深基坑支護類型分析與探討

張廣乾 李向陽 高小航 畢小勇 吳彪 梁廳 張晨招

（1 西安建材地質(zhì)工程勘察院有限公司；2 陜西中祥基礎工程有限責任公司）

0 引言

隨著城市化進程深入，為充分節(jié)約土地資源，拓展地下空間，建筑結構不斷向縱深方向發(fā)展，從而形成大量深基坑，基坑支護形式選取的是否合適直接決定了基坑邊坡的穩(wěn)定及安全，也決定了工程造價是否合理經(jīng)濟，工程設計人員需充分結合地質(zhì)條件、基坑形狀、深度及基坑周圍環(huán)境等因素[1]，遵循“安全可靠、經(jīng)濟合理、施工便利并保證工期”的原則，綜合考慮，擬定出最經(jīng)濟合適的支護形式[2]。

1 深基坑支護形式及其特征

按照基坑土體開挖形式、支護結構施做與土體開挖時間及基坑壁土體開挖后邊坡形狀，可將基坑支護類型可分為放坡形式支擋和垂直支擋兩大類。放坡形式支擋，土體需嚴格分層開挖，支擋工程隨土方開挖進行，基坑邊開挖邊支擋，支擋結構剛度較小，基坑邊坡產(chǎn)生的位移較大，基坑開挖占用了開挖線外一定的空間，對周圍環(huán)境影響大，使用受周圍環(huán)境影響大，制約條件多，該工法盡量利用土體的自穩(wěn)性，土方開挖多，土方開挖受支護施工制約，工程造相對較低，施工簡便，安全性一般，適用于基坑周圍環(huán)境簡單，基坑安全等級低的基坑支護。垂直支擋型，支擋結構在土體開挖前需完成支護結構施工，土體開挖分層厚度不需要嚴格控制，支擋結構剛性較大，基坑邊坡產(chǎn)生的位移較小，對基坑周邊環(huán)境要求低，該工法適應性強，對基坑周邊建筑物（構筑物、管線）影響小，對基坑周圍環(huán)境要求低，該工法主要通過平衡基坑側(cè)壁土體壓力，支護安全性高，可靠性好，支護造價高，適用于無施工場地等基坑安全等級較高的基坑支護[3][4]。

2 常用的支護結構及適用范圍

2.1 放坡形支護結構及適用范圍

放坡形支護形式主要包括穩(wěn)定坡率法放坡開挖及土釘墻支護[5]。

2.1.1 穩(wěn)定坡率法放坡開挖

基坑側(cè)壁土體依靠土體自穩(wěn)定性形成坡面，設計根據(jù)土性采用土體自穩(wěn)的坡率開挖或多級放坡，分級間設置碎落臺。坡面根據(jù)土質(zhì)情況、坡率、氣候條件、基坑回填時間等因素綜合考慮，采用坡面掛網(wǎng)噴漿、素噴混凝土、塑料布/土工布覆蓋、綠網(wǎng)覆蓋等適宜防護措施，該工法主要適用于周圍環(huán)境簡單的基坑，有大量的施工場地，土方運輸堆放方便，支護施工最簡單，造價與土方導運關系密切。

2.1.2 土釘墻支護

根據(jù)土體性質(zhì)、基坑周圍環(huán)境，基坑側(cè)壁按一定的坡比逐層削切土體，在坡面掏孔，植入土釘筋體，孔內(nèi)灌注漿液，坡面土釘位置處設置通長加強筋，并綁扎鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土，并輔以排水系統(tǒng)，形成的柔性支護支護體系。

根據(jù)土質(zhì)情況、基坑深度、周圍環(huán)境等因素，結合基坑穩(wěn)定性驗算，確定土釘形狀、長度、間距等設計參數(shù)。一般采用鋼筋土釘，對于砂層，填土層等成孔困難地層采用擊入式孔壁開口鋼管土釘，針對坡面變形大的基坑采用預應力鋼筋或預應力錨索土釘，形成復合式土釘墻，控制邊坡位移。

該工法適用于基坑周圍環(huán)境較簡單，具有一定的放坡空間，坑壁位移不需要嚴格控制，支護結構施工較簡單，但對土方開挖有制約，工程造價較低。

2.2 垂直支擋結構及適用范圍

垂直支擋形式主要包括重力式水泥擋墻、鋼板樁、型鋼水泥土攪拌樁、預制混凝土樁、灌注樁排樁、地下連續(xù)墻[6]。

2.2.1 重力式水泥墻

重力式水泥墻主要依靠基坑側(cè)壁改良后的土體自重來平衡坑壁土體壓力，根據(jù)施工工藝又可分為深層攪拌水泥土樁擋墻及高壓旋噴樁擋墻，還可以根據(jù)墻體變形可插入型鋼等改善墻體強度。

