摘要：分析了造成基坑坍塌事故的原因，针对不同深度的基坑，介绍了不同的基坑开挖及支护方法，同时提出了工序施工顺序和保障工程质量的措施，以取得最好的经济效益，达到支护的目的。

关键词：基坑支护  人工冻结  水泥土挡墙  搅拌桩

一种新型的基坑支护方法——人工冻结法

一 概述

人工冻结坑壁支护技术是指在基坑四周用钻机钻打冻结孔达到预定的探度，在孔中设置冻结管．甩冷冻机组将盐水降温(最低可降至一30℃以下)并压入冻结管中反复循环，通过盐水与周固土层的热文按．使蹲_结管周围曲土跨结、井蓬渐向外发展．最终交合。形成一定厚度和探度的连续冻土壁。具有较高强度手日模量的冻土壁能承受侧向土压力和水压力．保持支护系统的稳定，并有极好的阻挡地下承渗透的性能。人工冻结还有利用液氰制冷和干冰制拎的方法。前者冻结的最低儡度为一l9 ℃。冻结速度可为液氨一盐水冻结法的1O倍 上；后者冻结的最低温度为一68～ 一78℃，冻结速度约为液氨一盐水冻结法的6倍 但两种方法的费用都较藏氰一盐水法贵，因此只用于需要快速冻结的场合。冻结法广泛用于开凿酶矿立井。通风井净直径 ．深l2 ．需穿过厚5o 7m的第四纪冲积屡，包括三个层厚分别为2．2rn、4．＆n和翌m的富吉水砂和砂砾层 根据当时的技术水平，施工方案定为：第一古永屡用一圈 长的木扳拄，第二古水层J田面目各抽长的铁板柱，第三台永层报从地面漕注水泥浆。宴际埯工后勉强过了第一古水层，改用昂贵的“电动矽化加固法 后又通过了第一、二古水层．掘进了14m，对厚寝最大的第三含水盛无法通过。最后从波兰引进冻结法技术，接 直径圈布置26个冻结孔，在地下水巍方向另加i5十辅助冻结孔．颐种完成了立并施工 总蘸工时间414天，其中打球结孔225天．积极冻结46天，井筒掘砌143天．井筒凿瑚平均进度2 n／月．成井总成本l万元／l至1994年。全国已用璩结法打矿井390条个，最大冻结撵度43 n．成井最大直径 ．且应用蓖国也已向其它土术工程领域延伸。从7。年代北京地铁工程采用冻结}者明开挖起(冻结段长度9陆．竖直深度2＆n)．已先后在沈阳地铁2号井、东海拉尔永掘厂上料仓基坑(见田) 、南通钢厂沉淀池、上海地铁泵站及雒遒与连通道结合部、凤台淮河大矫桥墩基础、上海黄浦江过江管线出口等开挖工程上应用．取得了良好的技术经济效果珠结法用于城市地下工程(地铁、隧道、管墁)和深基坑支护在欧洲、日本、北美都有不少成功实例。例如，至70年代初，前苏联采用冻结法藏工地钦进站大厅和各类建筑基坑35十。我国尚未有高层建筑繇基坑冻土璧支护的实藏范例，但无棒、南京、抗州等地都曾计划实蓝井提出可行的工程方案。均因非技术原因最终搁浅.

二 设计与实验

冻土壁的设计，圆形井衙冻土壁厚度一般采用G．Lame公式(敷浅的井)或0 D凹ke公式(较探的井)违行强度计算确定．并用变形公式拉桉，水平地压常取I．0～1．3H(H为井耀)。对于建筑基坑的连续冻土璧．国内授有工程实潮资辩。根据模型试验，冻土壁的位移方式与一般挡土墙的位移相似．因此提出接实体挡土墙的计算方法进行韧步设计．然后用有限元分析按平面应变(取基坑开挖最不莉的长边中点趾)或空问结构(眼1／4基坑)计算复核 在计算中应考虑冻土的流变特性。曾用杭州典型的谢泥质扮质粘土作了冻土的强度试验。发现其强度规律与一般的冻土很相似；随着冻结温度的降低．强度呈线性增加．而随着应变速率的增加．强度略有减小，从塑限(试验起始含水量)开始，随着含水量的增大，冻土强度减小．但逐渐趋于一十常值 当饱和的淤泥质粉质土含水量为47．s％左右时．在一1O℃和～15℃的温度和I．1×tO’‘Is的应变速率下．其单轴彀限抗压聋度分另 达到3．帆和 左右。亦即是说．就强度而言．一15℃的魁比常规的水泥搅拌桩高出一倍 上，而璩土壁均匀性和连续性也比水泥搅拌桩要好。此外，甩上眷淤泥质牯土做成的冻土墙模型试验结果表明．厚3．5田，温度一l2℃的滚类冻土墙镌抵抗4250k~ m的倾覆力矩 。因此用球土壁作为基坑支护是完全可能的。

三、冻结坑壁支护技术

l、该技术的突出优点

(1)兼有挡土和防謦两大功能。其防謦性能是除地下连续墙之外其它任何方法不能相比的，因此特别适用于渗透性大、富含水的土层，或者邻近有补给水源的基坑，能有救地防止流砂管涌的产生

(2)适应性强。一是适用土类广，从砂砾石到软土都可应用；二是灵活性大，通过调整玲冻管的平面布置和深度．可以形成平面形状、厚度、深度各不相同的冻土壁，适用于各种形式的基坑．还可以用于其它方法难以施工或不合算的局部区域或死角。

