深基坑支护与土方开挖
基坑工程是一个具有特点的、时代久远的岩土工程课题，目前正在研究的热点是针对不同的地质条件进行合理的支护方案设计。

随着城市的不断发展与建设，基坑支护工程逐渐增多，建设规模越来越大，所遇到的问题也与日俱增。

如何按照实际需要来确定合适的支护结构和相关参数仍然是一个难题。

文章主要结合实际工作经验，讲述了深基坑土方开挖的相关注意事项，并简要讲述了在开挖过程中保持边坡稳定的基本方法，最后讨论了相关支护结构的特点和监测体系。

标签：深基坑；支护；土方；开挖
1 深基坑土方开挖注意事项
1.1 基坑开挖的时空效应
在实际工程中会常常遇到这种现象：在基坑开挖过程中，当某个阶段的施工需要暂停一段时间时，基坑围护墙体和周边地层的变形没有停止，而是继续变形直到稳定，这就是基坑开挖的时间效应。

同时，这种变形还与开挖的空间几何尺寸和围护墙无支撑暴露面积、是否均衡开挖有很大的关系，这就是基坑开挖中的空间效应。

深基坑工程在具体施工中要考虑到这个时空效应，开挖施工参数和施工顺序的确定要满足下面的要求：
（1）尽量使开挖过程中的土体扰动范围变小，采用分层分块开挖模式能限制围护墙体的变形和周围土体的沉降。

（2）尽可能的缩短基坑开挖卸载后无支撑暴露时间。

对于一、二级基坑，当每一工况下挖到了设计标高后，钢支撑的安装周期最好不要超过一整天，钢筋混凝土支撑的完成时间不要超过两天。

（3）遵循对称开挖的基本原则，保持基坑受力均衡。

（4）要挖掘土体自身在开挖过程中能够控制位移的潜力，这样可以节省成本解决基坑工程中稳定与变形的相关问题。

1.2 先撑后挖，严禁超挖
基坑开挖实施的工况要严格按照设计方案来，当开挖达到支撑设计标高处时，应该及时开槽制作安装支撑，只有等支撑满足设计要求后才能继续进行挖土工作的实施。

之前时空效应已经讲到，围护结构的变形大小与无支撑暴露面积的大小和时间长短有关，因此，要严格按照基坑工程设计方案进行开挖施工，先撑后挖，及时加撑，这样才能防止基坑墙体变形和地面位移沉降。

1.3 防止边坡失稳
挖土速度快，那么卸载速度也快，这样就很迅速的改变了原来土体的平衡状态，使土体的抗剪强度大大降低，而现实中呈流塑状态的软土极易产生水平位移，这就容易导致滑坡现象。

目前挖土机很多都采用1立方米反铲挖土机，挖土的深度可以达到4-6米，如果一次性挖到底，这样就形成了约为1:1的坡度，卸载速度很快，再和机械的振动和坑边的推土的叠加作用，极易产生边坡失稳。

为了防止这种现象，必须要在降水达到要求后进行土方开挖工作，施工方法一般采取分层开挖，分层的厚度不能超过2.5米。

当开挖深度超过4米时，应设置多级平台开挖，平台的宽度要大于1.5米。

在坡顶和坑边尽量不要进行堆载，如果不可避免，应在设计的时候就予以考虑。

对于一些工期较长的基坑，要对边坡进行护面工作。

2 土体边坡稳定分析方法
从理论上来讲，主要有两种方法来研究土体边坡稳定，第一个就是利用弹性、塑性或者是弹塑性综合理论来确定土体的受力状态，但是这个方法对于一些边界条件非常复杂的土坡来说很难得到满意的结果，目前国内外有很多人对此进行了大量的研究和实验，取得了一定的进展。

但是近年来一种新方法出现了，就是有限单元法，根据比较符合实际情况的弹塑性应力和应变关系，然后来分析土坡的变形与稳定。

第二个就是根据土体沿着假想滑动面上的极限平衡条件来进行分析，称为极限平衡法。

2.1 有限单元法
按照边坡岩土体的具体性质，将边坡岩土体进行一个分类，分割成不同大小和种类的小区域（即有限元），然后对每一个单元的受力情况进行分析，最后组合成整个系统并构成系统方程组来求解。

目前的有限单元法是按照弹塑性理论来的，对边坡进行有限元分析，最后得到每个部位的完整的应力和应变成果。

然后按照传统的极限平衡法来搜索滑移面，找出里面的最小安全系数；另一种方法就是折减每个单元的强度指标直至系统失去平衡，这样一来，安全系数就是强度指标的降低倍数，以这个安全系数来评价边坡的稳定程度。

2.2 极限平衡法
极限平衡法的基本原理就是将滑动趋势范围内的边坡岩土体按照相关规定的规则划分为一个个很小的部分（即小块体），通过分析其中每个部分的受力平衡条件来建立整个边坡的平衡方程，最后的稳定程度用安全系数来表示。

具体来讲，通过大量的试验后可以得出下列经验：对于无粘性土的直线型滑动来说，以抗滑力与下滑力之比来表示安全系数；对于粘性土的曲线型滑动，以抗滑力矩与下滑力矩之比来表示安全系数；等于1时为临界状态，小于1表示失稳状态。

这个方法运用比较早，也比较广泛，发展也非常迅速，即使对于一些没有给定应力作用下的岩土体结构变形情况，也能运用此方法对结构体的稳定性做出较为精确的评价。

3 常见支护结构及特点
目前，深基坑支护结构的类型繁多，支护体系按照其工作机理和材料特性可以分为水泥土挡墙体系、排桩和板墙式支护体系以及边坡稳定式这三类。

本文主要介绍以下几种常见基坑支护形式及适用条件。

首先是放坡开挖形式，它的最大特点就是投资比较少，技术要求也不高，但是对土质要求却很高。

第二个就是土钉墙支护结构，它是在基坑的周围土体中插入钢筋后来达到稳定土体的支护结构技术。

它的特点就是承载能力强、边坡稳定性好、占用空间较小、经济可靠性高等。

第三就是排桩支护结构，沿着基坑周围连续打桩与锚固构件共同作用形成的一种支护结构，基坑深度有要求，大概为6-10米，若某基坑工程对变形有严格的控制要求，则可以采用此支护结构。

有臂式和支铺式排桩支护两种结构形式。

4 基坑监测体系简介
为了保证在施工过程中不出现安全问题，需要对整个施工过程进行一个监控，具体监测内容有（1）围护结构水平和竖向位移；（2）围护结构侧向变形；（3）地面沉降；（4）地下水位；（5）支撑轴力；（6）立柱竖向位移；（7）周边管线变形；（8）建筑物沉降倾斜；（9）地面建筑裂缝等。

当出现下列情况之一时，必须立即报警；若情况比较严重，应立即停止施工，并对基坑支护结构和周边的保护对象采取应急措施。

（1）测数据达到报警值；（2）坑支护结构或周边土体的位移出现异常情况或出现渗漏、流砂、管涌、隆起或陷落等；（3）坑支护结构的锚杆体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象；（4）周边建（构）筑物的结构部分、周边地面出现可能发展的变形裂缝或较严重的突发裂缝。

5 结束语
总之，地基深基坑开挖技术是一门基础施工技术，只有熟悉了其中的工作流程与具体施工方法，才能在实际工作中灵活运用。

通过本文对深基坑土方开挖的相关注意事项、边坡稳定的基本方法、相关支护结构的特点和监测体系的简要讲述之后，希望相关人士能得到一些启发，将理论与实际结合起来，为基坑工程建设创造更大的经济和社会效益。

参考文献
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