边坡支护技术
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边坡支护技术
内容提要
本文先对边坡支护技术的设计原则简介，介绍边坡支护技术的目的、作用、特点和结构类型，基坑变形特征、变形控制，引出支护结构的稳定性验算的概念，介绍常见的基坑支护结构以及软土地基深基坑支护结构方案选型和基坑降排水法，提出深基坑支护技术存在的问题。
引入边坡支护失效引起的工程事故和处理方法、可靠性分析和探讨了支护工程的信息化预报及其应用。
关键词边坡支护特点技术可靠性
引言
随着经济的发展与人们居住环境要求的提高，近年来我国建筑、市政等工程得到飞速发展。
在都市中，寸土如今，因而在建筑向高空发展的同时，地下空间的利用也成为一个重要方向。
高层及多层建筑的地下室、地下商场、地下车库、地铁车站等工程施工，都面临深基坑工程。
如日本某工程的圆形基坑的深度已达74m，直径最大的基坑达98m。
在国内，上海88层的金茂大厦，基坑平面尺寸为170m×150m，基坑开挖深度达19.5m；润扬大桥南汊桥北锚碇基坑开挖深度达54m。
北京财源国际中心建筑地上19层，高83m，地下7层，开挖的深度达29.06m。
基坑与相邻建筑物的距离也越来越近，如上海的汇京广场，围护结构与相邻建筑最近的距离仅40cm。
据统计，深基础工程的造价一般为整幢高层建筑总造价的20%—30%，深基坑支护结构的费用约占工程总造价的10%左右。
高层建筑的迅速兴起，促进了深基坑边坡支护技术的发展。
其施工经验、新技术、新结构、新工艺不断涌现，本文就边坡支护技术作一系统的探讨。
第一节边坡支护技术的设计原则简介
基坑的设计必须由资质较高、专业能力较强的单位承担，以保证设计方案的合理与安全。
基坑支护结构与工程地质、水文地质及周边环境密切相关。
应根据工程所在的当地经验、施工工期、季节等合理设计。
同时，边坡支护技术是一门实践性、经验性强的学科，支护结构是临时性工程，希望能用最少的价格取得最合理的效果。
只要能保证达到预期的效果，保证基坑安全，设计人员可以按当地或自己积累的经验进行设计，以达到安全与经济的最佳平衡。
安全可靠性、经济合理性、施工便利性和工期保证性构成了边坡支护设计方案的基本技术要求。
第二节边坡支护技术的目的、作用和特点
2.1 边坡支护工程包括护坡墙体结构、支撑（或锚固）系统、土体开挖及加固、地下水控制、工程监测、环境保护等几个部分密切组成。
边坡支护的作用是挡土、挡水、控制边坡变形。
边坡支护的目的是：
1）确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利。
2）保证环境安全。
即确保基坑临近地铁、隧道、管线、房屋建筑等正常使用。
3）保证主体工程地基及桩基的安全，防止地面出现塌陷、坑底管涌等现象。
2.2 边坡支护工程的主要特点
1）基坑工程大多是临时性的工程，设计与施工重视不足，风险较大。
2）建筑趋向高层化，基坑向大而深度方向发展。
基坑开挖深度在6—20m很普遍；基坑开挖面积大，这给支撑系统带来很大的难度。
3）基坑工程对周围环境影响大。
在软弱土层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉降，对周围建筑物、市政设施和地下管线造成很大影响。
场地狭窄、降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利，在相邻场地施工中，打桩、降水、挖土及基础浇筑混凝土等会相互制约与影响。
4）设计与施工难度较大，基坑工程事故频发。
一是设计质量不高，方案选择不合理；二是施工管理混乱，施工中随意更改或减少支护，常常造成工程事故；三是监理问题，监理人员思想上麻痹大意。
5）基坑工程是一项综合性很强的系统工程。
如勘察工程、地下工程、结构工程和测控工程等学科与技术相互交叉，协调发展。
2.3 支护结构的类型及选用条件
2.3.1 支护工程分类
1）按开挖深度分。
基坑开挖深度H≥5m的称为深基坑；反之，H＜5m的浅基坑。
2）按开挖方式分。
按照土方开挖方式将基坑分为放坡开挖和支护开挖两大类。
3）按功能用途分。
基坑按照功能用途分楼宇基坑、地铁站基坑、市政工程基坑、工业地下厂房基坑等。
如笔者所在的上海市标准规定：支护深度大于10m，且周围环境有保护要求的基坑就属于一级基坑；基坑深度小于7m，且周围环境无特殊保护要求的属于三级基坑；其它属于二级基坑的范围。
5）按支护结构形式分
①支护型——将支护墙（排桩）作为主要受力构件的支护形式，如板桩墙、排桩、地下连续墙等。
②加固型——充分利用加固土体的强度进行支护的结构形式，如水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。
第三节常见基坑支护结构的类型
1.无围护放坡开挖
对于三级基坑工程，基坑开挖深度较浅，且具备放坡条件时可以直接采取放坡开挖；若地下水位高于基坑底面时，应在放坡前采取降水措施。
开挖的坡度角大小与土质条件、开挖深度、地面荷载等因素有关。
2.桩墙支护
桩墙支护是基坑工程应用最多的支护方法，可用于各类基坑，不受支护条件的限制。
它由桩墙结构及支护结构两部分组成。
3.重力式支护结构
对于软土地基或松散砂土层，不能采用直接采用锚杆支护时，可采用水泥土墙。
一般适用于基坑深度H≤6m，基坑侧壁安全等级为二、三级的基坑。
4.中央开挖施工法
对于大面积基坑，若基础工程可以分步分块施工时，可以先施工基坑周围排桩，桩内放坡开挖后，首先施工中央部分基础工程，待完工后再挖除排桩内侧土体，边挖边用支撑杆将支护排桩与中央部分基础工程支撑起来，最后再施工周边基础工程。
5．开槽施工法
与上述施工法相反，先在坑内周边挖槽，用内支撑板桩墙法修筑周边的基础工程，再挖除挡土墙内全部土体，最后构筑中央部分的基础工程。
6．土钉墙支护
对于二、三级基坑工程，可直接采用土钉墙进行支护，土钉支护适用于水位较低的粘土、砂土和粉土，基坑深度一般在12m以下。
7．墙前被动区土体加固法
对流塑、软塑粘土层深基坑，为控制挡墙侧向位移，增加土体抗剪强度，降低护桩的入土深度，在基坑开挖前采用深层搅拌桩法、高压旋喷注浆法或静压注浆法对墙前土体进行加固或改良，其加固深度3——6m，宽度5——9m。
8．逆作拱墙
根据基坑周边场地条件可采用全封闭拱墙或局部拱墙，来支挡土压力以围护基坑的稳定。
闭合拱墙用钢筋混凝土就地浇筑。
只需在基坑深度范围内配置，并可分若干道自上而下施工，每道2m左右。
9．地下连续墙逆作法
高层建筑深基础采用地下连续墙工程，可实施基坑开挖逆作法施工作业。
10．组合型支护
对于较深的基坑工程，将两种以上的支护方法组合起来使用，既能保证支护结构的安全又能。
