深基坑支护结构型式简述.doc

深基坑支护结构型式简述 江苏建科建设监理有限公司 （二分部） 王明堂摘要：介绍了几种常用的深基坑支护结构型式，并对每种支护型式的优缺点和适用条件做了简单的分析，在深基坑施工中，应结合实际情况，合理选择支护结构型式。关键词：深基坑 支护 结构型式 随着我国改革开放的逐步深入和经济建设的迅猛发展，为了充分提高土地的利用率，高层、超高层建筑如雨后春笋般拔地而起。随着建筑高度的增加，根据构造及使用要求，基础埋深也随之不断增加，从而产生了大量的深基坑工程。关于深基坑开挖和支护，根据场地及施工条件，工程可采用的支护结构型式多种多样。但是，工程界一直没有统一的分类标准。从被支护土体的作用机理，可将基坑支护分为两大类：支护型和加固型。支护型基坑支护包括板桩墙、排桩、地下连续墙等；加固型包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。而在实际应用中往往将两者结合，形成混合型。按其受力性能大致可划分为如下四类：悬臂式支护结构、单（多）支点混合结构、重力式挡土结构及拱式支护结构。其结构型式如图1所示：本文主要介绍我国目前常见的支护类型.1.钢板桩支护钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成，把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙，被广泛应用于挡土和挡水。目前钢板桩常用的截面形式有形、形和直腹板型。其形截面示意图如图2所示。钢板桩一般为工厂定型产品，质量可靠，在软土地区打设方便，施工速度快而且简便，工期短；而且可重复使用，费用一般较低，因此使用广泛。但是钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动，对周围环境影响较大，因此在人口密集、建筑密度很大的地区，其使用常常会受到限制。而且钢板桩本身柔性较大，若支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大，所以当基坑支护深度大于7时，不宜采用。同时由于钢板桩在地下室施工结束后需要拔出，因此应考虑拔出时对周围地基土和地表土的影响。2.深层搅拌桩支护深层搅拌桩(水泥土墙)是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂，在基坑土方开挖前，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体(块体或墙体)。这种支护结构多采用格栅形式，即重力坝式挡墙。由于水泥属不透水结构，因此既能挡土又能挡水，具有良好的防渗效果。深层搅拌桩属重力式结构，靠本身重量即可抵抗侧向力保持稳定，一般内部无支撑，便于基坑内机械挖土和地下结构施工，施工简便、费用较低，而且使用的材料仅是水泥，所以具有对环境影响小、止水性能好、无支撑、便于机械化作业以及造价经济等优点，但桩体强度较低、稳定性差、位移变形大。深层搅拌水泥土桩墙的截面形式见图3。3.排桩支护排桩支护是指以柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的联系必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠联接。灌注桩施工简便，可用机械钻(冲)孔或人工挖孔，施工中不需要大型机械，且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害，成本较地下连续墙低。同时，灌注桩围护结构在建筑主体结构外墙设计时也可视为外墙中的一部分参与受力(承受侧压)，这时在桩与主体之间通常不设拉结筋，并用防水层隔开。大多数情况下，悬臂式柱列桩适用于三级基坑，支锚式柱列桩适合于一、二级基坑工程。一般来说，当基坑深=814，周围环境要求不十分严格时，多考虑采用排桩支护。下列举了几种常用排桩支护形式，如图4所示。 4.地下连续墙地下连续墙是于基坑开挖之前，用专门挖槽设备，沿开挖工程周边已铺筑的导墙，在泥浆护壁情况下开挖基槽，然后下钢筋笼浇注混凝土筑成一道连续的地下墙体。