房建工程深基坑施工常见问题及施工技术浅述论文
摘要：深基坑土方开挖是房建工程的重要环节，是后面一切工序的顺利开展的前提，因此需要加强对深基坑土方开挖的施工管理，确保工程上产生的误差保持在规定范围内，保证施工数据与方案数据一致，做到具体问题具体分析。文章对进房建工程深基坑施工常见问题及施工技术行了分析探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。
关键词：房建工程；深基坑施工；问题；施工技术
当下是一个电子信息时代，科学技术每天都在呈上升趋势在发展，各个行业都受到了它的影响。房屋建筑企业也不例外，它将科学技术融入到施工中，不断地完善现有的施工技术。由于世界人口一直只升不降，造成了很多城市用地紧张的出现，因此，房屋建筑理念也渐渐地向高层建筑转变，而这无形之中也增加了基坑的施工深度和难度。为了能够承受起几十层的高楼建筑基坑是最基础也是最重要的一步。但是就目前的施工水平来说，仍然存在着一些常见问题需要对其进行进一步地分析和研究。
1 房屋建筑工程深基坑的施工现状
深基坑工程的施工与很多因素有关，它易受到多方面因素的影响，如：施工地的水文条件和地质状况，周围场地条件，基坑周围的地下情况、地下管网的安装位置等等。与同类的工程相比，深基坑工程的风险性会更高一筹，而且它的施工场地比较狭窄，施工周期也更长。如果遇到降雨或大风等恶劣天气，这些可变因素都会对深基坑的稳定性造成一定的影响。它分为多个相邻的场地进行施工，主要的是施工工序包括基础浇筑混凝土、挖土以及扑水等。这些工序常常会相互影响、相互牵制，从而增加了协调的难度。随着房屋建筑的高度不断上升，深基坑也需要不断挖掘地更深，开挖的面积更大，有时甚至会将宽度以及深度扩展到几百米以上，同时也增加了支撑系统的难度。一般开挖深基坑都选择在较硬的土层进行施工，因为土层软弱会造成沉降和发生位移的情况，对以后的地下管线的施工以及周遭建筑物产生不利的影响。
2 目前在深基坑施工中出现的主要问题
2.1 开挖和挡土支护环节出现的问题
大多数房建工程的'深基础都是利用大规模的机械设备来进行开挖。然而经常由于边坡修理达不到总的设计要求，出现欠挖或者超挖的情况。在实际的开挖施工过程中，施工的管理人员没有尽到自己的责任，技术交底不明确，导致各个地方开挖的高度不一，而操作机械设备的工作者操作水平不到位，使得开挖后边坡表面的顺直度不能形成一个规则的状态。当人工对边坡进行修理时，只能对表面进行稍微的修正，没有对其进行严格的检查就进行下一个施工过程——初喷，所以在挡土支护后就容易引起超挖、欠挖情况的发生。
2.2 设计与实际施工状况有着很大的不同
搅拌桩的施工在深基坑施工中通常是必不可少的一个步骤，可是很多施工人员对水泥的用量不明确，掌握不好精确的用量，经常导致水泥掺量不够的情况出现，降低基坑支护的强度，裂缝的产生影响整个施工的质量。而这一切的主要原因就是施工单位为了更早地完成工程量，没有严格地按照施工图纸进行施工，对施工材料的监管力度也不大，容易出现偷工减料的情况，大多数施工管理人员仅仅关注着眼见微小的利益而放弃长远的利益，这种短浅的目光会给施工工程带来很大的潜在危害。一般情况下，在还未形成一个立体空间结构前，施工主要按照最初设计好的平面结构的规划来进行调整，从而更好地达到既定的空间施工的效应。
2.3 深基坑边坡的修整操作控制难度大
深基坑施工相比于其他类型的施工项目来说，存在的施工难度较大。人和机械设备相互协调、想和配合的操作模式是当前施工企业最常用的一种施工方法。大面积的挖掘施工需要庞大的机械设备来完成，然后人工对挖掘部分的边缘进行更加精细的施工，对其进行细微的处理。但是在现实的生活中，机械设备经常不能掌握精确的挖掘深度，不是太深就是太浅，有时甚至将挖掘面积扩大很多。除此之外，由于机械设备挖掘基坑的深度不能把握好，所以导致边坡的修正质量不能得到有效地保证，但是如果不靠机械的帮助，仅仅依赖人力是很难完成挖掘工作的，人为变化因素非常多，由于这些因素的限制导致深基坑工作的挖掘更加不能顺利地进行。
3 针对当前深基坑存在的主要问题提出相应的施工技术分析
3.1 增强对开挖施工工序的组织以及管理
在整个开挖施工过程中，对施工的位置、时间、挡土支护的时间进行合理精细的安排，并且尽可能地对已经开挖部分进行保护，将其无支护暴露时间大大缩短，尽量减少土体被扰动的时间以及范围，从而在一定程度上对自身的位移进行一个固定，能够与尚未被挖动的土体一起对基坑支护周围的土体进行一个固定的作用。对土方开挖的施工顺序以及施工进度进行有效地控制，再结合已开挖土体与未开挖土体之间的相关性，两者相互渗透，有利于对支护结构的土体移动的控制。为了对支护结构以及基坑周围土体移动的情况更加了解，就要加强对开挖过程进行检测。
3.2 加强设计与实际情况之间的衔接
对深基坑进行设计时，首先要注意的就是对挖掘的深度、防水措施等方面进行合理的规划，其次对一些比较细微的挖掘工作进行详细的设计。在施工前期，要充分对各个环节的细节进行了解和掌控，因为有些细节施工比较复杂。通常情况下，以相关技术作为标准，并且要严格参照技术标准以及施工设计来对整个队伍进行监管，除此之外，施工人员在选用技术以及设备时要小心谨慎，严格按照章程来进行。为了对深基坑施工条件有进步一地了解，可以在对它周围的一些建筑或者土地条件进行拍照或者调查，并结合有关施工区域的详细资料和地质勘探结果，对整个施工地进行一个细致的分析，从而能够大大地缩小设计与实际之间的差距。例如：在处理软土层时，它的挖掘要求相对来说比较严格，深度、速率都要有一定的把握，否则容易出现施工失衡的状况，造成土壤的稳定性以及硬度有下降的趋势，如果严重的话可能引起土体滑坡的状况出现。这不仅会使工程不能及时完成，而且建筑质量也会遭受到一定的损伤。因此，利用各种现代的渠道来加强对施工场地、条件等方面的了解，增强设计与实际情况的差距，从而更好地进行施工。
