深基坑支护方案选型
深基坑支护方案选型的探讨
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(大连大学,建筑工程学院，辽宁大连 116622）
摘要：随着我国城市化建设的加快，城市土地趋于紧张。城市需要建设大量的高层和超高层建筑，对深基坑支护方案提出了更高的要求。本文通过分析现有成熟的深基坑支护方案的技术特点和适用条件，比较各支护方案的安全、成本和适用性，提供选取合适的深基坑支护方案的建议。以根据不同工程要求，选择出安全合理、经济性好、满足施工要求的最优基坑支护方案。
关键字：深基坑；支护方案；选型
0 引言
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由于城市建筑密度大，建筑施工面积有限，并且建设土地周边往往高楼林立，深基坑施工会对周围地质条件产生很大影响。这就对城市高层和超高层的深基坑施工提出了更高的要求，不仅需要保障工程安全且按进度完工，需要考虑施工方案的经济性和技术的可行性。在现今建筑施工市场采用招投标的方式选择经济效益好的可行的施工方案，如何根据实际的条件设计出合理、安全、经济的深基坑支护方案，成为赢得项目的关键，因此深基坑支护方案的制定很重要。
1 支护结构的类别与技术特点
1.1 放坡开挖结构
放坡开挖结构是将基坑逐层放坡，做成合适的边坡，保证开挖过程中的边坡稳定性。这种基坑围护结构简单，成本费用低，基本没有技术风险，但需要较大的施工场地，对工程土质条件要求高。
1.2 水泥土重力式围护结构
水泥土重力式围护结构是利用深层搅拌机现场将土和水泥浆进行搅拌【1】，让其形成数排连续搭接的水泥土桩，加固基坑周围土地，并于天然土地形成重力式挡土墙，保护基坑的稳定性。这种围护结构施工方便，成本低，其施工时噪音小不扰民，特别适闹市施工。
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1.3 悬臂是围护结构
悬臂式支护结构是采用地下连续墙、钢板桩、钢筋混凝土桩、木板桩等型式，依靠结构本身插入地下土的深度，利用天然土压力和结构的抗弯能力维持基坑整体的稳定和安全。这种围护结构适用于地下土质条件好，开挖深度浅的基础，但施工成本相对高，施工技术要求较高，需要对桩和墙的抗弯能力和土压力进行精确计算。
1.4 内支撑围护结构
内支撑围护结构即在围护结构基础上，再在基坑内部加上内支撑结构，内支撑可以采用水平支撑和斜支撑。内支撑围护结构在材料上可分为钢筋混凝土支撑和型钢支撑[2]。这种围
护结构不仅满足结构强度要求，同时也能满足基坑的变形要求，适用范围广，特别适合基坑周围建筑密集，开挖深度较大的工程。
1.5 拉锚式围护结构
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拉锚式围护结构是在围护结构的基础上加上锚固体系组成，围护结构有钢筋混凝土排桩和地下连续墙两种形式，锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式[2]。这种围护结构受土质、地下水情况、技术条件等有较高的要求[3]。
1.6 喷锚网支护结构
喷锚网支护结构是在土坡中预埋土锚或钉，同时在坡面上铺设一层钢筋混凝土面板，利用土锚固定钢筋网。这种支护结构可以边开挖基坑边支护基坑，节省工期。同时，适用于不良地质条件，施工灵活，对周围建筑影响。
2 基坑支护方案间的比较
现在应用于工程的深坑支护方案种类很多，每种方案都有其自身的技术特点。首先对于不同地质条件和基坑的开挖深度，不同的支护方案就有不同的要求。然后由于支护方案材料使用、施工过程的不同，他们在造价和工期上就有很大的差别。最后不同支护方案对基坑力学性能的改变不一样，基坑在后续的施工过程中产生的影响和结果也有很大区别。由于各种支护方案之间不同的技术特点，将从地质条件、造价、效果和工期等四个方面做比较，给出一个直观的方案比选的参考。
表3-1 支护方案比较
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3 深基坑方案选型
3.1 方案选型基础工作
在进行方案选型前，需要对工程概况和工程地质条件有清楚的了解，这是方案设计的依据。从以下三个方面准备方案设计的基础数据：
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（1）地质勘探工程地质情况是工程施工方案设计的基础，需要掌握完全的地质情况。通过地质勘探报告，详细了解基坑底下不同土层的地土质情况、地下水走向和岩土情况，以便根据地质条件计算基坑稳定性。
（2）施工场地实际勘察通过现场勘察，了解施工场地周围建筑密度、道路交通情况和地下管道埋设情况。
（3）查看设计图纸设计图纸表明了基坑深度、基坑开挖尺寸和建筑荷载要求。
3.2 基坑支护方案设计
3.2.1 结合地质条件和基坑开挖要求
土质条件较好、开挖深度较浅时，可以采用水泥土重力式围护结构。而当土质为砂土和粘性土质，基坑深度较大，可以采用拉锚式围护结构。不同的支护方案根据自身的技术特点，适用于不同类别的土质条件和基坑深度要求。
3.2.2 结合地下水情况和降水方式
喷锚网支护结构不能再地下水位一下和没有经过人工降水处理的土层使用，不然会发生基坑透水，影响基坑的安全。而水泥土重力式围护结构和地下连续墙本身就具有较强止水能力[4]，能够避免地下水的渗透，对基坑排水要求小。特别是工地周围存在浅基础的建筑物，不适使用降水排除地下水，以免周围建筑和建筑物发生不均匀沉降，影响建筑安全。
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3.2.3 结合工地周围建筑密度
