文 献 综 述

基坑工程设计包括勘察、支护结构设计、降水设计（地下水位控制）、土方开挖方案设计、监测和环境保护方案设计等内容。

基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素，做到因地制宜、因时制宜、合理设计、精心施工、严格监控。^[1]

地基基础设计，应坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则；根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料情况与施工条件等因素精心设计^[2]。

一． 支护结构类型

支护结构的种类很多，应根据具体开挖深度、地下水和土层条件、周围环境、工程重要性、工程造价和施工条件等多重因素加以选择。常见的支护结构类型主要有：

1、深层搅拌水泥土挡墙

将土和水泥强制拌和成水泥土桩，结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙，用于开挖深度3～6m的基坑，适合于软土地区、环境保护要求不高，施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济，但围护挡墙较宽，一般需3～4m。

2、钢板桩

钢板桩主要有两种（槽钢钢板桩和热轧锁扣钢板桩），用槽钢正反扣格接组成，或用U型、H型和Z型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中，相互连接形成钢板桩墙，既用于挡土又用于挡水，用于开挖深度3～10m的基坑。钢板桩具有较高的可靠性和耐久性，在完成支挡任务后，可以回收重复使用；与多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，施工方便、工期短。但钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后绕度变形较大,打拔桩振动噪声大、容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷^[3]。

3、钻孔灌注桩挡墙

钻孔灌注桩挡墙常用桩径直径600～1000mm，桩长多为15～30m，组成排桩式挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁，多用于开挖深度为7～15m的基坑工程。具有噪声和振动小，刚度较大，就地浇制施工，对周围环境影响小等优点。适合软弱地层使用，接头放水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩、旋喷桩等方法中选用适当方法解决防水问题，整体刚度较差，不适合兼作主体结构。桩质量取决于施工工艺及施工技术水平^[4]。

4、地下连续墙

地下连续墙是于基坑开挖之前，用特殊挖槽设备在地下成槽后，挠筑混凝土，建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙，用于开挖深度达10m以上的基坑或施工条件较困难的情况，多用于-12m以下的深基坑。地下连续墙作为深基坑的主要支护结构之一，常用厚度为600～800mm，也有厚达1200mm的，但较少使用。具有施工噪声低，振动小，就地浇制、墙接头止水效果较好、整体刚度大，对周围环境影响小等优点。是支护结构中最强的支护型式，适用于软弱土层、地质条件差和复杂、基坑深度大、周边环境要求较高的深基坑，高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构，并可采用逆筑法或半逆筑法施工。但是造价较高，施工要求专用设备^[5]。

5、土钉墙

土钉墙是一种边坡稳定式的支护,其作用与被动的具备挡土作用的上述围护墙不同,它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙主要用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地及土质较好地区，同时基坑深度不宜大于12m，我国华北和华东北部一带应用较多，目前我国南方地区亦有应用，有的已用于坑深10m 以上的基坑，稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好^[6]。

6、加筋水泥土墙（SMW工法）

(1) 简介

SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土桩内插入H型钢等（多数为H型钢，亦有插入拉森式钢板桩、钢管等），将承受荷载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW 支护结构的支护特点主要为:施工时基本无噪音，对周围环境影响小；结构强度可靠，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用，特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层；挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕；可以配合多道支撑应用于较深的基坑；此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙，在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H型钢等受拉材料；则大大低于地下连续墙，经济性比较好^[7]。

(2) 主要特点

1、施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。

2、钻杆具有螺旋推进翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，而且墙体全长无接缝，它比传统的连续墙具有更可靠的止水性。

3、它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土等土层中应用。

4、可成墙厚度550-1300毫米，常用厚度600毫米；成墙最大深度为65米，视地质条件尚可施工至更深。

5、所需工期较其他工法短。在一般地质条件下，为地下连续墙的三分之一。

6、废土外运量远比其他工法少^[8]。

三．支撑体系

支撑体系的结构形式种类较多，它取决于基坑所处的地质及环境条件、平面尺寸、深度和基坑内结构物的层高尺寸和施工要求等诸多因素。

1. 支撑方案的确定

支撑系统是基坑支护另一个颇具特、十分重要的组成部分。一方面，支撑系统直接关系到维护结构的稳定、安全、关系到基坑开挖及地下室施工效率；另一方面，一个给定的基坑和围护结构有几种支撑形式、布置的选择、这给施工设计以较大的灵活性^[9]。

对支撑方案，按下列要求进行比较、优化，最后确定一个比较满意的实施方案。

(1) 支撑系统要与围护结构相适应，确保支护结构的整体安全、稳定；

(2) 根据基坑外周围环境的条件与安全性要求，尤其是重点区域的保护；

(3) 考虑基坑开挖、地下室结构施工的难易程度，特别是支撑层数、位置的设置， 是否对结构施工有冲突等；

(4) 既要考虑支撑系统的经济性，更要考虑基础工程总的造价和工期。

2. 支撑体系的选型

支撑体系的形式一般根据基坑平面、开挖深度、施工工艺、竖向围护结构特性、邻近建筑物及地下障碍物（包括各种管线）分布情况等条件进行具体设计^[10]。

3. 支撑体系的构造

在支撑系统方面，支撑系统按其材料可分为钢支撑、钢筋混凝土支撑，并根据工程情况，有时在同一个基坑中采用钢和钢筋混凝土的组合支撑。（1）钢结构支撑具有自重小，安装和拆除都很方便，而且可以重复使用等优点。（2）现浇钢筋混凝土结构支撑具有较大的刚度，适用于各种复杂平面形状的基坑。现浇节点不会产生松动而增加墙体位移。工程实践表明，在钢结构支撑施工技术水平不高的情况下，钢筋混凝土支撑具有更高的可靠性。但混凝土支撑有自重大、材料不能重复使用，支撑浇注、养护时间长拆除困难等缺点。