3.3 增强对深基坑周边的处理控制
一般情况下，选择在枯水或者降雨少的天气下进行挖掘工作。大多数施工工程都会被水所影响到，所以在选择施工区域时，地下水位的考察是它优先考虑的一个因素，并且在施工时要有一定的防水措施，以免遭受到它的侵害。深基坑边坡是最容易受到水的侵害的一个区域，为了保证房建工程的施工安全和稳定，通常情况下是先用堵的方法，然后用水量抽取的方法来解决这个问题，这样才能降低基坑周边土体发生滑落的情况发生。深基坑边坡的处理是非常繁琐的一道工序，但是它在整个施工过程中又是必不可少的。为了能够挖掘出一个尺寸合适的深基坑，可以先用机械设备开挖一个尺寸比计划小的基坑，然后再利用人工来对它的边坡进行修整，这样既可以达到所需要的平整度，也可以挖掘出最准确的深基坑，减少差距的产生。
4 结语
综上所述，房间施工中的深基坑施工存在的问题虽然不是难度很大的问题，但是它关系着整个施工工程的质量和安全，因此，要大力对深基坑中出现的问题进行分析，并制定详细的施工技术方案解决它，同时加强对施工人员的技术考核和监管。只有不断地进步和完善，才能保证建筑工程的质量，促进企业的市场竞争力。
参考文献
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[2] 莫次伦.浅谈房建工程深基坑施工常见问题及施工技术[J].城市建设理论研究，2012（24）.
深基坑施工方案
1.1. 基坑排水、降水方法
在土方开挖过程中，当开挖底面标高低于地下水位的基坑(或沟槽)时，由于土的含水层被切断，地下水会不断渗入坑内。地下水的存在，非但土方开挖困难，费工费时，边坡易于塌方，而且会导致地基被水浸泡，扰动地基土，造成工程竣工后建筑物的不均匀沉降，使建筑物开裂或破坏。因此，基坑槽开挖施工中，应根据工程地质和地下水文情况，采取有效地降低地下水位措施，使基坑开挖和施工达到无水状态，以保证工程质量和工程的顺利进行。
基坑、沟槽开挖时降低地下水位的方法很多，一般有设各种排水沟排水和用各种井点系统降低地下水位两类方法，其中以设明(暗)沟、集水井排水为施工中应用最为广泛、简单、经济的方法，各种井点主要应用于大面积深基坑降水。
1.1.1. 集水坑排水法
一、排水方法
集水坑排水的特点是设置集水坑和排水沟，根据工程的不同特点具体有以下几种方法：
1．明沟与集水井排水
2．分层明沟排水
3．深层明沟排水。
4．暗沟排水
5．利用工程设施排水
二、排水机具的选用
基坑排水广泛采用动力水泵，一般有机动、电动、真空及虹吸泵等。选用水泵类型时，一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5—2倍。当基坑涌水量Q<20m3／h，可用隔膜式泵或潜水电泵；当Q在20-60m3／h，可用隔膜式或离心式水泵，或潜水电泵；当Q>60 m3／h，多用离心式水泵。隔膜式水泵排水量小，但可排除泥浆水，选择时应按水泵的技术性能选用。当基坑涌水量很小，亦可采用人力提水桶、手摇泵或水龙车等将水排出。
1.1.2. 井点降水法
在地下水位以下的含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，采用一般的明沟排水方法，常会遇到大量地下涌水，难以排干；当遇粉、细砂层时，还会出现严重的翻浆、冒泥、流砂现象，不仅使基坑无法挖深，而且还会造成大量水土流失，使边坡失稳或附近地面出现塌陷，严重时还会影响邻近建筑物的安全。当遇有此种情况出现，一般应采用人工降低地下水位的方法施工。人工降低地下水位，常用的为各种井点排水方法，它是在基坑开挖前，沿开挖基坑的四周、或一侧、二侧埋设一定数量深于坑底的井点滤水管或管井，以总管连接或直接与抽水设备连接从中抽水，使地下水位降落到基坑底0.5—1.0m以下，以便在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工，不但可避免大量涌水、冒泥、翻浆，而且在粉细砂、粉土地层中开挖基坑时，采用井点法降低地下水位，可防止流砂现象的发生；同时由于土中水分排除后，动水压力减小或消除，大大提高了边坡的稳定性，边坡可放陡，可减少土方开挖量；此外由于渗流向下，动水压力加强重力，增加土颗粒间的压力使坑底土层更为密实，改善了土的性质；而且，井点降水可大大改善施工操作条件，提高工效加快工程进度。但井点降水设备一次性投资较高，运转费用较大，施工中应合理地布置和适当地安排工期，以减少作业时间，降低排水费用。
井点降水方法的种类有：单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点、无砂混凝土管井点以及小沉井井点等。可根据土的种类，透水层位置，厚度，土层的渗透系数，水的补给源，井点布置形式，要求降水深度，邻近建筑、管线情况，工程特点，场地及设备条件以及施工技术水平等情况，作出技术经济和节能比较后确定，选用一种或两种，或井点与明排综合使用。表1为各种井点适用的土层渗透系数和降水深度情况。可供选用参考。