工地周边的情况往往存在很大的差别，建筑密度、交通情况、市政管道等方面都会影响到基坑支护方案的选择。喷锚网支护结构不适合在地下管道密集的地方使用，不然会破坏市政管网。悬臂式围护结构不能控制基坑边坡的变形，在建筑密度较大的地区不适用，一般可采用内撑式围护结构和拉锚式围护结构。
综合以上三个方面进行基坑支护方案的设计，在满足基坑支护的施工要求并保证施工安全前提下，可以设计出多套施工方案。
3.3 基坑支护方案选型方法
3.3.1 初步制定基坑支护方案
根4.2中的要求可以制定出多套适合工程的可行性方案。
3.3.2 确定设计方案的指标
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深基坑支护方案与很多因素有关，评价指标也涉及不同方面。基坑支护方案的评价指标
涉及以下几方面的因素：安全性，造价因素，环境影响因素，工期因素和不可见因素，综合各方案的技术特点可确定方案比选的评价指标。
3.3.3 确定评价指标的权重
基坑支护的方案评价指标在实际施工中的重要程度有很大区别，同时也与技术人员个人技术要求有关。例如对于造价因素和安全因素，保守的技术人员会更偏重与工程的安全度，而对于造价因素考虑的较少；一般经验丰富的技术人员相信方案的安全度，会尽量节约成本，他会更看重方案的造价因素。因素集和权重的选择对计算结果影响很大，建立全面、高效的因素集，并进行广泛的专家调查[5]。
3.3.4 运用模糊模糊综合评价法和层次分析法进行方案比选
利用层次分析理论建立基坑支护方案的评价体系，然后根据结合模糊数学，采用定性和定量的方法对支护方案做出综合评价，选择最适合工程的基坑支护方案。这种方法不仅考虑单个因素对基坑支护方案的影响，各个因素之间的联系函数更趋于合理[6]，以求最大程度上反应工程实践。通过层次分析法构造矩阵，对方案中的评价指标做定量评价[7]，然后进行一致性检验以检验方案评价权重的正确性。在进行模糊评价时，首先确定评价因子，作为模糊综合评价因素集[8]，然后根据评语集建立模糊关系，即可对方案进行综合评价。通过对多个方案的比选，可选出在技术安全、造价、工期和环境等各方面最优的基坑支护方案。
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4 总结
基坑是工程正常施工的第一步，也是后续工程安全施工的关键，因此要求我们科学的制定出安全合理的基坑支护方案。首先需要了解工地实际地质情况、施工场地边界条件、市政管网情况等，根据不同支护方案的技术特点初步设计基坑支护方案。然后综合考虑方案的影响因素，建立多个方案的评价体系。运用模糊模糊综合评价法和层次分析法对方案进行综合评价。最后根据计算结果选择最优的基坑支护方案。
参考文献：
[1] 刘宗仁，王土川. 土木工程施工[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2009.
[2] 杭州市建筑业管理局. 深基坑工程实践与研究[M].北京：中国水利水电出版社，1999.
[3] 陆杰峰、俞洪良. 软土地基深基坑围护方案综合评价[J].浙江大学学报，2001,5.
[4] 王晨,孙正鹏.某深基坑支护设计方案的选型分析[J].科技信息，2011,20.
[5] 李九.深基坑支护方案中模糊综合评判优选法[J].城市道桥与防洪，2007,09：118-120.
[6] 杨茂盛,王乐.混凝土结构工程综合性能评价的技术方法分析[J].西安建筑科技大学学
报,2007,02(39)：263-266.
[7] 徐宜和.基坑工程技术现状分析[J].四川建筑科学究,2005,06(31)：113-117.
[8] 李海滨. 基于模糊综合评价的沥青路面施工质量过程控制模型[J].西安科技大学学
报,2012,32(4)：459-463.
Discussion on Deep Foundation Pit Supporting Scheme
Chen Huanhu
(Civil and Archit. Eng. College, Dalian 116622, China)
Abstract:Along with our country city changes construction to speed up, city land tensions.City to the construction of a large number of high-rise and super high-rise buildings, has put forward higher requirements for the deep foundation pit supporting scheme.In this paper, through the analysis of the existing maturesupporting scheme for deep foundation pit technique characteristics and application conditions, the supporting scheme of safety, cost and applicability,provides the selection of deep foundation pit supporting scheme suitablesuggestions. In according to the requirements of different projects, choose thesafe and reasonable, good economy, meet the requirement of the construction ofthe base pit supporting scheme.
Key words:Deep foundation pit;Supporting scheme;Selection.