绵阳恒博岩土工程勘察设计有限公司
摘要：深基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境安全而采取的一种保护措施。设计需结合勘察及周边环境调查等资料选择合理的深基坑支护类型并加强监测分析。
关键字：深基坑；支护设计；
引言：深基坑支护对于地下工程来说具有重要的意义，因此，深基坑支护应根据基坑的开挖深度、地质条件、周边环境、地下结构特点、施工季节变化和支护结构使用期限等因素制定支护方案、精心施工、严格监控。
一、深基坑支护工程的特点
1.安全储备小、风险大
基坑工程为一般为临时性措施，设计计算时有些荷载，如地震荷载不考虑，相对于永久结构而言，在强度、变形、耐久性等方面要求较低一些，安全储备小，加上建设方认识上的偏差，为降低工程费用，对设计提出一些不合理的要求，实际的安全储备可能会更小一些。因此，基坑工程具有较大的风险性。
2.制约因素多
基坑工程与自然条件的关系较为密切，设计施工中必须全面考虑气象、地质条件及其在施工中的变化。不同地层中的基坑工程所采用的支护结构体系差异很大，因此，支护结构体系的设计、基坑的施工均要根据具体的地质条件因地制宜，不可照搬照抄。支护结构体系还要受到相邻的建筑物和地下管线等的影响，周边环境的容许变形量、重要性等也会成为基坑工程设计和施工的制约因素，甚至成为基坑工程成败的关键，因此，基坑工程的设计和施工应根据基本的原理和规律灵活应用，不能简单引用。另外，基坑支护开挖所提供的空间是为主体结构的地下室施工所用，因此任何基坑设计，在满足基坑安全及周围环境保护的前提下，要合理地满足施工的易操作性和工期要求。
3.计算理论不完善
基坑工程作为地下工程，所处的地质条件复杂，影响因素众多，人们对岩土力学性质的了解还不深入，很多设计计算理论，如岩土压力、岩土的本构关系等，还不完善。
作用在基坑围护结构上的土压力不仅与位移等大小、方向有关，还与时间有关。目前，土压力理论还很不完善，实际设计计算中往往采用经验取值或按照朗肯或库仑土压力理论计算，然后再根据经验进行修正。在考虑地下水对土压力的影响时，是采用水土压力合算还是分算更符合实际情况，在学术界和工程界认识还不一致，各地制定的技术规程或规范中的规定也不尽相同。至于时空效应，即考虑土体的蠕变性对土压力的影响，基坑的深度和平面形状对基坑围护体系的稳定性和变形的影响，目前在实际应用中较少顾及。
岩土的本构模型目前已多得数以百计，但真正能获得实际应用的模型寥寥无几，即使是获得了实际应用，但和实际情况还是有较大的差距。
基坑工程的设计计算理论的不完善，直接导致了工程中的许多不确定性，因此要和监测、监控相配合，更要有相应的应急措施。
4.综合性知识经验要求高
基坑工程的设计和施工不仅需要岩土工程方面的知识，也需要结构工程方面的知识。同时，基坑工程中设计和施工是密不可分的，设计计算的工况必须和施工实际的工况一致才能确保设计的可靠性。设计人员必须了解施工，施工人员必须了解设计。设计计算理论的不完善和施工中的不确定因素会增加基坑工程失效的风险，所以，需要设计施工人员具有丰富的现场实践经验。
5.环境效应要考虑
基坑开挖必将引起基坑周围地基中地下水位的变化和应力场的改变，导致周围地基中土体的变形，对临近基坑的建筑物、地下构筑物和地下管线等产生影响，影响严重的将危及相邻建筑物、地下构筑物和地下管线的安全和正常使用，必须引起足够的重视。
二、深基坑的支护设计选型
1.基本原则
根据基坑工程的特点，支护结构的选型对整个基坑的安全具有重要的作用，在确定支护结构类型时，应综合考虑下列因素：⑴基坑深度⑵工程地质与水文地质条件。⑶基坑周边环境对基坑变形的承受能力及支护结构失效的后果。⑷主体地下结构的特征。⑸支护结构施工工艺的可行性。⑹施工场地条件和施工季节。⑺经济指标、环保性能和施工工期。基本要求为安全可靠、经济合理、技术可行、施工便利。
2.常用支护结构的选型
（1）放坡开挖