表1各种井点的适用范围
项次 井点类别 土层渗透系数（m/d） 降低水位深度（m）
1 单层轻型井点 0.5—50 3-6
2 多层轻型井点 0.5—50 6-12
3 喷射井点 0.1—2 8—20
4 电渗井点 <0.1 根据选用的井点确定
5 管井井点 20-200 3—5
6 探井井点 5-25 >15
注：无砂混凝土管井点、小沉井井点适用于土层渗透系数10-250m／d，降水深度5-10m。
1.2. 边坡稳定
开挖基坑时，如条件允许可放坡开挖，与用支护结构支挡后垂直开挖比较，在许多情况下放坡开挖比较经济。放坡开挖要正确确定土方边坡，对深度5m以内的基坑，土方边坡的数值可从有关规范和文献上查出，对深基坑的土方边坡，有时则需通过边坡稳定验算来确定，否则处理不当就会产生事故。我国在深基坑边坡开挖方面发生过一些滑坡事故，有的虽然未滑坡，但产生了过大的变形，影响施工正常进行。对于有支护结构的深基坑，在进行整体稳定验算时，亦要用到边坡稳定验算的知识。
从理论上说，研究土体边坡稳定有两类方法，一是利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态，二是假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。
第一类方法对于边界条件比较复杂的土坡较难以得出精确解，国内外许多人在这方面进行不少研究工作，也取得一些进展，近年来还可采用有限单元法，根据比较符合实际情况的弹塑性应力应变关系，分析土坡的变形和稳定，一般称为极限分析法。
第二类方法是根据土体沿着假想滑动面上的极限平衡条件进行分析，一般称为极限平衡法。在极限平衡法中，条分法由于能适应复杂的几何形状、各种土质和孔隙水压力，因而成为最常用的方法。条分法有十几种，其不同之处在于使问题静定化所用的假设不同，以及求安全系数方程所用的方法不同。
1.3. 基坑土方开挖
高层建筑基坑工程的土方开挖，在设法解决了地下水和边坡稳定问题之后，还要解决土方如何开挖的问题，即选用什么方法、什么机械、如何组织施工等一系列问题。
在基坑土方开挖之前，要进行详细的施工准备工作，在开挖施工过程中要考虑开挖方法和人工开挖和机械开挖的配合问题，开挖后还要考虑对一些特殊地基的地基处理问题。
1.3.1. 施工准备工作
基坑开挖的施工准备工作一般包括以下几方面内容：
1．查勘现场，摸清工程实地情况。
2．按设计或施工要求标高整平场地。
3．做好防洪排洪工作。
4．设置测量控制网。
5．设置就绪基坑施工用的临时设施。
1.3.2. 机械和人工开挖
在开挖施工过程中人工开挖和机械开挖的配合问题一般要遵循以下几条原则和方法：
1．对大型基坑土方，宜用机械开挖，基坑深在5m内，宜用反铲挖土机在停机面一次开挖，深5m以上宜分层开挖或开沟道用正铲挖土机下入基坑分层开挖，或设置钢栈桥，下层土方用抓斗挖土机在栈桥上开挖，基境内配以小型推土机堆集土。对面积很大、很深的设备基础基坑或高层建筑地下室深基坑，可采用多层同时开挖方法，土方用翻斗汽车运出。
2．为防止超挖和保持边坡坡度正确，机械开挖至按近设计坑底标高或边坡边界，应预留80~50cm厚土层，用人工开挖和修坡。
3．人工挖土，一般采取分层分段均衡往下开挖，较深的坑(槽)，每挖1m左右应检查边线和边坡，随时纠正偏差。
4．对有工艺要求，深入基岩面以下的基坑，应用边线控制爆破方法松爆后再挖，但应控制不得震坏基岩面及边坡。
5．如开挖的基坑(槽)深于邻近建筑基础时，开挖应保持一定的距离和坡度，以免在施工时影响邻近建筑基础的稳定。如不能满足要求，应采取在坡脚设挡墙或支撑进行加固处理。
6．挖土时注意检查基坑底是否有古墓，洞穴，暗沟或裂隙、断层(对岩石地基)存在，如发现迹象，应及时汇报，并进行探查处理。
7．弃土应及时运出，如需要临时堆土，或留作回填土，堆土坡角至坑边距离应按挖坑深度，边坡坡度和土的类别确定，干燥密实土不小于3m，松软土不小于5m。
8．基坑挖好后，应对坑底进行抄平，修整。如挖坑时有小部分超挖，可用素土、灰土或砾石回填夯实至与地基土基本相同的密实度。
9．为防止坑底扰动，基坑挖好后应尽量减少暴露时间，及时进行下一道工序的施工，如不能立即进行下一工序时，应预留15—30cm厚覆盖土层，待基础施工时再挖去。
1.3.3. 地基局部处理
对于基坑开挖过程中或开挖后遇到特殊地基问题要进行地基局部处理，以下介绍了几种特殊地基的局部处理方法。
一、 坑(填土，淤泥，墓穴)的处理
1 若松土坑在基槽中，且较小时， 将坑中软弱虚土挖除，使坑底见天然土为止，然后采用与坑底的天然土压塑性相近的土抖回填，当天然土为砂土时，用砂或级配砂回填，天然土为较密实的粘性土，则用3:7灰土分层夯实回填，天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土，可用1:9或2:8灰土分层夯实回填。
2 若松土境较大且超过基槽边沿时，因各种条件限制，坑(槽)壁挖不到天然土层时，可将该范围内的基槽适当加宽，用砂土或砂石回填时，基槽每边均应按l1:h1=1:1坡度放宽，用l:9或2:8灰土回填时，基槽每边均应按l1:h1=0.5:1坡度放宽，用3:7灰土回填时，如坑的长度2m，基槽可不放宽，但灰土与槽壁接触处应夯实。
