淺談深基坑支護類型及適用范圍

郭文忠， 黃曉林

安陽師范學院建筑工程學院（455003）

基坑是房屋建筑、市政工程或地下建筑物在施工時需開挖的地坑。基坑工程采用的圍護墻、支撐(或土層錨桿)、圍檁、防滲帷幕等總稱為支護結構?；又ёo結構的選型涉及到工程地質、土力學、基礎工程、結構力學、原位測試技術、施工技術、土與結構相互作用以及環境巖土工程等多種學科。由于城市化的快速發展,城市人口快遞增加、土地資源已減少、建筑空間擁擠和城市綠地減少,導致我國高層建筑如雨后春筍,拔地而起。為了節省土地、充分利用地下空間,高層建筑基礎要求有一定的埋置深度,高層建筑的停車場、設備間、儲藏庫等也都設在地下,從而使基坑深度增加。從發展趨勢看,高層建筑越來越高,基坑越來越深,密集的建筑群、超深度的基坑、復雜的地下設施，給基坑施工帶來一定的難度,對基坑工程提出了嚴峻的挑戰。選擇合理的基坑支護結構不僅可以保證施工安全，還可以節省大量的人力、物力。

1 基坑支護方案的初選

方案初選是深基坑支護方案優選的第一步。從大量備選方案中篩選出幾個較好的方案，它包括以下內容:

1）搜集有關支護體系方案選擇的基礎性資料:

①工程地質和水文資料:主要是做好基坑工程的巖土勘察。

②場地周圍環境及地下管線狀況:基坑周圍鄰近建(構)筑物狀況調查，基坑周圍地下管線狀況調查，基坑鄰近地下構筑物及設施狀況調查，周圍道路狀況調查等。

③地下結構資料:主體結構地下室的平面布置和形狀與建筑紅線的相對位置，主體結構的樁位布置圖，主體結構地下室的層數、各層樓板和底板的布置與標高以及地面標高等。

④本地區常用支護形式、常見支護結構的特性及適用條件、有關規范規定的條款以及類似工程的基坑支護資料等。

2）確定基坑安全等級，結合地區經驗，初步選擇深基坑支護結構形式。

3）確定基坑變形控制等級，據此確定支撐形式。

2 基坑支護類型及適用范圍

1）放坡開挖

選擇合理的基坑邊坡，保證開挖過程中邊坡的穩定性，包括坡面的自立性和邊坡整體穩定性。放坡開挖適用于地基土質較好、開挖不深以及施工現場有足夠的放坡條件的工程，放坡開挖一般費用較低，應盡量采用放坡開挖。但雖有足夠的放坡場所，但挖土及回填土方量大，考慮工期、工程費用并不合理，則不宜采用放坡開挖。放坡開挖工程為了增加基坑邊坡穩定性，減少挖土方量，常采用簡易支護，如在坡腳用草袋裝土或塊石堆砌擋土或在坡腳采用短樁隔板支護等。邊坡表面要采取保護措施，確保不被雨水沖刷，減少雨水滲入土體降低邊坡強度。通常在土坡表面抹一層鋼絲網水泥砂漿或噴射砂漿等保護，并設置排水孔。

2）懸臂式支護結構

懸臂式支護結構常采用鋼筋混凝土樁、木板樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續墻等形式。值得關注的是，鋼筋混凝土咬合樁和SWM工法目前已經被廣泛使用，鋼筋混凝土樁常采用鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、沉管灌注樁及預制樁等。懸臂式支護結構依靠足夠的入土深度和結構的抗彎能力來維持整體穩定和結構安全。懸臂式結構對開挖深度非常敏感，容易產生較大的變形，對相鄰建（構）筑物易產生不良影響。懸臂式結構適用于土質較好、開挖深度較淺的基坑工程。

3）重力式支護結構

重力式支護結構是目前工程中用得較多的一種支護結構，常采用深層攪拌法形成，有時也采用高壓噴射注漿法形成。為節約資金，常采用格構體系。水泥與其包圍的天然土形成重力式擋墻支護周圍土體，保持基坑邊坡穩定。深層攪拌水泥土樁重力式支護結構常用于軟粘土地區開挖深度約在6.0m以內的基坑工程。

