1樓：中地數媒
近年來，我國的高層建築越來越多，隨之遇到的基坑開挖支護工程也越來越多，基坑工程具有工程量大，技術難度較高，不可預見因素多等特點。國內的基坑支護技術經過近三十年的發展，總體說來，在支護形式上，由過去的重力式支護、懸臂式支護、錨拉式或內支撐式排樁等單一支護，發展為兩種或多種支護方式；在設計計算方法上，各種數值計算、軟體等正在運用於基坑支護設計；在施工方面，採用現代化機械施工代替人工開挖，並採用資訊反饋施工。基坑支護設計技術水平有了較大的發展和提高。
4.1.1 桂林岩溶區基坑支護型別
目前，桂林地區基坑支護的主要型別有以下幾種。
4.1.1.1 放坡開挖
主要用於周圍場地開闊，周圍無重要建築物，基坑開挖的深度不大，只要求穩定，位移控制沒有嚴格要求，所需成本較低。
4.1.1.2 懸臂式支護結構
懸臂式支護結構是現場條件不允許天然放坡開挖，而使基坑開挖面保持穩定的結構物，廣泛地應用於土質較好，如硬、可塑紅粘土地基，開挖較淺的基坑工程。懸臂式支護結構是桂林岩溶區用得較多的一種支護方式，並常採用鑽孔混凝土灌注樁。
鑽孔灌注樁支護結構的特點是，施工時振動、噪音小，無擠土現象，對周圍環境影響小；牆身強度高，剛度大，支護穩定性好，變形小；當工程樁也為灌注樁時，可以同步施工，從而施工有利於組織、方便、工期短；樁與樁之間主要通過樁頂冠樑和圍檁連成整體，因而相對整體性較差，由於是懸臂，因此其抗彎能力較弱，當在重要地區，特殊工程及開挖深度大的基坑中應用時需要特別慎重。
4.1.1.3 混合支護結構
混合支護結構是由擋牆及固定擋牆就位的組合擋土結構，擋牆一般為板樁（鋼、混凝土）、混凝土灌注樁，而固定擋牆的支點主要有錨杆或支撐樑。其支點可分為單層或多層，其設計方法略有不同。由於其施工相對複雜，且對周圍環境有一定要求，要求錨杆施工範圍內無地下管線、管道等地下設施。
這種支護方式在桂林地區用得相對較少。但這種支護方式在國內其他地區廣泛採用。
4.1.1.4 水泥土重力式擋牆支護結構
水泥土重力式擋牆是採用深層攪拌機就地將土和輸入的水泥漿強行攪拌，形成連續搭接的水泥土柱狀加固體擋牆，常用以開挖深度不大的基坑（常小於7 m）。水泥土圍護牆優點是，由於一般坑內無支撐，便於機械化快速挖土；具有擋土、止水的雙重功能；施工中無振動、噪音小、汙染少、擠土輕微，因此在鬧市區內施工更顯出優越性。水泥土圍護牆的缺點，首先是位移相對較大，尤其在基坑長度大時，為此可採取中間加墩、起拱等措施以限制過大的位移；其次是厚度較大，只有在紅線位置和周圍環境允許時才能採用。
另外，在水泥土攪拌樁施工時要注意防止影響周圍環境。
4.1.1.5 土釘牆支護
土釘首次使用是2023年在法國凡爾賽地區，國內則是2023年在山西柳彎煤礦的加固邊坡，桂林地區採用此種支護方式是從20世紀90年代開始。有時採用在土釘牆掛網的形式，並噴射一層砼保護面層，支護效果更佳，其經濟造價較低，施工較易。它具有穩定可靠、施工簡便、工期較短、效果較好、經濟性好的特點。
土釘牆支護，其作用與被動的擋土作用不同，它是起主動嵌固作用，增加基坑邊坡的穩定性，使基坑開挖後坡面保持穩定。土釘牆主要用於土質較好地區，例如紅粘土地基基坑，但它不適合在桂林灕江一級階地的砂性土的基坑支護。
4.1.2 基坑支護設計計算
基坑支護作為一個結構體系，應滿足穩定和變形的要求，即通常工程規範的兩種極限狀態的要求，即承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。所謂承載能力極限狀態，對基坑支護來說就是支護結構破壞、傾倒、滑動或周邊環境的破壞，出現較大範圍的失穩。一般的設計要求是不允許支護結構出現這種極限狀態的。