3 若松土坑较大且长度超过5m时，将坑中软弱土挖去，如坑底土质与一般槽底土质相同，可将基础落深，做1:2踏步与两端相接，每步不高于50cm，长度不小子100cm，如深度较大，用灰土分层回填夯实至坑(槽)底一平。
4 若松土坑较深，且大于槽宽或1.5m时，槽底处理完后，还应适当考虑是否需要加强上部结构的强度，常用的加强办法是；在灰土基础上l～2皮砖处（或混凝土基础内）、防潮层下1～2皮砖处及首层顶板处各配置3～4根φ8～12钢筋，跨过该松土坑两端各1m。
5 对地下水位较高的松土坑，将坑(槽)中软弱的松土挖去后，再用砂土或混凝土回填
二、 井或土井的处理
1水井，在基础附近将水位降低到可能限度，用中，粗砂及块石，卵石或碎砖等夯填到地下水位以上50cm．如有砖砌井圈时，应将砖井圈拆除至坑（槽）底以下1m或更多些， 然后用素土或灰土分层夯实回填至基底(或地坪底)。
2 桔井在距基础边沿5m以内，先用素土分层夯实，回填到地坪下1.5m处，将井壁四周砖圈拆除或松软部分挖去，然后用素土或灰土分层夯实回填。
3 枯井在基础下，条形基础3B或柱基2B范围内先用素土分层夯实，回填到基础底下2m处，将井壁四周较软部分挖去，有砖井圈时，将砖按规定拆除，热后用素土或灰土分层夯实回
4 井在房屋转角处，但基础压在井上部分不多时 除按以上办法回填处理外，还应对基础加强处理，如在上部设钢筋混凝土板跨越。当影响不大时，可采用从基础中挑梁的办法。
5 井在房屋转角处，且基础压在井上部分较多用挑梁的办法较困难或不经济时，则可将基础沿墙长方向向外延长出去，使延长部分落在天然土上，并使落在天然土上的基础总面积，不小于井圈范围内原有基础的面积，同时在墙内适当配筋或用钢筋混凝土梁加。
6 井巳淤填，但不密实可用大块石将下面软土挤紧，再用上述办法回填处理，若井内不能夯填密实时，则可在井砖圈上加钢筋混凝土盖封口，上部再回填处。
三、 局部软硬(高差)地基的处理
1若基础下局部遇基岩、旧墙基、老灰土、大块石或构筑物 尽可能挖除，以防建筑物由于局部落于较硬物上造成不均匀沉降而建筑物开裂，或将坚硬物凿去30～50cm深，再回填土砂混合物夯实。
2若基础部分落于基岩或硬土层上，部分落于软弱土层上。 采取在软土层上作混凝土或砌块石支承墙(或支墩)，或现场灌注桩直至基岩。基础底板配适当钢筋，或将基础以下基岩凿去30～50cm深，填以中、粗砂或土砂混合物作垫层，使能调整岩土交界部位地基的相对变形，避免应力集中出现裂缝，或采取加强基础和上部结构的刚度、来克服地基的不均匀变形。
3若基础落于高差较大的倾斜岩层上，部分基础落于基岩上，部分基础悬空。 则应在较低部分基岩上作混凝土或砌块石支承墙(墩)，中间用素土分层夯实回填，或将较高部分岩层凿去、使基础底板落在同一标高上，或在较低部分基岩上用低标号混凝土或毛石混凝土填充。
四、 橡皮土，古河、古湖泊的处理
1橡皮土处理：地基局部含水量很大趋近于饱和，夯拍后使地基土变成有颤动感觉的“橡皮土”。地基处理方法避免直接夯拍，可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量。如已出现橡皮土，可铺填一层碎砖或碎石将土挤紧，或将颤动部分的土挖除，填以砂土或级配砂石夯实。
2天然古河、古湖泊处理 根据其成因，有年代久远经过长期大气降水及自然沉实，土质较为均匀、密实，含水量20%左右，含杂质较少的古河、古湖泊。有年代近的土质结构较松散，含水量较大的、含较事碎块，有有机物的古河、古湖泊对年代久远的古何，古湖泊，土的承载力不低于相接天然土的，可不处理．对年代近的古河、古湖泊则应将松散含水量大的土挖除，视情况用素土或灰土分层夯实，或采用加固地基的措施。
3人工古河，古湖泊处理分老填土和薪填土，老填土为长期生括填积而成，内含有砖瓦碎块，草木灰等杂物，土质较均匀、密实，稳定。新填土形成时间短，沉降未稳定，土中含有较多的砖瓦碎块、草木灰，炉渣譬，结构松散不均匀，含水量一般大于20%。老填土如承量力不低于同一地区天然土，可不予处理。新填土要将填土挖除，用素土或灰土分层夯实回填，或采用加固地基的措施。
五、 流砂的处理 流砂现象，形成原因及处理方法
基坑开挖深于地下水位0.5m以下时，在坑内抽水，有时坑底的土会成流动状态，随地下水涌起，边挖边冒，无法挖深的现象称为流沙，当坑外水位高于坑内抽水后的水位，坑外水压向境内移动的动水压力大于土颗粒的浸水浮重时，使土粒悬浮失去稳定，随水冲入坑内，从坑底涌起或两侧涌入，变成流动状态。如施工时强挖，抽水愈探，动水压力就愈大，流砂就愈严重。产生流砂的条件是，水力坡度愈大或砂土空隙度愈大，愈易形成流砂，砂土的渗透系数愈小，排水性能愈差时，愈易形成流砂，砂土中含有较多的片状矿物，如云母、绿泥石等，易形成流砂。采取措施的方法是“减小或平衡动水力”，使坑底土颗粒稳定，不受水压干扰。常用处理方糖有，a．安排在枯水期施工，使最高的地下水位不高于坑底0.5m；b. 采取水中挖土，即不抽水或少抽水，使基坑内水压与坑外水压基本平衡，缩小水头差距；c. 对于较重要或流砂严重的工程，可采用井点人工降低地下水位方法，将基坑和附近的地下水位降低至坑底以下，使坑底土面保持无水状态；d. 沿基坑周围打板桩，使深入到不透水层，以阻挡坑外水向坑内压入，减小坑内动水压力涌上。
