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【同辰原創(chuàng)】常見基坑支護形式及適用條件

時間：2022-01-14
作者：同辰建筑
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基坑支護的目的

基坑支護的目的：首先，是保證基坑四周的土體的穩(wěn)定性，滿足地下室施工有足夠空間的要求；其次，是保證基坑四周相鄰建筑物和地下管線等設(shè)施在基坑支護和地下室施工期間不受損害；最后，是在高水位場地通過降排水措施，保證基坑工程施工作業(yè)面在地下水位以上。

基坑支護的類型

01、自然放坡

這是一種最直觀的結(jié)構(gòu)形式，通過一級或多級開挖放坡的形式保證土體的穩(wěn)定性；

優(yōu)點：成本最低，施工便捷；

缺點:占用場地范圍大，基坑施工完成后土方回填量大；

適用于土質(zhì)較好且周邊無建筑物的開闊場地；

02、土釘墻

土釘墻是通過在土體內(nèi)設(shè)置一定長度和密度的土釘，與土共同工作，形成了以增強邊坡穩(wěn)定能力的復(fù)合土體，主要由：土釘，噴射混凝土面層，被加固的原位土體及防排水系統(tǒng)組成；是一種主動增強土體本身穩(wěn)定性的受力機理；

優(yōu)點：穩(wěn)定可靠、施工簡便且工期短、經(jīng)濟性好；

缺點：不適用于土質(zhì)不好的地區(qū)，如軟土地區(qū)，淤泥質(zhì)土基坑；

03、水泥土重力式圍護墻

水泥土重力式圍護墻又稱重力壩，是采用深層攪拌機就地將土和輸入的水泥漿強行攪拌，形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻；

優(yōu)點：施工簡單，無需設(shè)置錨桿或支撐，便于基坑土方開挖及施工，防滲性良好，具有擋土墻兼止水帷幕雙重效果，造價相對不高；

缺點：頂部位移相對較大，其次是厚度較大，只有在紅線位置和周圍環(huán)境允許時才能采用，另外，攪拌樁需達到一定齡期方可開挖，施工速度較慢；

適用于較厚回填土、淤泥、淤泥質(zhì)土區(qū)域，一般基坑深度不宜大于7m。

04、支擋式結(jié)構(gòu)

支擋式結(jié)構(gòu)是由擋土構(gòu)件（排樁或地下連續(xù)墻）和錨桿或支撐組成的一類支護結(jié)構(gòu)體系的統(tǒng)稱，其結(jié)構(gòu)形式有：

錨拉式支擋結(jié)構(gòu)，即以擋土構(gòu)件和錨桿為主的支擋式結(jié)構(gòu)，包括擋土結(jié)構(gòu)和錨拉結(jié)構(gòu)（錨桿、冠梁和腰梁）兩部分；
支撐式支擋結(jié)構(gòu)，即以擋土構(gòu)件和支撐為主的支擋式結(jié)構(gòu)，包括擋土結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)（支撐、冠梁、腰梁和立柱）兩部分；
懸臂式、雙排樁、咬合樁等；

支擋式結(jié)構(gòu)受力明確，計算方法和工程實踐相對成熟，是目前應(yīng)用最多也較為可靠的支護結(jié)構(gòu)形式。

4.1 擋土結(jié)構(gòu)：

4.1.1 鋼板樁

將帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼用板樁錘或振動打樁設(shè)備打入土中并相互連接起來形成鋼板樁墻。

優(yōu)點：可重復(fù)使用，可用于容易打入的黏土、砂土和砂黏土中擋土和擋水；

缺點：在堅硬地層容易打壞；

4.1.2 鉆孔灌注樁

以一定間距排列的大直徑鉆孔灌注樁（或雙排樁）形成的擋土結(jié)構(gòu)。樁頂可用冠梁（混凝土梁）聯(lián)系起來，可采用后拉式或內(nèi)撐式支撐系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)利用樁間土拱作用擋土；

排樁多用于坑深7～15m 的基坑工程, 適用于軟粘土質(zhì)和砂土地區(qū)。

優(yōu)點：優(yōu)點是墻剛度大，施工簡單，可插入堅硬土層和巖石中，而且沒有打樁振動和噪聲；

缺點：不能擋水，樁間土可能坍落等；可根據(jù)地質(zhì)條件采用樁間土注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題；

