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摘要：深基坑工程是受多种复杂因素相互影响的系统工程，基坑围护结构与周围土体之间的相互作用是复杂多变的，并且具有很强的地域性。合理选择基坑支护体系结构形式，研究其整体可行性，对基坑工程的设计和施工有着重要的意义。采用钻孔灌注桩的支护结构,成功的解决了城市中心深基坑的施工问题,并取得了良好的安全和经济效益,对类似工程有很好的借鉴意义。
关键词：钻孔灌注桩；深基坑支护
中图分类号：U443.15+4文献标识码： A 文章编号：
对于隧道及地下工程修建而言，基坑工程是一个古老的课题，发展到今天仍然有许多问题需要进一步研究。其开挖与支护问题也成为建筑工程界的难点和热点问题之一。由于城市地铁一般都是穿越都市的繁华地段，基坑工程的支护结构不仅要保证基坑内部能安全作业，还要控制基坑外部土位移量，以免影响巳有的道路、建筑物等的正常工作。基坑支护是地下基础施工中内容丰富而又富于变化的领域。工程界已意识到基坑支护是一项风险工程，是一门综合性很强的新型科学，它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。基坑支护大多是临时工程，影响基坑工程的因素很多，例如地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化、施工工序及管理、场地周围环境等多种因素影响，可以说它又是一个综合性的系统工程 。
1.工程概述
昆明地铁5号线工程太安站位于昆明东晓路上，为地下三层岛式车站，是昆明地铁5号线与规划7号线上下平行换乘站，车站分为折返线段（DK35+373.372～DK35+678.190）304.818m及太安站(DK35+678.190～DK35+994.770)316.58m，总长621.4m，基坑宽20.4m，基坑深24.5~25.1m，车站有效长度140m，线间距14.2m。车站负一层为站厅层、负二层为 5号线站台层、负三层为7号线站台层。车站采用明挖顺作法施工，布心路局部盖挖顺作法施工。工程项目周边均为城区民用建筑物及单位办公楼，距离基坑边缘1.2m～15m，在现场地质勘察证明该地段地层地质条件复杂。
2基坑支护结构设计
2．1围护结构设计
2．1．1围护结构选择
根据结构的特性、场地情况、周围环境、基坑深度、宽度、工期安排、工程地质和水文地质状况，对围护结构进行比较选择。对于含水的软黏土、流砂地层一般采用地下连续墙结构；对于水位不高，或允许大面积降水的黏性土层，可采用人工挖孔或钻孔灌注桩；对于水位较高，且不允许大面积降水的粘性砂土层，可采用钻孔桩+旋喷桩的围护型式；对于自稳性较好的软岩地层或弱风化岩层，可以采用喷锚支护或土钉墙技术。为降低成本，设计时，可根据具体工况，选择一到两种围护结构。
2．1．2荷载确定
围护结构的荷载一般有地面超压、水土压力。
1)地面超压一般按20kpa计，当基坑边沿有建筑物或特殊荷载(如塔吊基础等)时需按实际荷载计算。
2)水土压力:在施工阶段，黏性土层或坑内外均进行降水的砂性土层按水土合算，仅坑内降水的砂性土层按水土分算；在使用阶段，为永久结构的安全，不论砂性土层还是黏性土层，均宜按水土分算考虑。
2．1．3围护结构计算方法
1)弹塑性有限元法:将结构与地层作为一相互作用体，通过理论假定确定地层的本构关系及地层与结构界面的作用模式，按照施工过程逐步模拟地层与结构的作用机理，确定结构内力与变形的变化及周围土层的力学机理及变位。目前采用的计算模型主要有理想弹塑性模型、黏弹性模型、邓肯-张非线性模型等。通用的计算程序有ANSYS程序、2D-σ、3D-σ程序及同济曙光程序等。由于围岩性质极其复杂，很难用一种单一的模型进行模拟，加之地层应力的释放过程与开挖方式、开挖过程、支撑形式支撑刚度等有着密切的联系，使计算过程中的一些参数难于确定，最后导致计算结果难于反应真实的受力情况。因此这种计算方法一般用于定性分析或同一工况下的施工方式比选。
2)杆件有限元法:已知基坑面以上的结构荷载，用弹簧模拟基坑以下地层与结构的相互作用，以梁(板)单元模拟结构，随施工的不同阶段按增量法或总量法对受力结构进行计算。目前多采用SAP84程序、理正深基坑计算程序、同济启明星计算程序等。