常用支撑体系的布置形式主要有以下几种：1.平面交叉式(单层或多层)支撑；2.井字式支撑；3.角(斜)撑式支撑；4.周边桁架；5.圆形环梁；6.水平压杆支撑；7.圆拱形支撑；8.竖向斜撑；9.中心岛式开挖及支撑；10.逆作法；11.锚杆；12.组合式支撑等^[11]。

因此，当对深基坑支护型式的合理选择时，一般当地质条件较好，周边环境要求较宽松时，可采用土钉墙等；当周边环境要求高时，应采用较刚性的支护型式，以控制水平位移，如排桩或地下连续墙等。同样，对于支撑的型式，当周边环境要求较高地质条件较差时，采用锚杆容易造成周边土体的扰动并影响周边环境的安全，应采用内支撑型式较好；当地质条件特别差，基坑深度较深，周边环境要求较高时，可采用地下连续墙加逆作法这种最强的支护型式^[12]。

四． 降水

随着我国城市建设的迅速发展，为了节约土地资源，城市的建筑物分别向高空和地下伸展，在地下水位下进行开挖的工程日益增多。因此，基坑降水已成为地面以下工程施工的重要条件，他不但为地下工程提供安全和干燥的施工环境，而且还增加了土层的稳定性，防止边坡开裂和崩塌，防止挖方地面隆起或基坑突涌，保证工程顺利进行^[13]。

在工程实践中控制地下水的方法大致可分为3大类：明沟排水法，预排水法和堵截法。

1. 明沟排水法

明沟排水法又称集水坑排水，因为它将流入坑内的地下水，通过明沟汇聚于集水坑内，再由水泵将水排出基坑。

2. 预排水法

预排水法即在开挖工程开始之前，先将一定范围内集中布置若干个抽水井（点），形成干扰降水系统，在短期内集中抽水，将水位降低并控制在要求的深度之下。预排水工程中最常见的是采用轻型井点系统，虽然此法的降深一般不超过6m，但多级系统可以弥补这一缺陷。射流喷射系统常用于降深大（10-20）而又无法布置多级井点系统的工程。如果地层含有承压水或为含水层组时，必须采用深井系统。

2. 堵截法

堵截法即通过堵、截、灌、排等手段，将地下水对工程的影响降到最低程度。常用的有板桩截水、稀将槽截水、冷冻截水、隔板结构墙、渗透灌浆和喷射灌浆等等。

3. 各种方法的综合利用

当深挖工程需要进入透水性弱的地层时，采用深井和井点相结合的方法，即先布置大间距的深井，将水位下降5-10m，然后再在挖坑中建立小间距的单级井点系统，作最终降水。

当施工工地为渗透性强的砂卵石，附近又有补给水体时，这就需要对工程由内往外布置深井、稀浆槽和排水沟相结合的降水系统^[14]。

五． 止水

1．水泥土搅拌桩

连续搭接的水泥土搅拌桩，是一种最常用的防渗止水结构。水泥土挡墙可以同时起到挡土和止水作用。在钻孔桩排桩挡土时，可以用水泥土搅拌桩止水。

2．地下连续墙

地下连续墙墙体一般能达到自防渗，不会产生渗漏情况。地下连续墙的防渗薄弱点是墙段间的接头部分，在防渗要求较高时，可在墙段接头处的坑外增设注浆防渗。

3．水泥和化学灌浆帷幕

在透水的土层内，沿基坑喷射水泥或化学浆以填充土的孔隙，灌浆孔一个紧靠一个以形成连续防水帷幕。

在可能产生流砂的土层中，应尽可能将防渗帷幕插入至不透水层2m或2m以下。若插入深度不够，在基坑开挖过程中，由墙内外水头差，形成的水头梯度超过临界水头梯度时，就会引起管涌及流砂现象^[15]。

六．参考文献

1.《建筑基坑支护设计规程》JGJ120-2012

2.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

3. 蒋国盛等编著.《基坑工程》.武汉：中国地质大学出版社，2000

4. 刘剑平等编著.《深基坑支护理论与应用》.北京：冶金工业出版社，2013

5. 刘宗仁编著.《基坑工程》.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008

6. 陈国兴等编著.《基础工程学》.北京：中国水利水电出版社，2002

7. 陈忠汉，黄书秩，程丽萍编著.《深基坑工程》（第二版）.北京：机械工业出版社，1999

8. 刘国彬，王卫东编著.《基坑工程手册》.北京：中国建筑工业出版社，2009

9. 李粮纲等编著.《基础工程施工技术》.武汉：中国地质大学出版社，2001

10．余志成编著.《深基坑支护设计与施工》.北京：中国建筑工业出版社，1997

11．龚晓南编著.《深基坑工程设计施工手册》.北京:中国建筑工业出版社，1998

12．苏宏阳编著.《基础工程施工手册》.北京：中国计划出版社，2006

13．吴高林等编著.《工程降水设计施工与基坑渗流理论》.北京：人民交通出版社，2003

14．白玉华主编.《工程水文地质学》.北京：中国水利水电出版社，2002

15．左建等主编.《工程地质及水文地质学》.北京：水利水电出版社，2000