地下连续墙具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果，适用于地下水位以下的软粘土和砂土等多种地层条件和复杂的施工环境，施工时噪声低，振动小，对邻近的工程结构和地下设施影响较小，可在距离现有结构很近的地方施工，可用于多种地质条件,因此在国内外的地下工程中得到广泛的应用。地下连续墙可较好地控制软土地层的变形，在基坑较深(一般10)、周围环境保护要求高的工程中，经技术经济比较后多采用此技术。但是地下连续墙在坚硬土体中开挖成槽会有较大困难，尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机具，施工费用较高。在施工过程中所产生的泥浆对地基和地下水有污染，需要对排出的废弃泥浆进行处理。5.土钉墙土钉墙由被加固土体、锚固于土体中的土钉群和喷射混凝土面板组成，形成类似一个以土挡土的重力式的挡土墙，土钉与土体构成复合体，以此来抵挡墙后传来的土压力或其它附加荷载，从而保护开挖面的稳定；而土钉间的变形则通过钢筋网喷射混凝土面层加以约束，土钉墙断面的示意图如图5所示。土钉墙的使用要求土体具有临时自稳能力，以便给出一定时间进行土钉墙施工，因此对土钉墙适用的地质条件应加以限制。建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)规定了土钉墙适用于二、三级基坑、非软土场地，基坑深度不宜大于12m。土钉墙支护施工速度快、用料省、造价低，与其他桩墙支护相比，工期可缩短50%以上，节约造价60%左右；而且土钉支护可以紧贴已有建筑物施工，从而省出桩体或墙体所占用的地面，同时，土钉墙施工噪音、振动小，土钉本身变形小，对周边环境影响小。但从许多工程经验看，土钉墙的破坏几乎均是由于水的作用，地下水容易使土钉墙软化，引起整体或局部破坏，因此规定土钉墙工程必须做好降水，且其不宜作为挡水结构。 6.锚杆支护锚杆支护是一种岩土主动加固的稳定技术，作为其技术主体的锚杆，一端锚入稳定的土(岩)体中，另一端与各种形式的支护结构连接，并施加预应力，通过杆体的受拉作用，调动深部地层的潜能，达到维护基坑稳定的目的，其断面示意图如图6所示。锚杆支护适用性强，基本不受基坑深度的限制，而且可与多种支护结构形式联合使用，如排桩、地下连续墙、土钉墙等。例如应用土层锚杆支护，悬臂式结构厚度可减少到最经济的厚度。而且，土层锚杆与悬臂式支护结构联合使用，使原来悬臂式结构无法实现的基坑支护技术变成了可能。但土层锚杆不宜用于有机质土，液限大于50%的粘土层及相对密度小于0.3的砂土中。由于锚杆技术具有显著的技术经济效益，目前在我国基坑工程中应用较多，积累了丰富的工程实践经验。7.组合式挡墙单一类型挡墙往往有其不足，有时不能满足特定功能要求。如水泥土墙防水性好、造价低，但强度较低；若在水泥土桩中加入型钢，则能弥补其强度不足的缺点，且若能用后回收H型钢，其经济效益也很显著。近年来深基坑工程施工条件越来越复杂，单一类型挡墙往往因其某一方面的不足而被淘汰。组合式挡墙因其适应性相对较强、经济效益较好，在实践中得到广泛采用。8.其它其他形式的支护结构(如拱型、门型支护结构等等)。门型支护和拱型支护可看作桩支护的变异和创新，他们都能够更有效的利用土体与支护结构之间的相互作用，其示意图如图7所示：各种支护方案都有它们的适用范围和优缺点。比如：拉锚式支护虽然可改善支护结构的内力分布形式，但具有一定技术难度和施工范围限制；内支撑式支护不需要基坑以外的空间，但却会防碍基坑内的土方施工；土钉墙支护虽然造价比桩支护低，但工艺相对复杂而且很难应用于软土地区等等。在实际应用中，应综合考虑各种因素，经比较后最终确定支护方案。参考文献：1 黄强.深基坑支护结构实用内力计算手册M.北京：中国建筑工业出版社,1995.2 方江华.深基坑支护技术综述J.西部探矿工程,2003,83(3)：53-55.3 张贵然.深基坑支护技术的发展和展望J.洛阳大学学报,2004,19(2)：100-103.4 陈皆福.土钉墙的设计J.城市道桥与防洪,2006,2:37-41.5 谭 炜.深层搅拌桩支护及其工程应用J.低温建筑技