深基坑支护结构特点及选型探讨

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1、深基坑支护结构特点及选型探讨欢迎下魏摘要】 结合近年来一些深基坑支护设计、施工与监理，概 述了较成熟的深基坑工程特点、支护结构特点、选型原则及适应条件， 阐明了基坑支护选型的方法及须注意的问题、八 、亠一、前言随着我国经济的发展与人们居住环境的提高，城市中高层和超高层 建筑越来越多，建筑物的基础越来越深，加之城市地铁工程的大规模建 设，地下空间的利用也成为一个重要方向。在寸土寸金的都市中，为了 尽可能有效地利用有限的城市土地资源、都会面临深基坑工程。基坑支 护结构设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基 坑开挖深度、降排水条件、周围坏境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边 荷载、施工

2、季节、支护结构使用期限等因素，做到因地制宜，因时制宜， 理论设计、严格监控、信息化施工。基坑支护是一个综合性的岩土工程 问题，既涉及土力学中典型强度与稳定问题，又包含了变形问题，同时 还涉及到土与支护结构的共同作用以及结构力学等问题。同时，深基坑 的开挖很可能引发的基坑周边地表变形，影响相邻建筑，给人民生命和 国家财产造成极大危害。需要加强基坑监测，保障基坑顺利施工、减小 对周围环境的影响。二、深基坑工程的特点（1）深基坑工程具有很强的区域性岩土工程区域性强，岩土工程中的深基坑工程，区域性更强。如黄 土地基、膨胀土地基、砂土地基、软粘土地基等工程地质和水文地质条 件不同的地基中，基坑工程差异性

3、很大。即使是同一城市不同区域也有 差异。因此，深基坑开挖要因地制宜，根据本地具体情况，具体问题具 体分析，而不能简单地完全照搬外地的经验。（2）深基坑工程具有很强的个性 深基坑工程不仅与当地的工程地质条件和水文地质条件有关，还与 基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、重 要性以及周围场地条件有关。因此，对深基坑工程进行分类，对支护结 构允许变形规定统一的标准是比较困难的，应结合地区具体情况具体运 用。（3）深基坑工程具有较强的时空效应深基坑的深度和平面形状，对深基坑的稳定性和变形有较大影响。 在深基坑设计中，要注意深基坑工程的空间效应。土体蠕变体，特别是 软粘土，具有较强

4、的蠕变性。作用在支护结构上的土压力随时间变化， 蠕变将使土体强度降低，使土坡稳定性减小，故基坑开挖时应注意其时 空效应。（4）深基坑工程具有较强的环境效应 深基坑工程的开挖，必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的 改变，导致周围地基土体的变形，对相邻建筑物、构筑物及市政地下管 网产生影响。影响严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的 安全与正常使用。大量土方运输也对交通产生影响。所以应注意其环境 效应。（5）深基坑工程具有较大工程量及较紧工期由于深基坑开挖深度一般较大，工程量比浅基坑增加很多。抓紧施 工工期，不仅是施工管理上的要求，它对减小基坑变形，减小基坑周围 环境的变形也具有特别的

5、意义。（6）深基坑工程具有较大的风险性深基坑工程是个临时工程，安全储备相对较小，因此风险性较大。 由于深基坑工程技术复杂，涉及范围广，事故频繁，因此在施工过程中 应进行监测，并应具备应急措施。深基坑工程造价较高，但有时临时性 工程，一般不愿投入较多资金，一旦出现事故，造成的经济损失和社会 影响往往十分严重。（7）深基坑工程具有较高的事故率深基坑工程施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程， 常常经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件，安全度的随机性 较大，事故的发生往往具有突发性。三、不同基坑支护结构型式的特点及支护选型的原则要合理选择基坑支护型式，一方面要深入了解各种支护型式的特

