李东
辽宁水文地质工程地质勘察院辽宁大连116037
摘要：随着我国房地产业的飞速发展和人防工程建设的要求越来越严格，高层建筑地下室和地下车库的数量和规模也与日剧增，与此相适应的深基坑工程也愈加复杂。可以毫不夸张的说，中国正在进行着人类建筑史上数量和规模空前的深基坑工程。十几年来，成千上万个深基坑工程在各种复杂的地质条件和工程环境条件下，应用了很多既安全可靠又经济合理的支护形式和地下水处理技术，积累了丰富的经验。为进一步总结深基坑工程的规律性认识，笔者试以宏观地质条件类型划分及其相应的变形破坏机制为基础来探索深基坑工程的宏观规律，以此指导深基坑工程的实践。
关键词：地貌单元；地层时代；组合类型；变形破坏类型；地下水渗透破坏
1深基坑工程概述
1.1深基坑工程的基本内容
深基坑工程内容可分为两大类：（1）支护工程：指抵抗土压力和防止边坡变形和破坏的防护工程。（2）防水工程：指防止开挖过程中地下水涌出破坏边坡或底板稳定的防渗（帷幕）工程或疏干工程。
1.2深基坑工程的防护目的
（1）防止因基坑开挖引起基坑周围的建构筑物、管线及道路的变形、破坏，统称为/外环境0的保护。
（2）防止基坑内的基础工程，特别是桩基的变形、破坏，统称为”外环境”的保护。
（3）防止因涌水、涌砂而影响地下工程的正常施工进程和周边地面下沉。
1.3国内深基坑工程概况
1.3.1规模与深度
一般基坑，为数千平方米面积，一层地下室深度5m~6m。大型及超大型基坑，其规模一万至几万平米，两层以上地下室，深度超过10m。超深基坑，直径70m~80m，深度40m~50m。
1.3.2常用的支护形式
（1）放坡及坡面防护）坡率使坡体自稳，坡面采用各种适宜的防护措施。
（2）加固边坡土体。其主要形式有：水泥土重力式挡墙、土钉墙、喷锚支护及复合式喷锚支护等。
（3）排桩支护。主要形式有：悬臂式排桩、桩锚联合、门架式双排桩等。排桩常与防渗帷幕联合使用。
（4）排桩加内支撑。主要形式有：排桩加钢管或型钢内支撑和排桩加钢筋混凝土内支撑。内支撑有单层和多层。
（5）地下连续墙支护。连续墙有多种工法形成，如抓斗式、SMW式和连锁桩式。主要支护形式有：悬臂式、墙加锚（单层或多层）、墙加内支撑（钢管、型钢或钢筋混凝土，单层或多层）。
（6）围筒式支护。各式连续墙构成围筒加多层环
形钢筋混凝土附臂式内撑。
1.3.3地下水治理方法
（1）明排或盲沟排水；
（2）轻型井点降水；
（3）管井（深井）降水；
（4）隔渗（帷幕））连续墙、深层搅拌水泥土墙、高压旋喷水泥土墙、静压注浆（双液）。隔渗帷幕形式）竖向或水平（封底）；竖向分为悬挂式（半截）或落底式；竖向加水平（五面或箱式）。
1.4深基坑的岩土工程勘察
1.4.1多数深基坑工程缺少专门的岩土工程勘察在进行基坑支护方案选择和支护与地下水治理设计时缺少必要的地质资料，因此需专门或补充勘探。
1.4.2深基坑支护与防水设计中要事先取得以下重要资料
（1）开挖和支护设计所需了解的地层范围至少要大于2倍开挖深度。
（2）对基坑支护设计所涉及的（大于基坑深度2倍）深度内的各层土，为取得设计所需的参数，须取得足够数量的原状土样进行土层的物理力学试验。在诸多的物理力学指标中，除了土的重度，基本承载力和压缩模量外，最为关键的重要指标是各层土的抗剪强度指标（C、U）。一般情况下采用直接快剪（C、U）或不固结不排水三轴剪（Cuu，Uuu）指标。当需采用水土分算土压力时，宜采用固结快剪指标。可见在勘探阶段必须有足够数量的土样做强度试验，一般要求每种指标（每层土）不少于6个试验。
（3）为了准确、详细划分土层分布和综合判定土层性质，除了必要的室内试验外，应做足够的原位试验。如静力触探和标准贯入试验。原位试验能使土层划分更准确，Ps和N的指标也是土层强度重要参数。
（4）地下水的埋藏情况、类型和含水层的渗透性是影响基坑稳定的最重要因素。查明场地地下水类型（上层滞水、潜水和承压水），埋深和含水层厚度，水位（或承压水头高度）及含水层的渗透系数（K）是非常重要的。必须做专门的水文地质勘探和抽水试验工作。
（5）查明基坑外围的建（构）筑物类型、距离、基础形式和埋深，生命线工程如道路、上下水管线、煤气管线，供电或通讯线路的距离、埋深等，这些“外环境”条件也是基坑设计必要的前提资料。
1.4.3有关确定开挖深度和支护计算深度所需要的基础资料
（1）基坑开挖深度和计算深度的确定：一般情况下，基坑的普挖深度是挖至地下室底板加垫层厚度，从自然地面起计算深度。而支护设计计算深度则视基础承台及连梁深度的分布和埋深情况来确定。如靠近基坑周边均为小型承台且间距较大时，则计算深度可取连梁底加垫层深度，如靠近基坑周边为大型承台或相邻承台间距很小时，则取承台加垫层深度，此时开挖深度亦相同。