1.4. 基坑支护体系的选型
作为保证基坑开挖稳定的支护体系包括挡墙和支撑两部分，其中挡墙的主要作用是挡土，而支撑的作用是保证结构体系的稳定，若挡墙结构足够强，能够满足开挖施工稳定的要求，该支护体系中可以不设支撑构件，否则应当增加支撑构件（或结构）。对于支护体系组成中任何一部分的选型不当或产生破坏，都会导致整个支护体系的失败。因此，对挡墙和支撑都应给予足够的重视。
1.4.1. 挡墙的选型
工程中常用的挡墙结构有下列一些型式：
1 钢板桩
2 钢筋棍凝土板桩
3 钻孔灌注桩挡墙
4 H型钢支柱(或钢筋混凝土桩支柱)、木挡板支护墙
5 地下连续墙
6 深层搅拌水泥土桩挡墙
7 旋喷桩帷幕墙
除上述者外，还有用人工挖孔桩(我国南方地区应用不少)、预制打入钢筋混凝土桩等作为支护结构挡墙的。
支护体系挡墙的选型，涉及技术因素和经济因素，要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等几方面，并经过技术经济比较后方可加以确定，而且支护结构挡墙选型要与支撑选型、地下水位降低、挖土方案等配套研究确定。
1.4.2. 支撑结构的选型
当基坑深度较大，悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求时，即需增设支撑系统。支撑系统分两类：基坑内支撑和基坑外拉锚。基坑外拉锚又分为顶部拉锚与土层锚杆拉锚，前者用于不太深的基坑，多为钢板桩，在基坑顶部将钢板桩挡墙用钢筋或钢丝绳等拉结锚固在一定距离之外的锚桩上。土层锚杆锚固多用于较深的基坑，具体详见“土层锚杆”一章。
以下为常用的几种支撑形式：
1 锚拉支撑
2 斜柱支撑
3 短桩横隔支撑
4 钢结构支护
5 地下连续墙支护
6 地下连续墙锚杆支护
7 挡土护坡桩支撑
8 挡土护坡桩与锚杆结合支撑
9板桩中央横顶支撑
10 板桩中央斜顶支撑
11 分层板桩支撑
1.5. 挡土支护结构体系计算
由于土体结构的复杂性及土参数的离散性或不确定性，使得挡土支护结构体系承受的荷载的分布规律比较复杂，因此要想达到跟上部结构相同的计算精度是比较困的，难甚至说是不可能的。
近年来各国都有不同的计算方法和规范规定，但计算方法差异很大，用不同的计算方法，对挡土结构如桩长，弯距，拉杆荷载等计算，其结果相差可达50％，因为挡土结构的计算，不但涉及到计算理论和计算方法，还涉及到土的性质，水位高低，挖土深度，地面荷载和邻近建筑物等诸多因素，设计计算是比较复杂的。在我国还没有设计计算规范，因此，一个比较安全、稳定、经济合理的挡土支护设计，必须要求设计人员研究各种客观条件，掌握一些经验资料和试验研究资料，综合运用计算理论和方法来进行设计，就能得到比较合理的结果。
深基坑开挖与支护结构是基础和地下工程施工中的一个传统课题．也是一个综合性的岩上工程难题，涉及工程地质、水文地质、工程结构、施工工艺和施工管理。随着城市居住空间的发展，高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现．对基坑工程的要求越来越高．出现的问题也越来越多，促使工程技术人员以新的眼光去审视这一古老课题，使许多新的经验和理论的研究方法得以出现和成熟。
早在20世纪30年代．Terzaghi等人已开始研究基坑工程中的岩土工程问题，提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载人小总应力法，这理论直沿用至今．只不过有了许多改进与修正。在以后的时问里，世界各国的许多学者都投入了研究，并不断存这一领域取得丰硕的成果。在我国，20世纪80年代以后，随着经济发展和城市建设的需要，土地资源紧张的矛盾日益突出，向高空、向地下争取建筑空间成为一个发展趋势，对基坑工程的研究逐步发展起来。特别是20世纪90年代以来，随着城镇建设中高层及超高层建筑的大量涌现．深基坑工程越来越多，同时南集的建筑物、复杂的深基坑形式．使得基坑开挖的条件越来越复杂。因此，对基坑开挖与支护的计算与设计理论、施工技术等的要求也越来越高。
2.深基坑支护结构类型
2.1悬臂式支护结构
悬臂式支护结构是指未加任何支撑或锚杆，仅靠嵌入基坑底下定深度的岩土体来平衡上部地面超载、主动土压力以及水压力的支护结构。分为连续的扳桩式结构、分离的排桩式结构和地下连续墙结构。对于该种支护结构．其嵌入深度至关重要。由于基坑底以上部分呈悬臂状态，无任何支点力作用，与有内支撑的支护结构相比，这种结构的桩顶位移及构件弯矩值比较大。因此，这种立护结构形式主要用于土质条件较好、基坑深度不大及对基坑水平位移要求不很严格的基坑，一般开挖深度不宜大于lOm。
2.2拉锚式支护结构
拉锚式支护结构是由挡十结构与外拉系统组成的，分地面拉锚支护结构(外拉系统在地面设置)和锚杆支护结构(外拉系统沿坑壁土体内设置)两类。地面拉锚支护结构由挡土结构、拉杆(索)和锚固体组成，锚固体通常使用锚周桩或锚碇板。常用于深度及规模不大的基坑或悬臂支护结构的抢险工程中。锚杆支护结构是由挡土结构及锚固于蒸坑滑动面以外的稳定土体的锚杆组成。一般用于规模较大的深基坑，邻近有建筑物或重要管线而不允许有较大变形的基坑，以及不允许设内支撑或设内支撑不经济等情况。
2.3内支撑支护结构