而正常使用極限狀態則是指支護結構的變形或是由於開挖引起周邊土體產生的變形過大，影響正常使用，但未造成結構的失穩。因此，基坑支護設計相對於承載力極限狀態要有足夠的安全係數，不致使支護結構產生失穩，而在保證不出現失穩的條件下，還要控制位移量，不影響周邊建築物的安全。
基坑工程支護的設計計算，從總體來說，有靜力平衡法、等值樑法、彈性曲線法、有限單元法等。在2023年以前，國內還沒有頒佈基坑支護設計方面的規範或標準，工程技術人員大都是參考各種手冊或教科書進行基坑支護設計，其計算方法、公式、引數取值各異，有時相差較大。後來，深圳、上海、武漢、廣東等地相繼頒佈了地方設計規範，原冶金工業部和原建設部分別於2023年和1999 年頒佈了《建築基坑工程技術規範》（y b 9258—97）和《建築基坑支護技術規程》（jgj 120—99）[45,46]。
目前，桂林地區的工程技術人員，大多以建設部或冶金工業部頒佈的規範作為設計依據。國內也還有許多基坑支護設計的軟體，這些軟體可用來計算支護結構內力、變形等，但其對設計引數的準確性要求較高；否則，計算結果誤差較大。
4.1.3 基坑工程施工要求
4.1.3.1 土方開挖
基坑開挖方式直接影響支護結構的內力和變形，對基坑的穩定和安全有重要影響。土方開挖的順序、方法必須與支護結構的設計工況一致，並遵循開槽支撐、先撐後挖、分層開挖、嚴禁超挖的原則。大型深基坑開挖時，需有周密的施工方案，挖土要配合支撐施工，減少時間效應，控制圍護牆變形；要保護工程樁、內支撐和降水裝置；加快施工速度。
4.1.3.2 基坑降（排）水
基坑降（排）水是基坑支護的一個重要的環節，一般有明溝排水及井點降水，明溝排水適於基坑深度不大、坑內水量較小的情況，桂林地區多采用明溝排水方式。對於國內其他的一些地區，當基坑深度大，地下水位埋深淺，且基坑土體為弱透水性時，宜採用井點降水。目前，井點降水已有較成熟的計算方法，但對於計算中的一些關鍵引數取值，如土層滲透係數k，降水影響半徑r，目前還較難準確獲得，這將會直接影響計算結果。
4.1.3.3 動態資訊施工
鑑於深基坑的複雜性和不確定性，理論計算還難以全面準確地反映工程進行中的各種變化，所以，在理論分析指導下有目的地進行工程監測十分必要。利用其反饋的資訊和資料，一方面可及時採取技術措施防止發生重大工程事故，另一方面亦可為完善計算理論提供依據。工程監測要編制監測方案，監測內容視工程規模、周圍環境情況、支護結構型別等而定。
一般包括：支護結構水平變位；周圍建築物、地下管線等的變形；周護牆和支撐體系的內力；立柱的變形；土體分層位移；地下水變化；土壓力及抗力等。但目前，許多基坑工程並沒有這樣要求。
其實，進行動態資訊施工，及時反饋資訊，及時採取技術措施，可起到事半功倍的效果。
4.1.4 當前基坑支護設計中幾個熱點問題
我國的基坑支護設計是近30年才迅速發展起來的，儘管積累了許多成功的經驗，但還是有許多的設計理論需要進一步**摸索和改進。
4.1.4.1 設計計算模式
傳統基坑支護設計中的土壓力計算模式，主要依賴於朗肯理論和庫倫理論，國內的許多規範、手冊大多傾向於朗肯土壓力計算模式。朗肯土壓力理論有100多年的歷史，簡單方便，但它是在彈性半無限空間前提條件下，並假設擋牆垂直、光滑等，依據極限平衡條件而推匯出來的。與基坑工程的實際情況有一定的差異：
基坑具有一定的空間尺寸邊界；基坑分步開挖卸荷，並非一次載入；支護結構的位移也不一定能滿足朗肯理論所要求的位移等，這些都會導致用朗肯理論來計算基坑土壓力產生誤差。目前，國內許多基坑工程土壓力實測結果與計算結果相差較大（有時相差一倍以上），這可能是一個主要原因。因此，尋求符合基坑工程特點，又簡便實用的土壓力計算模式，是非常重要與迫切的。
4.1.4.2 土壓力計算中的水、土分（合）算