4）內撐式支護結構

內撐式支護結構由支護結構體系和內支撐體系兩部分組成。支護結構體系常采用鋼筋混凝土樁排樁墻、SWM工法、鋼筋混凝土咬合樁和地下連續墻形式。內支撐體系可采用水平支撐和斜支撐。根據不同開挖深度又可采用單層水平支撐、二層水平支撐和多層水平支撐。當基坑面積很大、開挖深度不大時，宜采用單層斜支撐。內支撐常采用鋼筋混凝土支撐和鋼管（或型鋼）支撐兩種。鋼筋混凝土支撐體系的優點是剛度好、變形小，而鋼管支撐的優點是鋼管可以回收，且加預應力方便。內支撐結構適用范圍廣，可適用于各種土層和不同的基坑深度。

5）拉錨式支護結構

常見的拉樁式支護結構是鋼筋混凝土灌注樁加錨桿的支護體系，錨桿施工多采用一般性灌漿的土層錨桿，隨深度的不同，可分為單層錨桿、二層錨桿和多層錨桿。錨固體系可分為錨桿式和地面拉錨式。地面拉錨式結構需要有足夠的場地設置錨樁或其它錨固物，應用范圍有一定局限性。錨桿式需要地基土能提供較大的錨固力。錨桿近年來在深基坑支護中被廣泛采用,隨著擴孔技術和注漿技術以及優化設計的推廣，它的應用范圍正進一步擴大。它的一端通過圍檁或腰梁與圍護墻聯結，另一端通過錨固體穩定在土體中。錨桿的錨固段必須設置在滑裂面之后,由于軟粘土地基不能提供錨桿較大的錨固力，所以很少使用。錨桿式支護體系一般鉆孔傾角成15°左右，拉桿端部用螺栓固定，以槽鋼組成水平或垂直聯結板錨固于坑壁上。由于其具有較高的可靠性，可適用于不同的場地條件,經過工程實踐檢驗其經濟效益良好。

6）土釘支護結構

土釘是在新奧法的基礎上基于物理加固土體的機制，于20世紀70年代在德國、法國和美國發展起來的一種主動支護形式。土釘一般通過鉆孔、插筋和注漿來設置，也有采用打入或射入方式設置土釘。土釘圍護結構的機理可理解為通過基坑邊坡中設置土釘,形成加筋土重力式擋墻起到擋土作用。土釘主要可分為鉆孔注漿土釘與打入式土釘兩類。鉆孔注漿土釘是最常用的土釘類型，先在土中鉆孔，置入鋼筋，然后沿全長注漿，為使土釘鋼筋處于孔的中心位置，有足夠的漿體保護層，需沿釘長每隔2～3m設對中支架。土釘外露端宜做成螺紋并通過螺母、鋼墊板與配筋噴射混凝土面層相連。打入土釘是在土體中直接打入角鋼、圓鋼和鋼筋等，不再注漿。打入土釘的優點是不需預鉆孔，施工速度快，但效果差。近年來國內開發了一種打入注漿式土釘，它是直接將帶孔的鋼管打入土中，然后高壓注漿形成土釘，這種土釘特別適合于成孔困難的砂層和軟弱土層，具有廣泛的應用前景。

7）其他支護類型

其它形式支護結構主要有門架式支護結構、拱式組合型支護結構、噴網支護結構、加筋水泥土墻支護結構、沉井支護結構和凍結法支護結構等。門架式支護結構的支護深度比懸臂式支護結構支護深度要大,適用于開挖深度已超過懸臂式支護結構的合理支護深度的基坑工程。噴網式支護結構是由錨桿（錨索）、鋼筋網噴射混凝土面層與邊坡組成，其結構形式與土釘支護結構類似，其受力機理類同錨桿，又稱為土中錨桿，常用于土坡穩定加固，不適用于含淤泥質土和流砂的土層。加筋水泥土擋墻支護結構是在水泥土中插入型鋼形成，以提高水泥土的抗拉強度，增加水泥土重力式擋墻支護結構的深度。

3 結語

深基坑支護工程是近20年來隨著城市高層建筑發展而形成的一門新的實踐工程學。隨著科學技術的進步和發展，相信會有更多的基坑支護形式運用于實際工程，而將來的支護技術則會越來越科學、經濟、安全。

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