内支撑支护结构是由挡土结构和内支撑系统组成的结构形式。挡土结构主要承受基坑开挖所产生的土压力和水压力井将此侧向压力传递给内支撑，有地下水时也可防止地下水的渗漏，是稳定基坑的一种临时支挡结构，一般采用护壁桩和地下连续墙。内支撑为挡土结构的稳定提供足够的支撑力，直接平衡两端围护结构上所承受的侧压力。常用的有钢支撑和现浇钢筋混凝土支撑。
2.4重力式挡士支护结构
重力式挡土支护结构是重力式挡上墙的一种延伸和发展，主要以自身重力来维持支护结构在侧压力作用下的稳定。其特点是先有墙后开挖形成边坡，因此在某种程度上重力式基坑支护结构与重力式挡十墙有较大的区别。目前，常用的重 力式支护结构主要是水泥土重力式围护结构。该结构用于软十的支护结构， 一般深度不大于6m，用丁非软土基坑的支护深度可达l0m。
2.5土钉支护
土钉支护是用于十体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术，由于经济、可靠且施工快速简便，已在我国得到迅速推广和应用。它由密集的土钉群、被加固的上体、喷射混凝上面层形成支护体系。由于随挖随支，能有效地保持上体强度，减少七体的扰动。适用于地F水位以上或经降水后的人工填上、粘性十和弱胶结砂土，开挖深度为5m～10m的基坑支护。土钉支护不适用十含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层、饱和软弱土层和对变形有严格要求的基坑支护，
2.6复合土钉支护
由于土钉支护自身具有局限性，在松散砂土、软土及含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层、饱和软弱土层不能单独使用该 支护形式，必须与其他支护相结合使用，即所谓的“复合土钉支扩”。复合上钉支护就是由土钉、喷射混凝土与预应力锚杆或预支护微型桩或水泥土桩组合，以解决因基坑变形、土体自立和隔水而形成的支护形式。常用的复台土钉支护南土钉+预应力锚杆+喷射混凝士、上钉+预支护微犁桩+喷射混凝土、土钉+预支护微型桩+预应力锚杆+喷射混凝上、土钉+水泥上桩+喷射混凝土、土钉+预应力锚杆+水泥土桩+喷射混凝土、土钉+预应力锚杆+喷射混凝土。
2.7预应力锚杆柔性支护
预应力锚杆柔性支护是用于基坑开挖和边坡稳定的一种新型支挡技术，是南预应力锚杆与喷射混凝土面层或木板面层结合而成的一种支护方法。其中预应力锚杆是由众多吨位较小的预应力锚杆组成的系统锚杆。由于强大预应力的作用，改变了基坑的受力状态，减小了基坑位移，因此该方法特别适合于位移挖制要求严格的基坑及超深基坑的支护。
3.我国当前深基坑支护设计和施工中存在的问题
3.1支护结构设计计算问题
目前，深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论。而极限平衡理论是一种静态设计，而实际上基坑开挖后的土体是种动态平衡状态，也是一个松弛过程，随着时间的增长，土体强度逐渐下降，并产生一定的变形。工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论计算的安全系数，从理论上讲是绝对安全的，但却发生破坏；有的支护结构却恰恰相反，即安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中获得成功。这说明在设计中变形和时间效应必须给子充分的考虑．但在目前的设计计算巾却常被忽视。
3.2基坑的上压力计算问题
支护结构上的土压力的计算是基坑立护结构计算的关键．但目前要精确计算土压力还十分困难。目前的支护结构设计中．一般都以古典的库伦公式或朗肯公式作为计算上压力的基本公式。应用这2个公式进行基坑上压力汁算存在以下问题：(1)库伦-朗肯土压力理论所制对的挡士墙问题是平面问题，而深基坑开挖支护问题实际上是空问问题。(2)库伦朗肯土压力理论计算的是极限平衡状态时的土压力，但是在实际的基坑工程中，对基坑位移均有严格的控制要求，位移过大是不容许的。基坑挡土结构上实际发生的土压力总是介于静止土压力与主动土压力或静止土压力与被动土压力之间。尤其在开挖过程中，上压力随开挖和支护的进行是一个动态变化过程，应用库伦-朗肯上压力理论无法计算出这一动态过程中相应的土压力。
3.3基坑的变形控制问题
随着城市建设的发展，城市用地越来越紧张，基坑工程往往处于房屋和生命线工程的密集地区，对基坑工程技术提出了更高、更严的要求，不仅要确保基坑的稳定，而且要满足变形控制的要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等设施的安全。而变形控制是现有基坑工程强度控制设计理论不够重视的一个方面，常规计算方法对立护结构及基坑周围十体的变形未能给出相应的解答，这是导致一些基坑工程失败的主要原因之。侯学渊、孙家乐等深入讨论，变形控制设计．提出了变形控制设计的基本思想：立护结构在满足强度的前提下，尚需满足其使用要求，即基坑在施工过程中既要保证其安全、不失稳，又要保证其对周围环境不造成破坏性的影响。
3.4地下水控制设计问题
地下水控制是基坑工程的个难点，较通常的“降水有更加广泛的含意，它包括降水与截水。因土质与地下水位的条件不同，基坑开挖的施工方法大不相同，不能制定统一的设计模式，这就要求设计者根据实际情况，进行地下水位控制设计。实践中绝大多数基坑工程在控制地下水方面获得了成功，但也有少数基坑(存在透水性大的粉土、砂土层，含水量丰富、相邻建筑物密集)山于其降水或截水在设计或施工中存在问题而出现基坑严重渗漏、管涌．致使工期延长(或者更严重的后果)，故地下水控制设计是基坑丁程设训和施工中十分重要的环节，必须引起重视”。
