基坑支護方法對比研究

李 萬 寧

(河南省豫北水利勘測設計院，河南 安陽　455000)

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基坑支護方法對比研究

李 萬 寧

(河南省豫北水利勘測設計院，河南 安陽455000)

摘要：從土釘墻支護、水泥土墻、板樁支護、排樁、地下連續墻等方面，介紹了基坑支護的方法類型，分析了各種支護結構的安全等級與適用條件，有助于基坑工程選擇出安全、經濟、實用的支護結構類型。

關鍵詞：基坑，支護結構，土釘墻，排樁

0引言

自20世紀初，標志著超高層建筑物正式誕生的美國帝國大廈的建成至20世紀末，亞洲迎來了高層、超高層建筑的狂潮，全球高層建筑如雨后春筍般拔地而起。鱗次櫛比的高樓大廈已經成為城市建設發展的一大標志。根據相關規范的要求，高層建筑必須要有一定的埋置深度，埋置深度不小于建筑總高度的1/15，因此，高層、超高層建筑與基坑、深基坑有著密不可分的關系。同時，由于經濟規模和城市化進程的不斷擴大，地面空間越來越不能滿足人們的日常需要，從開始嘗試利用地下空間，到現在大規模的修建地下商場、地下車庫、地下停車場、地下鐵道等，與之相對應的基坑開挖、支護等問題亦不可避免。

1基坑開挖及支護的類型

1.1放坡開挖

在基坑開挖的諸多方法中，最經濟最方便的方法就是放坡開挖。但是若想采用這種方法，施工場地要寬敞，既要滿足放坡的要求，還要滿足堆放機具和土料的要求，并能確保基坑周邊無已有建筑物或與已有建筑之間的距離足夠大。同時，對于使用放坡開挖的地層要求其性質比較好、地下水位要求較低或者采用降水措施。

天然放坡需要滿足的安全條件是:

其中，k為邊坡的穩定安全系數。

1.2土釘墻及復合土釘墻支護

土釘墻支護是一個類似于重力式擋墻的支護結構，它由原位土體、排列密集的插筋和附著于坡面的噴射混凝土面層組成(見圖1)。由于土釘與土體之間存在粘結力或摩擦力，形成了復合土體，土釘在土體發生變形時被動受拉以實現加固土體的目的。土釘支護結構在施工過程中可以與土方開挖平行作業，即邊開挖邊支護，使得工期得以縮短；此外，土釘支護結構使得土體的自承載能力得以充分發揮，四周的原位土體也成為了一部分支護結構，使得成本得以降低。土釘墻施工設備簡單，噪聲小，一般適用于雜填土、素填土、粉土、粘性土、非松散的砂土、碎石土等，不適用于飽和的軟粘土地層，由于考慮到施工的難易程度，土釘支護也不適用于有較大粒徑的卵石、碎石層。

復合土釘墻即為過去所謂的“聯合支護”，也可以稱為是一種改進型的土釘墻或者加強型的土釘墻，它是把土釘墻和其他的某種或某幾種支護方案聯合起來，形成一種復合的支護體系。復合土釘墻在很多時候，可以達到排樁或地下連續墻的支護效果，但施工工期較排樁或地下連續墻短的多、工程造價較排樁或地下連續墻低的多。所以，復合土釘墻方法在現代基坑工程中應用范圍愈來愈廣泛。

常見的支護形式有以下幾種：

1)土釘墻+預應力錨桿；

2)土釘墻+止水帷幕；

3)土釘墻+微型樁；

4)土釘墻+止水帷幕+預應力錨桿；

5)土釘墻+微型樁+預應力錨桿；

6)土釘墻+攪拌樁+微型樁；

7)土釘墻+止水帷幕+微型樁+預應力錨桿。

1.3水泥土墻

水泥土墻是在基坑的外側通過強制機械攪拌——通常采用深層攪拌法或者高壓旋噴注漿的方法，將地基土與固化劑進行強制攪拌的數排相互搭接的樁體，形成水泥土壁墻或者水泥土格柵狀墻，其具有一定的剛度、強度、整體性和穩定性(如圖2所示)。

水泥土墻施工設備簡單，施工材料單一，效果明顯，施工時水泥土墻無振動、噪聲極低、污染少且無側向擠土，即使在城市鬧市區也可以使用這種方法。水泥土墻同時具備擋土和止水的雙重功能。水泥土墻支護結構一般坑內無支撐,便于機械化快速挖土和地下室施工，縮短工期。由于土層的物理力學性質指標、墻身的強度和均勻性以及墻體的深度和寬度決定了水泥土墻的側向位移控制能力，并且水泥土樁適用于素填土、淤泥、淤泥質土和軟塑～流塑狀態的粘性土、粉土等軟土地區，因此其位移一般較大。水泥土墻使用的基坑深度通常不大于7 m,目前，已有工程使用水泥土墻成功的支護了深度達10 m的基坑，但是在開挖4 m～6 m深的基坑時使用該方法更為經濟合理。

