來，我國各大中城市萬幢高樓拔地而起，10層以上的建筑物已逾1億平方米；其中高度超過100m的建筑物已有約200座。上海金茂大廈高420.5m，深圳地王大廈高325m，廣州中天大廈高322m，它們躋身于當今世界20座超級巨廈之列，令人矚目。同時，這些已建和在建的高樓超高大樓，其基坑深度已逐漸由6m、8m發展至10m、20m以上。伴隨著這些工程大實施，深基坑工程的設計施工技術已取得了長足進步。