6、点，包括其合理性、优点、缺点，另一方面要结合地质条件和周边环境 及工程造价进行综合考虑，大的原则应主要考虑以下五个方面：1、不同基坑支护型式的特点；2、地质条件和周边环境；3、基础类型、开挖深度、降排水条件4、施工季节及支护结构使用期限；5 工程造价。 而对不同基坑支护型式特点的认识是很重要的，一般支护型式的适用范围和主要特点可简单概括为：1、放坡：放坡的适用条件是：基坑侧壁安全等级易为三级； 施工场地满足放坡条件；可独立或与上述其他结构结合使用；当地 下水位高于坡脚时，应采取有效降水措施。一般适用于施工现场场地开阔，临近建筑物远，无变形控制要求， 造价低。2、边坡稳定式支护（土钉墙支护）结构

7、：土钉墙是采用土钉（如 钢筋、钢筋锚索）加固的基坑侧壁土体与护面等组成的支护结构，是一 种确保边坡稳定式的支护，它是起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性， 使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙的适用条件是：基坑侧壁安全等 级宜为二、三级；基坑深度不宜大于12m；当地下水位高于基坑底 面时，应采取降水或截水措施。土钉墙支护结构能利用土体的自身强度 和自身承载力，最大限度的发挥了自身的功效；是一种柔性体结构，具 有良好的抗震效果；施工方式简单，所需场地较小，具有较好的施工效 果；施工速度快，施工工期短；可以进行信息化施工，便于及时调整施 工参数，一般适用于周边建筑物少，地质条件较好，特别适用于粘性土， 粉

8、土、杂填土及非松散砂土、卵石土；软土或砂层地质要慎用或采取加 强型方案。土钉支护位移控制缺乏合理的计算理论，因此对位移有严格 要求的场地应慎用，造价较低。3、重力式搅拌桩挡土结构：重力式搅拌桩挡土结构是由水泥桩相 互搭接形成的帷幕、壁状等形式的重力式结构。此结构施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微。适用条件是：基坑侧壁安全等级宜为二、 三级；水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150KPa；基坑 深度不宜大于7m,且周边对位移要求不很高的情况。4、桩锚支护结构：桩锚支护结构指挡土结构和外拉系统两部分组成的维护体系。挡 土结构采用的是钻孔灌注桩或钢板桩,外拉体系由受拉杆件与锚固体共 同组成,

9、有锚杆式、地面拉锚式两种结构。桩锚支护结构的尺寸相对较 小,但构件的整体刚度大,位移控制主要通过施加预应力来实现,锚杆 一般要打入基坑以外的地下场地,会对周边环境有一定影响,最好要求 有较好的锚固土层,在使用中变形小,对于基坑变形控制十分有利；与 桩撑支护结构相比,桩锚支护结构的拉锚力与深基坑的平面尺寸无关, 在平面尺寸较大的深基坑工程采用桩锚支护结构能凸显它的这个优势； 桩锚支护结构的施工相对较为简单,坑内有较大的空间,可以有效保证 土方的开挖、运输、施工所需的作业空间,有效地提高劳动效率；整体 造价较低,有利于工程的经济性。 桩锚支护结构的适用周边环境较宽 敞、地下管线影响较小,且地下物体

10、实际探明的深基坑支护工程；对平 面尺寸较大的深基坑支护工程,有较好的适用效果,结合桩间止水也可 用于砂层,止水效果没有连续墙好,造价低于连续墙而大于土钉墙。5、桩撑支护结构：桩撑支护结构由围护结构和内撑体系两部分组 成,结构的围护结构同桩锚支护结构相同,即常采用钻孔灌注桩或钢板 桩,它的支撑体系与桩锚支护结构相对,采用内撑形式的水平支撑或斜 支撑,支撑形式,主要有砼支撑、钢支撑和锚杆,一般砼支撑刚度大, 但拆除不方便；钢支撑刚度相对小一些,但拆除方便。桩撑支护结构施 工质量易控制，工程质量的稳定程度高；内撑在支撑过程中是受压构件， 可充分发挥出混凝土受压强度高的材性特点，达到的经济目的； 桩撑

