基坑支护结构类型概况

基坑支护结构概况

1.概述

土木工程施工中首先要解决的就是“三通一平”，“一平”指施工场地的平整。城市地下工程施工中，常见的土方工程施工有如下几种形式：场地平整、基坑与沟槽的挖方与填方、地坪与路基填筑等。土木施工过程包括降水、土方开挖和土方回填等。

尤其是软土工程中的土方工程施工，工程量大，直接改变场地地貌，直接或间接影响场地周围的环境，且受施工地质情况、气候与水文等条件影响较大，所以必须在施工前对所在地区的土层性质、施工环境做好充分调查，选择合理的施工方案，做好地下水的降水和排水措施，以减小对环境的影响

土方工程中必须理解土层的性质，与施工密切的、反应图层性质的物理力学指标主要为：土的容重γ、土的相对密度G、土的天然含水量ω、土的孔隙比e和孔隙率n、土的饱和度S r、以及土的干容重γd、土的渗透系数k、土的相对密实度D r。

2.大开挖土方工程的边坡稳定

2.1大开挖土方工程

是指不采用支撑形式而采用直立或者放坡施工方法进行开挖的基坑工程。

使用条件：基坑挖深较浅、施工场地开阔、周围建筑物和地下管线及市政设施距离基坑较远。

2.2边坡失稳的破会形式和原因

基坑边坡破坏形式与土层的岩土性质、地面超载以及边坡形状等因素密切相关主要形式有：

（1）沿近似圆弧的滑动面转动，这种破坏常常发生在较为均质的粘性土层；

（2）沿近似平面的滑动，这种破坏常常发生在无粘性土层。

边坡的失稳常常是在外界不理因素的影响下触发和加剧的，一般有如下几种原因可能导致边坡原来受力状态失去平衡：

（1）受荷：或由于地震或临近基坑打桩、车辆行驶、爆破等原因，使得侧向水平压力增加，破坏了原来的平衡状态。

（2）土体抗剪强度降低：由于水的作用而发生风化、淋溶、矿物成分的变化，或当边坡暴露时，雨水和地面水渗入边坡，导致含水量增加及孔隙水压力上升和土体软化，

或发生蠕变，从而最终造成土体的抗剪强度降低；对饱和砂性土，打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起的振动导致土体的液化，从而降低土体的抗剪强度。

（3）静水压力的作用：降水或认为因素导致地下水位升高，增加了边坡的侧向静水压力。

2.3基坑边坡失稳的防止措施

（1）边坡修坡：可坡顶卸土、坡度减小、台阶放坡；

（2）设置边坡护面：护面可做成10cm混凝土面层，为增加抗裂强度，内部可配置一定的构造钢筋（Φ6@300）；

（3）边坡坡脚抗滑加固。

3.深基坑支护结构

4.透水挡土结构

4.1 H型钢、工字钢桩加插板

（1）原理：锤击H型钢打到设计深度，每挖一层深土后，在型钢间加挡土插板。

（2）适用范围：用于粘土砂土地下水位低的地质，水位高或者有上层滞水时，应降水使之低于基坑标高。

（3）特点：H型钢可多次使用，比灌注桩节省；打桩和拔桩噪声大；当H型钢桩为悬臂时，位移量大，与锚杆及坑内支撑结合支护，可得到满意的支护效果。

4.2密排桩（灌注桩、预制桩）

（1）原理：桩顶做联结圈梁，桩间筑水泥沙、水泥土桩，灌注桩间隔成孔。

（2）适用范围：粘土、砂土、软土、淤泥质土皆可。

（3）特点：比地下连续墙施工简便，整体性不如地下连续墙，但不作防水处理，忍不能止水。

4.3双排桩挡土

（1）原理：采用中等直径（如Φ400-Φ600）的灌注桩，做成双排梅花式或前后排式的桩，桩顶用圈梁联结，与嵌入的桩脚形成钢架，挖土一边只将前桩露出，而桩间土不动。

（2）适用范围：粘土、砂土地质，地下水位较低的地区。

（3）特点：刚度大、位移小、施工方便，节约锚杆材料及施工工期。

4.4桩墙合一，地下室逆作法

（1）原理：基坑支护桩的位置与地下室外墙重合。承受结构垂直荷载的四周轴线边桩，与支护桩同在四周轴线上，该桩既受垂直荷载也受水平荷载，支护桩要有足够埋深，承重桩要达持力层。地下室外墙的构筑应与挡土护桩、承重桩连成整体，还须防水抗渗。