該工法適用于周圍環(huán)境較簡單，具有一定的施工空間，坑壁位移不需要嚴格控制，施工需大型設備，工期長，水泥樁受施工影響大，擋墻質(zhì)量離散性大，墻體強度達到齡期方可開挖基坑，軟基中變形較大，墻體隔水效果好，工程造價相對較低。

2.2.2 鋼板樁

沿基坑開挖線壓入拉森鋼板樁或冷彎鋼板樁，鋼板通過鎖扣連接，形成板樁式圍護結構，且能通過內(nèi)支撐或錨拉體系提拱較大的抗力，鋼板樁施工快，壓樁完后即可開挖土方，鋼板樁可重復利用，基坑穩(wěn)定性好，坑壁位移可控。

該工法適用范圍廣，特別適用于狹長形基坑，如管廊，管道等基坑，具有非常好的性價比。

2.2.3 預制樁

沿基坑開挖線引孔或直接壓入預制鋼筋混凝土樁，且能通過內(nèi)支撐或錨拉體系提拱較大的抗力，預制樁工廠化制造，質(zhì)量可控，且壓樁施工速度快，基坑支護施工工期短，但壓樁對周圍有影響。

該工法適用范圍較廣，特別適用于城市核心區(qū)，工期短，污染小，需要一定的施工場地。

2.2.4 灌注樁

沿基坑開挖線成孔，下鋼筋籠澆筑混凝土形成的支擋結構。根據(jù)地下水、土質(zhì)、基坑深度、周圍環(huán)境等因素，結合基坑穩(wěn)定性驗算，采用咬合樁形成樁墻或排列樁形式，盡量在樁體設置多道內(nèi)支撐或錨拉結構，形成樁錨結構，減小樁上彎矩和樁底位移，充分發(fā)揮樁及錨索的受力特性，使得支護結構受力最小，降低工程造價。

該工法適應范圍廣，能提供的抗力大，支擋系統(tǒng)強度高，樁頂位移可控，可根據(jù)基坑周圍環(huán)境采用懸臂樁或樁錨結構，解決各種復雜的基坑支擋，灌注樁適應能力強，支擋結構安全可靠，工業(yè)稍顯復雜，造價相對較高，工期相對較長，施工對地下水有一定的污染。

2.2.5 地下連續(xù)墻

沿基坑開挖線在泥漿護壁作用下挖槽，安設鋼筋籠，灌注混凝土形成的支擋結構，其形成的支擋體系，整體剛度好，強度高，支護效果好，具有較好的防滲、截水效果，但其施工工藝復雜，施工難度大，造價高，條件許可時可通過內(nèi)支撐或錨拉結構，降低連續(xù)墻的斷面厚度，降低工程造價。

該工法適用范圍廣，特別較深的豎井等基坑及基坑周圍建筑密集的深基坑支護及逆作法施工的圍護結構。

3 基坑支護結構選型

基坑支護結構的選型，需結合基坑巖土參數(shù)、地下水情況、基礎形式、基坑深度、平面尺寸、基坑周圍環(huán)境（建筑紅線、臨近建筑物距離、基礎形式、埋深，上部結構等、管道、線纜）、施工場地、工期要求、荷載要求、當?shù)厥┕そ?jīng)驗及技術水平等綜合考慮，結合基坑支護等級，坑頂位移要求，本著經(jīng)濟合理安全可靠的原則，選取合適的支護類型，在安全的前提下，選取工藝成熟、施工便捷、造價較低的支護形式。

4 結論

⑴深基坑支護工程是一項較為復雜的危大工程，涉及巖土工程與結構工程，支護選型應綜合考慮基坑地質(zhì)條件、基礎形式、基坑特征、周圍環(huán)境及施工工藝等因素。

⑵選取的支護形式既要保證基坑的安全，又要具有施工便捷，工程造價低廉的特點，支護設計選型時細化基坑段落，根據(jù)具體情況逐段擬定支護結構形式，最終采用一種或多種組合的支護形式來滿足基坑支護需求。

⑶選取合理的支護結構形式能以較低的工程造價，可達到預期的設計效果。