（2）为上述所需，基坑设计前必须取得建筑总平面图、用地红线图、地下室基础平面图及基础结构图（含桩位图）等相关资料。中国各地的大量工程实践证明，深基坑所处的环境工程地质条件不同，其变形破坏机制也不同。为防治深基坑失稳而作的支护设计，包括它的计算理论和
方法、支护及隔渗方法的选用，特别是防治关键问题的确定及其对策的制定等一系列概念，显然是应由基坑所处的工程地质条件和工程环境相组合而可能出现的变形破坏机制特点来确定。所谓基坑的工程地质条件主要是指岩、土、水三者的物理力学性质、分布、埋藏和
组合特点，所谓工程环境则是指基坑的空间几何尺寸、坑内构筑物、坑外建（构）筑物、道路及管线工程等。这两方面加起来就构成了基坑的环境工程地质条件或确切称为基坑的环境岩土工程条件。大量的工程实践证明，环境工程地质条件所限定的变形破坏机制类型的划分是鉴别支护设计可靠性、合理性的关键。因此，研究和总结环境工程地质条件类型及其变形破坏机制，以此为基础进行支护的概念设计是有重要意义的。
2深基坑地质条件的几种基本类型
2.1近代冲积平原，大江大河的I级阶地主要为全新世Q4时期形成。一般分为两个大的组合类型。
2.1.1二元结构地层组合的冲积层
上部以一般粘性土（粉质粘土、粘土）、粉土为主，含上层滞水或潜水。地表附近有少量饱和土，其余大部分为非饱和土。下部----以砂土为主夹薄层粘性土，底部为粗砾及卵石层。一般含承压水，如与江河水体联系，则具较高的承压水头。
2.1.2河湖相软土，分布在冲积平原的低洼地带或近代湖、沼地带以淤泥或淤泥质粘性土为主，往往夹薄层粉土或粉砂。含上层滞水。
2.2北方江河的II、III级阶地或黄土高原为更新世Q2-3时代。主要为黄土状土或黄土，下部为砂土或卵石层。地表以下相当深度内为非饱和土下部有潜水或承压水埋藏。
2.3南方高阶地或隆岗、丘陵地带为更新世Q1-3时代。以老粘性土为主，夹砂、卵石
层或呈二元结构分布（上部为老粘性土，下部为砂层至卵砾石层）。地表下较大深度内非饱和土，具二元结构组合时，下部含承压水。
2.4滨海平原或三角洲主要为全新世Q4，下部为更新世Q2-3时代，上部为较厚的海陆交互相软土，其下为一般粘性土、粉土、粉砂互层。含上层滞水和多层层间水（一般为微承压）。
以上四类地貌单元所包含的地层组合都不是绝对的，有时互相包容，有时还存在过渡类型。如滨海平原或三角洲中往往存在河流冲积层等等。
从几个大的地貌单元所包括的各类土层及地下水特征就不难看出，沿江、沿海或高原，或隆岗、丘陵的城镇在开挖深基坑时，所遇到的岩土工程问题，不但是土的类别不同、更重要的是不同土层的组合特征和地下水埋藏特征的影响更是显著不同。为便于分析，不妨把这些地貌单元的地质条件组合简化为以下几种具代表性的类型：
（1）二元结构的冲积平原一般粘性土与粉土、砂、砾土组合型；
（2）河湖相软土型；
（3）北方高阶地黄土状土或高原黄土型；
（4）南方高阶地或隆岗、丘陵老粘性土型；
（5）滨海平原或三角洲软土、一般粘性土、砂、粉土互层型；
（6）其他类型（残积土、红粘土、坡积、崩积土等）。
3深基坑变形破坏机制类型、其主要岩土工程问题和支护形式
上述的几种地质条件组合类型，因其各自的地层特性和组合形式及地下水特点不同，则在深基坑开挖过程中的变形破坏机制也各自呈现不同形式。其开挖深度和基坑内外环境的不同，则各自存在的主要的岩土工程问题也不相同。这里仅就I至V种类型概述其变形破坏机制特点和主要岩土工程问题和支护形式。
3.1二元结构冲积平原的一般粘性土与粉土、砂、砾土组合型
3.1.1变形破坏机制
在通常的开挖深度内，绝大多数情况下是涉及到粘性土为主的地层。在不支护条件下，其变形破坏形式为边坡土体呈渐进式”堆坍”，破坏区范围一般限定在与开挖深度相近的范围内，。在有支护条件下，则土压力服从朗肯土压力模式。
3.1.2主要岩土工程问题
（1）基坑外侧主动土压力及其相应的侧向变形和坑底内侧底板的竖向及水平变形。
（2）一般情况下地下水埋藏很浅，如地表附近有粉土或粉砂含水层时，其基坑涌水尤其是“管涌”或“流砂”是重要问题。
（3）二元结构地质组合的下部砂性土及卵砾石土中的承压水会因顶板过薄或挖穿而产生“突涌”。
4结语
综上所述，在中国这样地域广阔，地质条件千变万化和周边环境纷繁复杂的条件下，进行深基坑的设计与施工时，必须充分认识地质条件（岩、土、水）特点和周边环境特点，进行周密分析、科学地划分类型、预测其变形破坏机制、认真选择对策措施、合理组织施工，才能尽量避免失误，取得深基坑工程的成功。
参考文献：
[1]DB42/159）2004基坑工程技术规程[S].
[2]武汉地区深基坑工程理论与实践[M].武汉：武汉工业大学出版社，1999.
[3]杨凡.建设工程质量案例分析与处理[M].北京：科学出版社，2004：23-105.