3.5支护结构的空间效应问题
深基坑本身是个具有长、宽、深尺寸的三维空间结构，基坑开挖过程中，基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小，深基坑边坡失稳常常以长边的居中位置发生，这说明深基坑开挖是个空间问题．但传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲，这种平面应变假设比较符合实际，而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。对于支护结构的空间效应，近几年国内外的研究取得了可喜的成果。但因为在土体力学参数的确定、有限元分析模式的选取等方面仍不能令人满意，基坑支护结构的三维在限元分析还处于辅助设计水平。所以．在未能进行字问问题处理前支护结构的构造要适当调整，以适应开挖空间效应的要求。
基坑支护论文开题报告
基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。是理论上尚待发展的综合技术学科。
毕业设计题目：郑州市豫东大楼基坑围护结构设计
学 院： 建筑工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师：
2015年3月31日
一、设计的目的和意义
1.目的
毕业设计是培养学生综合能力的重要环节，根据土木工程专业的培养目标要求及毕业生的主要服务去向，通过毕业设计，使每个学生把所学的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合以提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过该服务性办公楼地基支护结构设计，使学生在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高毕业生分析解决问题的能力。 2.意义
本项毕业设计题目为郑州市某综合型服务性办公楼基坑支护结构设计，为详细学习和了解与基坑支护工程相关的知识，巩固之前学习过的土力学与地基基础、土木工程施工、结构力学、工程地质、水力学等专业课程，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，同时也培养了毕业生调查研究、查阅文献、收集和整理资料的能力。通过本次设计使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础。
二、工程概况及设计条件
1.工程概况 (1)工程简介
本项目位于郑州市东二环某繁华步行街，基地面积为3500平方米。本项目为服务性办公楼，由主楼(地面三层)及二层地下室组成，总建筑面积为6458.3㎡。 (2)基坑面积及开挖深度
该工程建筑±0.00相当于绝对标高+4.25，室外自然地面平均标高取+4.00;基坑开挖面积约2123㎡，基坑围护周长约210m，根据结构图纸，底板面标高为-7.55，底板厚为700mm，局部厚为1100mm，垫层厚为100mm。因此基坑开挖深度为8.10米，局部电梯井、集水坑等落深尚未确定。 2.设计条件 (1)周边条件
本工程位于郑州市西二环某地块，周边环境情况较为复杂： 东侧：基坑开挖面与红线间距离为5.495～5.528米，红线外为中原大厦。该建筑物地上33层、地下4层，采用桩基础，与基坑开挖面最小距离为19.125米。
南侧：基坑开挖面与红线间距离为10.997～16.636米，红线外为一栋居民楼。该建筑物主楼46层，裙房5层，地下3层，采用桩基础，与基坑开挖面最小距离为17.479米。
西侧：基坑开挖面与红线间距离为4.259～4.357米，红线外为中原路。
北侧：基坑开挖面与红线间距离为8.696～12.053米，红线外为郑开大道。
基坑平面详细布置图如图1所示
中原路
图1 基坑平面布置图
(2)工程水文地质条件
根据《郑州市地块项目岩土工程勘察报告》，本工程基坑开挖影响范围内岩土工程地质有以下特点：
拟建场地现为停车场，场地地形基本平坦，实测各勘探点的孔口
地面标高在3.84～4.36米之间，一般地面标高在4.00左右。
场地内①层填土较厚，在1.80～3.10m之间，上部1.0米为碎石、砖块、建筑垃圾等，下部为灰黄～灰色粘性土、粉性土，土质不均。 基坑开挖深度范围内分布有第②层粉土，富水性好，透水性强，在水头差的作用下易产生流砂等不良地质现象。
拟建场地浅部地下水属潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发，勘察期间实测取土孔内地下水位静止水位埋深在0.90～1.20m，设计计算时地下水位取0.5m。
场区内第⑦层为承压含水层，承压水头在3～11m，其中⑦1层顶最浅埋深约为32米。经计算，按承压水头为自然地面以下3米考虑，当基坑开挖深度小于15.0米时，可不考虑承压水对基坑突涌的影响。由于本工程底板处开挖深度为8.1米，预计局部电梯井、集水坑处开挖深度不会大于15米，因此可不考虑承压水对基坑的影响。 场地内土层分布情况及基坑围护设计参数如下表(一)所示：