3)理论假定简化法:如假想支点法、等值梁法、m法等。目前设计中，以杆件有限元法应用较为普遍，计算结果或计算精度较为接近实际。
2．1．4围护结构设计
根据结构受力结果，依照相应的规范按结构的重要性强度、刚度、稳定性、变位及构造要求进行结构设计，在满足上述条件下尽量做到经济合理、便于施工。
2．2支撑结构设计
2．2．1支撑结构选择
首先根据地层条件、地下管线、基坑尺寸、施工要求确定锚拉式或内撑式支撑方式。对于内撑式结构，应根据材料情况、施加预应力方式来确定支撑结构材料。
2．2．2撑结构计算
1)锚杆计算:锚杆承载力主要由拉杆的极限抗拉强度、拉杆与锚固体之间的极限握裹力、锚固体与土体之间的极限抗拔力确定。一般在软质岩、风化岩层和土层中锚杆的极限抗拉强度、锚杆孔壁与砂浆的摩阻力均低于砂浆对钢拉杆的握裹力，锚杆极限抗拔力受孔壁摩阻力的控制，即取决于沿接触面外围软质岩和土层的抗剪强度。
2)内支撑计算:根据偏心受压构件的强度、平面内及平面外的稳定性进行结构计算，除竖向荷载(支撑自重和支撑顶面的施工活荷载等)产生的偏心弯距外，同时要考虑支撑安装误差造成的偏心影响，其偏心距可考虑支撑计算长度的1/1000。
3结语
基坑工程是指在地表以下开挖的一個地下空间及其配套的支护体系。而基坑支护就是为保证基坑开挖，基础施工的顺利进行及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁以及周边环境采用的支挡，加固与保护措施。基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大风险，基坑工程具有很强的区域性。不同水文，工程地质环境条件下基坑工程的差异很大。基坑工程环境效应复杂，基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全稳定，而且要有效的控制基坑周边地层移动以及保护周围环境。
参考文献:
[1] 贾金青.深基坑预应力锚杆柔性支护法的理论及实践[M].中国建筑工业出版社，2006.4
[2]周敏娟.芝川河特大桥钻孔桩施工技术[J].国防交通工程与技术，2005(2)：51-55.
[3]王静，肖巧林，高燕梅.钻孔灌注桩常见质量事故处理措施[J].山西建筑，2007，33(1)：129-130.
[4] 朱明清，纪红伟.浅谈深基坑支护技术在现代建筑中的应用[J].山西建筑，2006，32(9):64-65.
关键词：钻孔灌注桩；深基坑支护
中图分类号：U443.15+4文献标识码： A 文章编号：
对于隧道及地下工程修建而言，基坑工程是一个古老的课题，发展到今天仍然有许多问题需要进一步研究。其开挖与支护问题也成为建筑工程界的难点和热点问题之一。由于城市地铁一般都是穿越都市的繁华地段，基坑工程的支护结构不仅要保证基坑内部能安全作业，还要控制基坑外部土位移量，以免影响巳有的道路、建筑物等的正常工作。基坑支护是地下基础施工中内容丰富而又富于变化的领域。工程界已意识到基坑支护是一项风险工程，是一门综合性很强的新型科学，它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。基坑支护大多是临时工程，影响基坑工程的因素很多，例如地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化、施工工序及管理、场地周围环境等多种因素影响，可以说它又是一个综合性的系统工程 。
1.工程概述
昆明地铁5号线工程太安站位于昆明东晓路上，为地下三层岛式车站，是昆明地铁5号线与规划7号线上下平行换乘站，车站分为折返线段（DK35+373.372～DK35+678.190）304.818m及太安站(DK35+678.190～DK35+994.770)316.58m，总长621.4m，基坑宽20.4m，基坑深24.5~25.1m，车站有效长度140m，线间距14.2m。车站负一层为站厅层、负二层为 5号线站台层、负三层为7号线站台层。车站采用明挖顺作法施工，布心路局部盖挖顺作法施工。工程项目周边均为城区民用建筑物及单位办公楼，距离基坑边缘1.2m～15m，在现场地质勘察证明该地段地层地质条件复杂。
2基坑支护结构设计
2．1围护结构设计
2．1．1围护结构选择