（2）适用范围：粘土、砂土、地下水位低的地质，以桩做基础的工程。

（3）特点：支护桩永久支护，设计地下室外墙可不考虑墙的挡土作用，只保证防水抗渗作

用。场内无肥槽，适合场地狭小的工程且节约挖填土方。以楼板作为支撑，节约支撑、锚杆的费用，节约工期。但墙不能承重且不能采用机械大面积挖土。

4.5土钉支护

（1）原理：喷射混凝土在高压空气作用下，高速喷向喷面，在喷层与土体间产生嵌固效应，改善边坡的受力条件，有效的提高周围的强度，使被动支护变成主动支护。钢筋网能调整喷层与锚杆内应力分布，增大支护体系的柔性与整体性。

（2）适用范围：水位低的地区或能降水到基坑面以下，粘土、砂土和粉土，基坑深度一般在15m左右。

（3）特点：施工设备简单、快速、造价经济。

5.止水挡土结构

5.1地下连续墙

（1）原理：利用大型抓挖或转孔机械开筑单元槽段到预定深度，开挖时用配置好的泥浆护壁，单元槽段一般长5-8m。开挖前必须先筑起基准作用、防表面泥土坍落得导墙，水下浇筑混凝土。

（2）适用范围：对土质适应性强，基本适合所有土质，特别对软土地质更有利于施工。对相邻建筑物较近的工程特别适合，施工噪音及震动较低。

（3）特点：止水性好，能承受垂直荷载，刚度大，能承受土压力、水压力。对相邻建筑物影响很小。可控性强，适用机械设备较多，造价较贵。泥浆配置要求高，需建泥浆回收重复使用的系统。可以做诶建筑基础结构墙体，可与锚杆结合支护，也可以在基坑内做内支撑。

5.2深层搅拌水泥土桩、墙

（1）原理：在地基深处将软土和水泥土强制搅拌，利用水泥和软土之间反应产生的变化，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩或墙。

（2）适用范围：软土地区地基加固，对桩侧或桩背后的软土加固，能增加侧向承载力。（3）特点：水泥用量小，为被加固土重量的7%-15%，减小沉降量，提高边坡的稳定性，防止地下水渗透，节约费用。

5.3钢板桩

（1）原理：锤击打入带锁口的钢板桩，使之在基坑四周闭合，并保证水平、垂直和抗渗质量。

（2）适用范围：软土、淤泥质土及地下水多地区，钢板桩间咬合不好易渗水、涌砂。（3）特点：一次性投资大，需重复使用。打桩时易于倾斜，要使全部钢板桩无误的合拢有困难。钢板桩比其他桩的刚度小。锤击有噪音和振动。

6.支护结构

6.1自立式（悬臂桩、墙）支护

（1）工作原理：自立式（悬臂桩、墙）支护由基坑地下的插入深度，以被动土压力来平衡基坑底面上所受的主动土压力、地面荷载等，使板桩、桩、墙稳定。

（2）适用范围：各种土质皆可，深基坑要计算采用悬臂桩墙是否稳妥合理。

（3）特点：无须基坑内设支撑，也不要桩顶锚拉及使用锚杆。挖土方便，基坑四周支护完成即可挖土。悬臂部分不能太深，基坑深时需采用支撑、锚拉、锚杆等措施。

6.2锚拉式支护

（1）工作原理：锚梁或桩必须在土的滑裂面以后，滑裂面应从土压力零点起，锚梁或锚桩间的最小间距需保证支护桩、墙与锚梁或桩间的土体稳定。

（2）适用范围：各种土质，必须有较宽可拉锚的场地。

（3）特点:造价便宜，无锚杆机时施工较便利，可做较深的基坑。

6.3环梁支撑法

（1）原理：环形支护是将基坑支护桩上设置一道或几道环梁，把土压力传到圆形环梁，使受弯拉力转化为压力，以发挥混凝土受压的特性。

（2）适用范围：四周有地下连续墙、密排挡土桩的情况可做环梁支护。

（3）特点：解决了软土地区不宜用锚杆、抗剪强度低的问题，能提高机械挖土效率，加速土方施工。

7.总结

通过本课程的学习，广泛的了解了基坑工程施工方法与步骤。但在设计计算方面还很多欠缺。

以上内容参考：

1.余志成主编，深基坑支护设计与施工，中国建筑工业出版社

2.杨林德主编，软土工程施工技术与环境保护，人民交通出版社