1.4板樁支護

板樁支護最早使用的是木板樁，現在被廣泛使用的是形形色色的鋼板樁，偶爾也有使用鋼筋混凝土板樁的。鋼板樁可以使用鋼板，也可以使用鋼管，還可以是各種型鋼以及在工廠里特別制作的專門的產品。板樁支護適用于素填土、粉土、除堅硬狀態外的粉質粘土和粘土、砂土，對于厚度較小的淤泥和淤泥質土也可以使用，但不適用于堅硬土層和含有大顆粒的土層。板樁支護適用的基坑深度通常不大于7 m,而且要求附近不能有重要的建筑，也不能有市政設施。

1.5排樁

目前，基坑支護結構中應用最為廣泛的支護形式之一就是排樁支護。排樁是以鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔樁、工字鋼樁或H型鋼樁等樁型按隊列式間隔布置組成的擋土結構。具體工程中，應根據工程地質條件、水文地質條件和施工條件合理選擇排樁的樁型。采用鉆孔灌注樁時，樁徑不宜小于600 mm；采用人工挖孔樁時，樁徑不宜小于800 mm，并應在地下水位以上或采用人工降水。依據排樁受力情況和樁間土的穩定條件合理確定樁間距，通常取1.2倍～2.0倍的樁徑，排樁樁頂應設置鋼筋混凝土冠梁連接，冠梁寬度水平方向不宜與排樁樁徑相同，冠梁高度豎直方向宜在0.5倍～0.8倍的排樁樁徑之間，冠梁可按構造配筋。排樁與樁頂冠梁的混凝土強度等級不宜低于C20。

排樁支護施工簡單、容易操作，施工設備投入小，具有施工時無振動、噪聲小,對環境影響較小且無側向擠土等優點，又由于排樁對各種地質條件具有較強的適應性，因此該支護方案在大中城市得以廣泛應用，其開挖深度一般為7 m～15 m。若工程樁也為灌注樁，可進行同步施工，有利于縮短工期。根據結構形式的不同，排樁支護可分為懸臂式支護結構、錨桿式支護結構、內撐式支護結構和拉錨式支護結構。

1.6地下連續墻

地下連續墻是利用各種專門的挖槽機械，沿著基坑工程的周邊軸線,借助于泥漿的護壁作用，按要求開挖出一個又窄又深的溝槽,清槽后，在槽孔內安放預先制作好的鋼筋籠,再用導管法灌注水下混凝土，形成一個單元墻段，如此依次進行，形成一道連續的、具有擋水、截水、防滲、擋土、承重抗滑和防爆等功能的鋼筋混凝土墻壁。地下連續墻支護結構剛度大，整體性好、抗滲性和耐久性強，用于深基坑支護時，變形較小，基坑周圍地面沉降小，比其他的支護形式更容易保證周邊建筑物的安全。在施工過程中振動小，無噪聲，對相鄰建筑物和地下設施影響小，土方量小，無需降水，施工速度快，對于各種復雜的工程地質條件、水文地質條件和施工環境條件均適用，可在建筑物密集區施工，建造不同深度(45 cm～120 cm)和形狀的墻體。因此，在深基礎工程和地鐵工程中，地下連續墻支護結構應用得越來越廣泛。

這種支護方式存在棄土及廢棄泥漿的處理問題，與板樁、水泥土樁等相比，其造價較高，且施工機械設備價格昂貴，施工專業

化程度也比較高。

2支護結構的選型

綜合上述分析，應綜合考慮工程地質和水文地質條件、施工環境條件、各種基坑支護類型的特點及適用范圍、基坑開挖深度、基坑的安全等級、施工設備及工程造價等因素，來確定基坑支護方案。常用的深基坑支護結構型式選擇見表1。基坑支護既要確保坑壁穩定，施工安全；還要確保相鄰建筑物、構筑物和地下設施的安全；便于施工；同時在滿足這些要求的前提下，選擇最經濟合理的支護體系。

3結語

根據對基坑支護方法的分析，可以得出以下結論：

1)目前，常用的基坑支護方案有：不同的基坑支護方案有不同的適用條件。基坑支護方案的選擇，應結合場地的工程地質、水文地質、施工環境條件等因素綜合考慮。

2)基坑支護方案的選擇應在滿足技術要求的條件下，優先考慮經濟因素并結合當地經驗確定。

3)基坑放坡開挖、地下連續墻、板樁支護等支護方式由于受到施工環境條件、造價等方面的限制，應用正逐漸變少，土釘墻、排樁等支護方式由于經濟合理，適用范圍廣而越來越受到大家的青睞。

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The comparative research on foundation pit support method

Li Wanning

(HenanYubeiWaterConservancyReconnaissanceandDesignInstitute,Anyang455000,China)

Key words:foundation pit, support structure, soil nailing wall, group pile

Abstract:From the soil nail wall support, cement wall, sheet pile support, group pile, underground continuous wall and other aspects, this paper introduced the methods and types of foundation pit support, analyzed the safety level and applicable conditions of various support structure, helpful to the foundation pit engineering choose safety, economy, practical support structure types.

文章編號：1009-6825(2016)14-0072-02

收稿日期：2016-03-04

作者簡介：李萬寧(1979- )，男，工程師

中圖分類號：TU463

文獻標識碼：A