國內長期以來，對有地下水的土壓力計算，到底是採用合算，還是分算，當前還在爭論之中。一般認為，對於粉土、砂土地層採用水、土分算；對於粘性土，採用水、土合算。但就目前已有的基坑工程規範或規程中，各自的規定不同，如上海市基坑支護規範，即主張各種土層都採用水、土合算。
《建築基坑工程技術規範》（yb 9258—97）主張各種土層均採用水、土分算[45]。而《建築基坑支護技術規程》（jgj 120—99）認為粘性土、粉土宜採用水、土合算[46]。對於各種土層到底是採用水土分算還是水土合算，各地、各行業的規範或規程沒有一個統一標準，由此對設計中所帶來的誤差也是顯然的。
其總的原則應該是，若地下水能在基坑土體中自由流動，則宜水、土分算；若不能，則水、土合算。但要準確嚴格地劃分土層中的地下水是否自由流動，目前仍十分困難。
4.1.4.3 土壓力計算中c、φ值的選用
基坑土體抗剪強度c、φ值，是土壓力計算中最重要的兩個引數。土體c、φ值指標，可以因不同的排水固結條件而表現為不同的數值，目前工程中常用的有三軸剪下試驗的不固結不排水剪、固結不排水剪、固結排水剪，與之相對應的直接剪下試驗分別是快剪、固結快剪和慢剪，基坑工程一般要求採用三軸剪下試驗結果。
一般來說不固結不排水剪適宜施工速度快，如機械化施工開挖，透水性差的土層；固結不排水剪適宜施工速度快，土體有一定固結的土層；而固結排水剪則適宜施工速度慢，如人工開挖，土體滲透性好，能充分固結的土層。但要給以上三分情況給出一個明確的定量界限，目前還不能做到，完全依賴於設計人員的經驗及水平。還有一點，對於砂、卵石層的c、φ值，如桂林灕江一級階地的砂卵石地基，由於很難採取非擾動試樣進行室內試驗，其c、φ值較難準確獲得，而野外原位剪下試驗實施起來較困難，因此，目前多采用經驗值，這對設計人員的經驗要求較高。
4.1.4.4 時空效應及角落效應
時空效應最初是在上海軟土地區提出並運用的，主要是解決軟土的流變性對支護結構內力和變形的影響。採取分步開挖軟土基坑，並減少每步開挖所暴露土層的時間，在軟土地區基坑開挖中獲得了成功。但目前並無一個定量的計算公式，如定量計算出每步開挖多大尺寸，開挖多長時間等，都有待於進一步研究。
另外，基坑開挖後，其角落會產生應力集中，認為是危險地段；在基坑地面變形測量中發現，基坑各邊中部的變形位移往往是最大，當前也無一個定量計算基坑角落應力集中及基坑中部變形的公式。
4.1.4.5 基坑工程對環境影響的評價
基坑開挖及降（排）水，將會對基坑周邊範圍產生影響，如基坑開挖卸荷，產生地面位移開裂；基坑降（排）水，引起周圍地面沉降，甚至導致鄰近建築物開裂，目前還很難準確地計算其影響範圍、位移的大小、沉降的多少，大多采用資訊監測施工，事後補救的被動辦法。而有些基坑工程施工造成的影響是巨大的，如城市地下煤氣管道因開挖變形而破裂，就十分危害，必須事先預防。
4.1.4.6 基坑支護設計標準
目前，基坑工程設計還沒有頒佈國家標準，只有一些地方的或行業的設計規範、規程和指南。這些規範或規程指南中的計算公式、計算方法、引數取值原則，有時相差較大，即使對同一設計內容，各自的規定也不相同，如前述的土壓力水、土分（合）算問題。這些都會給設計人員帶來一定的困難，不知道如何選用設計計算方法。
其實，不論何種規範標準，都不可能包羅永珍，要制定一個適合全國各地的規範標準，也不現實。這就要求基坑支護設計人員，充分領會各種規範、規程、指南及設計手冊中的精神實質，建立適合當地實際情況的基坑支護設計方法原則。要淡化具體設計細節，多強調設計原則，部分專家學者也認為多制定設計指南，少制定規範，以強調其引導性和指導性。
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