表1 土层分布情况及基坑围护设计参数
土层名 ①杂填土 ②粉土 ③淤泥质土 ④粘土① ⑤粘土②
厚度(m) 2.2～2.5 2.6～3.0 5.5～6.1 6.1～7.2 7.8～8.0
γ(kN/m3) 17.6～18.0 18.1～18.6 17.2～18.4 17.6～17.9 18.0～18.2
φ(度) 20～26 26～30 21～25 13～17 9.5～12
C(kPa) 7.9～8.4 8.5～10 15～17 16～19 18～20
渗透系数(cm/s)
1.1E-03 1.1E-03 4.0E-06 8.0E-06
注：C、φ均为勘察报告所提供的基坑支护设计参数(直剪固结峰值); (3)基坑侧壁安全等级及重要性系数
根据本工程的开挖深度、地质情况及周边环境情况，基坑安全等级为二级，基坑重要性系数γ0 = 1.0。
三、结构设计任务及要求
1.任务
该工程是对基坑围护做排桩结合锚杆的设计。运用了所学的土力学及基坑围护设计等专业知识，结合毕业实习的现场实习经验，通过对勘察资料的分析，结合场地环境及工程实际并运用计算机应用软件进行设计计算。其主要内容包括：围护结构设计方案的确定、基坑降排水方案的选择、止水帷幕的设计计算、围护结构的.设计计算、主被动土压力计算、围护桩的配筋计算、施工方案的选择、基坑整体稳定验算、坑底抗隆起验算、抗倾覆稳定性验算、抗管涌稳定性验算、施工图纸的绘制等。 2.要求
目的：根据勘探报告资料和相关规范并结合专业知识设计合理的设计方案以达到实际工程设计要求标准。 主要指标：
(1)保证开挖面积达2459㎡; (2)保证基坑深度达8.1m;
(3)抗倾覆稳定性验算Ks≥1.200; (4)抗隆起验算Ks≥1.1; (5)抗管涌验算K≥1.5。
四、支护方案比选
方案一：桩锚支护结构
特点：排桩包括单排装和双排桩，双排桩相当于一个插入土体的刚架，能够靠基坑一下桩前土的被动土压力和刚架插入土中部分的前桩抗压、后桩抗拔所形成的力偶来共同抵抗倾覆力矩。双排桩支护具有较大的侧向刚度，可有效地限制基坑的变形。双排桩支护结构作为空间超静定结构，整体性能优越，使围护结构纵向和横向的整体性都大大提高，从而使基坑的侧向变形和位明显减小。但双排桩支护对桩间土的要求比较高，所以在软土地区必须考虑加固问题。
当场地条件允许时，为节约成本，也可使用单排桩支护，单排桩刚度较大，也可以有效的抵抗倾覆力矩，从而控制变形。预应力锚杆的主要特点是通过施加预应力来约束基坑壁的变形，采用排桩与锚杆组合式支护技术，可以有效地控制基坑变形，大大提高基坑边坡的稳定性，特别是在基坑比较深，地质条件及周围环境比较复杂，而对基坑变形又有严格要求时这种联合支护型式更显示出它的优点。预应力锚杆增加了边坡的稳定性，减小了基坑的边线，在布置上也比较灵活。
当对坡顶的位移要求严格时，在上部布置预应力锚杆，当深度较深时，预应力锚杆均匀布置，因锚杆造价较高，为节约成本，锚杆与土钉可间隔布置，效果更好。这种复合的支护形式在边坡支护工程中应用广泛。
桩锚支护结构平纵剖面图如下所示：
图2 桩锚支护横向剖面图
图3 桩锚支护纵向剖面图
方案二：桩撑支护结构
特点：排桩的特点是侧向刚度大，能很好地控制变形。由于排桩部分嵌固于基坑底土层中，所以具有强大的抗拔力，有效抵挡基坑土层的倾覆力矩，从而保证基坑的稳定性。在土质较好的情况下可以独立使用并能产生较好的效果。内支撑的加入使拍桩支护的应用范围大大扩展，同时也减少了围护桩的长度，节约成本。特别是在一些土质不好的地区，桩撑支护的使用也取得了良好的效果。在深基坑工程中，可以设置多道内支撑，但是这样就会限制工作空间，特别是机械的使用，对工程的效率具有一定的影响。
复合土钉墙支护型式平纵剖面图如下：
图4 桩撑支护横向剖面图
图5 桩撑支护纵剖面图
方案三:排桩+土钉支护结构
特点：排桩的特点在前面方案中已做过详细介绍，这里主要针对土钉墙支护特点进行叙述。土钉墙用于基坑开挖支护能够显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力，而且土钉支护施工设备简单，占用空间小，施工效率高，占用着周期短，对相邻建筑影响不大。此外，土钉墙施工没有噪音，振动小，不影响周围环境。土钉支护一般适用于地下水位以上或经过降排水措施后的杂填土、普通粘性土、非松散沙土边坡，即使有局部的软塑粘性土层，在采取一定措施后有可能采用土钉支护。土钉支护施工采用边开挖边支护，安全程度较高。由于土钉数量众多并作为群体起作用，即使个别土钉出现质量问题或失效对整体影响不大。但是土钉支护也有一定的缺点和局限性，主要是基坑变形大，由于土钉支护是一种被动受力支护形式，只有土体发生变形时土钉才会受力，因此基坑变形位移相对较大。所以土钉支护的应用受到基坑变性条件的限制，对于对基坑变形有严格要求的工程不宜采用土钉支护。
排桩、土钉支护平纵面剖面图如下：
图7 双排桩支护纵剖面图
图8 土钉支护纵剖面图
针对以上三种方案从技术经济性、施工难易程度、施工周期、对
结合本工程实际环境和地质情况等因素，根据以上方案从多方面进行综合比较后决定，选取方案一作为本设计的设计方案。
六、主要参考资料
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