(3)冻土壁已有成功的技术．安全可靠。且辅以液氮蒸发快速冻结方法，其抢险速度和效率又为其它抢险方法所不及。

(4)冻土壁施工法不污染环境，无地下残留物引起纠纷或影响今后的发展。

(5)冻土壁围护一般不需设内支撑，大大方便了开挖施工．加快了工程进度

2、使用时须注意的问题

(1)冻结范围内的管线防冻问题。应查清管线的种类、数量和位置，对于易冻结的水管和重要管线如煤气管道，为防止冻结成停水或者管材不耐严寒而破裂，应预先在管线外包裹泡沫塑料等鲍热材料。

(2)用电量的估算 常规的人工冻结法主要是电能和热能的转换，耗电量大于目前常用的钻孔桩、搅拌桩等机械，倒如杭州某基坑初估积极冻结斯的变压器容量约需500kVA~当熊可以通过合理安排施工次序减少用电量，但在城市内施工必须考虑用电条件。

(3)严谨的施工计划。磅漕法一且施工．需要连续进行。即除了积极冻结期形成冻土壁以外，在开挖和基础施工过程中还需维持冻结。如施工安捧不当造成窝工，或者中连任意变更方案，都将大大延长冻结时间和增加施工费用。此外，若能安捧在冬季麓工，刚更有利降低造价。由于冻土是具有强泷变性的材料，其变形与时问呈幂函数关系，固此应加快基坑作业速度，减少冻土壁的暴露时间。

四、结论

(1)冻结法用于矿井开凿已是十分成熟的技术，把该技术引用到市政工程和辣基坑支护中有明显的优点。国内在建筑基坑支护中尚少有实倒，主要是人们对此法缺乏了解和存在疑虑。

(2)对人工冻结法造价、开挖暴露面的处理、冻胀融沉影响的全面了解有助于消除疑虑。对杭州典型的赫泥质粉质粘土的冻土强度试验表明．只要适当控制冻结温度，该类璩土是能满足冻土壁支护的强度要求的。

(3)进一步研究建筑基坑支护冻土壁的设计理论、设计方法和蓝工措施，并取得工程实录资料，将有利于设法的开发应用。

基坑支护形式之深层搅拌桩

一.概述

深层搅拌桩支护系利用水泥作固化剂，采用机械搅拌将固化剂和软土强制拌合，并相互产生一系列物化反应而逐渐硬化，形成具有整体性、水稳性和一定强度的壁状、格栅状等不同形式的水泥土桩墙。

   深层搅拌桩在我国应用于加固软土构成复合地基，自20世纪90年代初期才将其用于基坑支护之中。其适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土，素填土等，当含有机质土、泥炭质土、泥炭土，宜通过试验确定其适用性。

   从技术和经济两个因素决定了深层搅拌桩支护深度不宜大于6米。

二.方法

深层搅拌桩由具有一定刚度的脆性材料所组成。它介于刚性桩(灌注桩、钢筋砼预制桩)和柔性桩(砂桩、碎石桩、灰土桩)之间的一种桩型。其抗拉强度比抗压强度小得多。按其重力式挡墙计算就是利用结构本身的自重和抗压不抗拉的特点，经工程验证是符合实际的。当基坑开挖深度增加时，其承受水平向荷载加大，必然要大幅度的增加桩长和墙体宽度，从而使深层搅拌桩显得不够经济、合理。另外，当土体工程性状差、被动区土压力较小时，也可在被动区进行深层搅拌桩形成水泥土、改善被动区的土性，提高C、Φ值，从而提高被动土压力，往往比增加桩的嵌入深度更经济、更有效些。

   深层搅拌桩作为支护结构宜根据基坑开挖深度初步设定桩长和支护结构宽度，初定桩长宜为开挖深度的1.6~2.0倍，初步支护结构宽度宜为开挖深度的0.4～0.8倍，根据大量工程实践表明一般能够满足工程要求，亦比较经济、合理。

深层搅拌桩支护可根据土质性状、地下水、周边环境、施工条件因素，选择合适的支护形式，也可与其它支护形式联合使用。

   深层搅拌桩支护宜优先采用喷浆法施工，可使桩体均匀、强度高、抗渗性能好，但水泥用量较多些。当土的含水量大于60%、基坑较浅，且无严格防渗要求时，亦可采用喷粉法施工，且水泥用量相比较少些。

   深层搅拌桩的一种重要功能是作为截水帷幕，要求比较严格，一是要求桩的设计长度应大于防止管涌和工程所需要的止水深度，并进入不透水层的长度宜取1~2倍设计桩径为宜；二是桩的垂直度允许偏差不超过1.5%；三是桩的搭接宽度宜大于150MM，其中有一项不符合要求时，就不能解决好截水问题。例如：某一工程地下一层截水帷幕桩长11~13米，设计搭接宽度仅有50MM，基坑开挖到-4米时发现深层搅拌桩的垂直度偏差过大，一些桩根本没有相互搭接，桩间形成缝隙、孔洞，致使相邻桩体不能完全弥合成一个完整的防水体，即使基坑周边作了多排(3~5排)搅拌桩，也不能解决好止水问题。当坑内降水时，地下水在坑内外压差作用下穿透层层桩间孔隙进入基坑，造成基坑外围水土流失，地面塌陷，临近已有建筑物产生不均匀沉降，经济损失严重。

三.优点

①在桩体中最大限度地利用了原土、水泥用量相比较少.

②对地基土无侧向挤压作用，对近围已有建筑物的影响小

③设计比较灵活，可以合理地选择固化剂，根据设计要求桩身强度可以通过重复喷浆来实现，这一特点是其它桩型不具备的

④施工无噪音、无振动、无污染，可以在城区内及密集建筑群中施工

⑤加固后的土体重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降

⑥造价低、工期短、效果比较好⑦用作临时性支护结构，可既挡土又截水，因此，应用广泛。

参考文献：（见附件）下载本文