根据结构的特性、场地情况、周围环境、基坑深度、宽度、工期安排、工程地质和水文地质状况，对围护结构进行比较选择。对于含水的软黏土、流砂地层一般采用地下连续墙结构；对于水位不高，或允许大面积降水的黏性土层，可采用人工挖孔或钻孔灌注桩；对于水位较高，且不允许大面积降水的粘性砂土层，可采用钻孔桩+旋喷桩的围护型式；对于自稳性较好的软岩地层或弱风化岩层，可以采用喷锚支护或土钉墙技术。为降低成本，设计时，可根据具体工况，选择一到两种围护结构。
2．1．2荷载确定
围护结构的荷载一般有地面超压、水土压力。
1)地面超压一般按20kpa计，当基坑边沿有建筑物或特殊荷载(如塔吊基础等)时需按实际荷载计算。
2)水土压力:在施工阶段，黏性土层或坑内外均进行降水的砂性土层按水土合算，仅坑内降水的砂性土层按水土分算；在使用阶段，为永久结构的安全，不论砂性土层还是黏性土层，均宜按水土分算考虑。
2．1．3围护结构计算方法
1)弹塑性有限元法:将结构与地层作为一相互作用体，通过理论假定确定地层的本构关系及地层与结构界面的作用模式，按照施工过程逐步模拟地层与结构的作用机理，确定结构内力与变形的变化及周围土层的力学机理及变位。目前采用的计算模型主要有理想弹塑性模型、黏弹性模型、邓肯-张非线性模型等。通用的计算程序有ANSYS程序、2D-σ、3D-σ程序及同济曙光程序等。由于围岩性质极其复杂，很难用一种单一的模型进行模拟，加之地层应力的释放过程与开挖方式、开挖过程、支撑形式支撑刚度等有着密切的联系，使计算过程中的一些参数难于确定，最后导致计算结果难于反应真实的受力情况。因此这种计算方法一般用于定性分析或同一工况下的施工方式比选。
2)杆件有限元法:已知基坑面以上的结构荷载，用弹簧模拟基坑以下地层与结构的相互作用，以梁(板)单元模拟结构，随施工的不同阶段按增量法或总量法对受力结构进行计算。目前多采用SAP84程序、理正深基坑计算程序、同济启明星计算程序等。
3)理论假定简化法:如假想支点法、等值梁法、m法等。目前设计中，以杆件有限元法应用较为普遍，计算结果或计算精度较为接近实际。
2．1．4围护结构设计
根据结构受力结果，依照相应的规范按结构的重要性强度、刚度、稳定性、变位及构造要求进行结构设计，在满足上述条件下尽量做到经济合理、便于施工。
2．2支撑结构设计
2．2．1支撑结构选择
首先根据地层条件、地下管线、基坑尺寸、施工要求确定锚拉式或内撑式支撑方式。对于内撑式结构，应根据材料情况、施加预应力方式来确定支撑结构材料。
2．2．2撑结构计算
1)锚杆计算:锚杆承载力主要由拉杆的极限抗拉强度、拉杆与锚固体之间的极限握裹力、锚固体与土体之间的极限抗拔力确定。一般在软质岩、风化岩层和土层中锚杆的极限抗拉强度、锚杆孔壁与砂浆的摩阻力均低于砂浆对钢拉杆的握裹力，锚杆极限抗拔力受孔壁摩阻力的控制，即取决于沿接触面外围软质岩和土层的抗剪强度。
2)内支撑计算:根据偏心受压构件的强度、平面内及平面外的稳定性进行结构计算，除竖向荷载(支撑自重和支撑顶面的施工活荷载等)产生的偏心弯距外，同时要考虑支撑安装误差造成的偏心影响，其偏心距可考虑支撑计算长度的1/1000。
3结语
基坑工程是指在地表以下开挖的一個地下空间及其配套的支护体系。而基坑支护就是为保证基坑开挖，基础施工的顺利进行及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁以及周边环境采用的支挡，加固与保护措施。基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大风险，基坑工程具有很强的区域性。不同水文，工程地质环境条件下基坑工程的差异很大。基坑工程环境效应复杂，基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全稳定，而且要有效的控制基坑周边地层移动以及保护周围环境。
参考文献:
[1] 贾金青.深基坑预应力锚杆柔性支护法的理论及实践[M].中国建筑工业出版社，2006.4
[2]周敏娟.芝川河特大桥钻孔桩施工技术[J].国防交通工程与技术，2005(2)：51-55.
[3]王静，肖巧林，高燕梅.钻孔灌注桩常见质量事故处理措施[J].山西建筑，2007，33(1)：129-130.
[4] 朱明清，纪红伟.浅谈深基坑支护技术在现代建筑中的应用[J].山西建筑，2006，32(9):64-65.