11、 支护结构的适用性范围广泛，尤其适合在软土地基中采用。 桩撑支护 结构的适用侧壁安全等级为一、二、三级的各种土层和深度的基坑支护 工程，特别适合在软土地基中采用；平面尺寸不太大的深基坑支护工程， 对于平面尺寸较大的，可采用空间结构支撑改善支撑布置及受力情况； 适用于对周围环境保护及变形控制要求较高的深基坑支护工程。6、地下连续墙：地下连续墙是利用一定的施工设备和机具，在化 学泥浆的护壁作用下，向地下钻挖具有一定厚度、长度和深度的沟槽， 并在沟槽内吊放加工制作好的钢筋笼，然后灌注混凝土，筑成一段段钢 筋混凝土墙段，并逐段连接起来形成一道连续封闭的地下墙体，通常连 续墙的厚度为600mm、800m

12、m、1000mm,也有厚达1200mm的，但较 少应用。 地下连续墙刚度大，整体性好，安全可靠； 对地层的适应性 强,即使在地下水位较高或极软弱淤泥质粘土层等地质条件极其复杂的 情况下也能施工；在城市密集建筑群中施工,对邻近建筑和地下设备影 响很小；施工时振动小,噪音低,能有效减少对周边环境的不良影响； 由于地下连续墙墙体连续、表面平整光滑,其止水、防渗性能非常优越； 可用于逆作法施工,促使逆作法成为更为合理、有效和可靠的方法；除 在基坑开挖及支护阶段发挥挡土挡水的作用外,还可作为高层建筑永久 性主体结构的承重墙。 地下连续墙是支护结构中最强的支护型式,适 用于地质条件差和复杂,基坑深度大,周

13、边环境要求高的基坑支护,但 造价较高,施工要求专用设备。7、LXK深基坑支护结构：LXK工法基坑支护技术，是利用水泥土 加筋地连墙配合水泥土地锚三角形支护结构进行基坑支护的一种方式。 施工做法是用深层搅拌或旋喷桩形成水泥土墙，目的是为了作为基坑的 支护和挡水体系。然后利用插筋机、加筋机将钢筋或其它材料快速插入 水泥土连墙内，目的是为了增加水泥土连墙的刚度、强度和抗弯能力。 在土质条件不是很好的条件下可施作水泥土地锚用护孔器施作地锚的 扩大头，以增加地锚的抗拔力。LXK工法的优点主要体现在以下几个方面：LXK工法可以同时起 到挡土和挡水两个作用；水泥土加筋有效地提高了搅拌桩抗弯，抗剪的 能力，同

14、时可以有效提高的连墙的强度和刚度；地锚不同于锚杆，是用 搅拌法或形成水平或倾斜的水泥土加固体，并向加固体内插筋，需要时 还可作扩大头，以增加抗拔力；该工法可以适应大部分地层，且基坑支 护的深度最深可达20m；可以有效地避免了对地下周围环境的污染， 不会残留地下障碍和锚杆、钢筋等，使用条件较好；面层采用横、竖加 固带进行加固与地锚共同作用，有利于对深大基坑的支护形成较好的效 果。四、结论基坑支护的安全度要求较高，支护结构的选型影响因素较多，不同 土体地质情况，采用的支护形式多样，且有时多个支护形式都可以满足 基坑支护安全度，这就要采用多种判别方法进行选型，且深基坑工程是 土体与围护结构体系相互作

15、用的一个动态变化的复杂系统，仅依靠理论 分析和经验估计是难以把握在复杂等条件下基坑支护结构和土体的变 形破坏，也难以完成可靠而经济的基坑支护设计，只有通过施工时对整 个基坑工程系统的监测，可以了解其变化的态势，利用监测信息的反馈 分析，就能较好地预测系统的变化趋势，及时修改设计模型，调整计算 参数，总结经验，提高设计与施工水平，这就造成了支护结构整体的模 糊性及不确定性较大。在实际工程中，可能只采用单一的支护结构型式， 也可能采用两种或两种以上的支护结构型式以综合降低成本。但对于深 大基坑支护形式一般要采用多种支护形式配合的方式，以使支护更加经 济适用。通过多种支护选型方法进行选型，采用多种施工方法进行施工 可以有效的利用不同结构的优点，提高工程的安全性，降低工程总造价。