放坡开挖主要特点是节省施工费用，对工作人员的施工技术要求低。如基坑周边场地开阔、无重要建筑物和地下管线，选择放坡开挖对于工程的成本控制来说是比较有利的。然而，采用放坡开挖在施工过程中会产生较大的土方量，因此，采用放坡开挖方便处理施工中产生的巨大土方量。一般用于三级基坑。
（2）土钉墙结构
土钉墙是由被加固土体、土钉群和面板组成，形式类似重力式的挡土墙。适用于基坑潜在滑动面内无重要建筑或地下管线，对坑壁土体水平位移控制要求不高，周边具备适当放坡条件，非软土基坑，基坑深度不宜大于12m，而与放坡开挖相比，土钉墙的稳定性更高一些，同时不需要占用较大的空间，而在施工费用上也比较节省。土钉墙结构的适用范围要更广一些。一般用于二、三级基坑。
（3）排桩结构
悬臂式排桩结构适用于较浅的基坑，坑周地面或坑底高程以上地下附加荷载不大，基坑周围不具备放坡条件或其他支护结构施工条件。锚拉式排桩结构适用于较深的基坑，邻近基坑周边有建筑物和管线，周边环境对坑壁土体变形位移要求高。支撑式排桩结构适用于较深的基坑，坑壁土体工程特性差，基坑周边附加荷载大，周边环境对坑壁土体变形控制要求严格，临近周边地下建筑物或构筑物多。一、二、三级基坑均可采用。
（4）复合型支护结构
随着深基坑支护技术的不断发展，在实际的深基坑支护方案设计中，往往会根据工程实际条件将不同的支护结构进行融合，以达到更好的支护效果。这种复合型支护设计方案已经成为了当前深基坑支护方案设计的主流，由于利用复合型支护结构可以最大化的提高支护效果，因此，在实际的深基坑支护设计方案中，大多数都是采用的复合型支护。一、二、三级基坑均可采用。
三、基坑支护设计计算
1.计算理论
基坑工程这个历来被认为是实践性很强的岩土工程问题，发展至今天，已迫切需要理论来指导、充实和完善。基坑的稳定性、支护结构的内力和变形以及周围地层的位移对周围建筑物和地下管线等的影响及保护的计算分析，目前尚不能准确地得出比较符合实际情况的结果，但是，有关地基的稳定及变形的理论，对解决这类实际工程问题仍然有非常重要的指导意义。
2.计算和验算内容
（1）支护结构和土体的整体滑动；支护结构的稳定性，包括局部和整体的倾覆、滑移，基坑底部抗隆起，抗渗流稳定性，锚杆的抗拔。
（2）支护结构及体系的受力状态和变形状态，包括弯矩、剪力、变形和稳定性。
（3）造成基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的支护结构位移。
3.支护结构、基坑周边建筑物和地面沉降的计算和验算采用下列表达式：
（1）承载力极限状态
1)支护结构构件或连接因超过材料强度或过度变形的承载力极限状态设计应符合下式要求：
γ0Sd≤Rd
2)整体滑动、坑底隆起失稳、挡土构件嵌固段推移、锚杆与土钉拔动、支护结构倾覆与滑移、土体渗透破坏等稳定性计算和验算，均应符合下式要求：
RK/SK≥K
（2）正常使用极限状态
由支护结构水平位移、基坑周边建筑物和地面沉降等控制的正常使用极限状态设计，应符合下式要求
Sd≤C
四、深基坑监测
由于地质条件、环境条件、荷载条件、施工条件和外界其它因素的复杂影响，基坑工程开挖实施过程中的不确定因素很多，而基坑工程的设计计算以及变形影响估算等理论分析工作也还在不断发展和完善，这使得支护体系受力和变形都难以准确计算。因此利用监测信息及时掌握基坑围护结构、周边环境变化程度和发展趋势，有利于及时采取措施应对异常情况，防止事故的发生。信息化施工是保障基坑工程安全的必不可少的一项工作，积累监测资料也是验证设计参数、完善设计理论、推动设计水平进步的必要手段。
结束语：
综上所述，影响深基坑支护设计的因素较多，目前在工程实践中采用理论导向、量测定量和经验判断三者相结合的方法，对基坑施工及周围环境保护问题作出较合理的技术决策和现场的应变决定。
参考文献：
[1]建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）
[2]基坑工程手册（第二版）刘国彬王卫东