△ 雙排樁

4.1.3 地下連續(xù)墻

在地面上沿著開挖工程周邊（如地下結(jié)構(gòu)的邊墻等），用特制挖槽機械，在泥漿護壁情況下開挖一定長度溝槽（一個單元槽段），然后用吊車將鋼筋籠吊放溝槽內(nèi)，再用導(dǎo)管向充滿泥漿的溝槽中澆注混凝土，逐段施工，最后形成連續(xù)的地下墻，墻的厚度一般0.5～1.0m，槽段長 7m左右，深度可達50m~100m。

適用于地質(zhì)條件差和復(fù)雜，基坑深度大，周邊環(huán)境要求較高的基坑；

優(yōu)點：剛度大，止水效果好，是支護結(jié)構(gòu)中最強的支護型式；

缺點：造價較高，施工要求專用設(shè)備；

4.2 支撐結(jié)構(gòu)：

4.2.1 懸臂式排樁

懸臂式支護結(jié)構(gòu)主要是依靠樁（墻）足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎能力來維持整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。

適用于土質(zhì)較好、開挖深度較淺的基坑工程。

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，有利于采用大型機械開挖基坑；

缺點：懸臂式結(jié)構(gòu)對開挖深度很敏感，容易產(chǎn)生較大變形，對相臨的建筑物產(chǎn)生不良的影響；

△ 懸臂樁

4.2.2 錨拉式排樁

錨拉式排樁是深基坑開挖最常采用的支撐方式之一，主要是通過錨桿往后拉樁（墻），使樁身保持穩(wěn)定。

適用于周邊環(huán)境比較寬敞、地下管線少且沒有不明地下物的深基坑支護工程；且具有密實砂土、粉土、黏性土等穩(wěn)定土層或穩(wěn)定巖層做錨桿持力層的深基坑支護工程。

優(yōu)點：預(yù)應(yīng)力錨桿增強了樁的承載能力和剛度，使水平變位和墻外沉降得到控制，且提供了自由開挖空間；

缺點：地質(zhì)條件太差或土壓力太大時使用樁錨支護結(jié)構(gòu)，容易發(fā)生支護結(jié)構(gòu)的受彎破壞或傾覆破壞；

△ 錨拉式樁

4.2.3 內(nèi)撐式排樁

采用剛度較大的水平支撐（體系）或斜撐為圍護樁頂提供水平向支承，保證的圍護樁穩(wěn)定性，共同組成了內(nèi)撐式排樁體系。支撐體系可分為對撐、桁架式對撐、角撐及內(nèi)環(huán)式（桁架）支撐。

內(nèi)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(yōu)點是剛度好、變形小，而鋼管支撐的優(yōu)點是鋼管可以回收，且加預(yù)壓力方便。內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)適用范圍廣，可適用各種土層和基坑深度。

優(yōu)點：施工質(zhì)量易控制，工程質(zhì)量的穩(wěn)定程度高；內(nèi)撐在支撐過程中是受壓構(gòu)件，可充分發(fā)揮出混凝土受壓強度高的材性特點；樁撐支護結(jié)構(gòu)的適用土性范圍廣泛，尤其適合在軟土地基中采用；

缺點：內(nèi)撐形成必要的強度以及內(nèi)撐的拆除都需占用較長工期；基坑內(nèi)布置的內(nèi)撐減小了作業(yè)空間，增加了開挖、運土及地下結(jié)構(gòu)施工的難度；當(dāng)基坑平面尺寸較大時，不僅要增加內(nèi)撐的長度，內(nèi)撐的截面尺寸也隨之增加，經(jīng)濟性較差；

△ 內(nèi)撐式樁

鋼筋混凝土支撐由于剛度大、成本低、施工方法相對簡單，占據(jù)了我國基坑支護的主要市場。鋼支撐僅在對基坑位移要求較為嚴格的基坑中得到較多應(yīng)用；

一般情況下對于平面形狀接近方形且尺寸不大的基坑，宜采用角撐；對于形狀接近方形但尺寸較大的基坑，宜采用環(huán)形、邊桁架支撐；對于長方形基坑，宜采用對撐或?qū)渭咏菗巍?

另外，近年國內(nèi)又引進了一種新型的支撐系統(tǒng)，魚腹梁鋼支撐體系，主要由上弦型鋼腰梁，中間型鋼腹桿，和下弦預(yù)應(yīng)力鋼絞線組成，同時結(jié)合角撐和對撐共同組成水平抗側(cè)力體系；此種支撐體系最大的優(yōu)勢是可以大大減少基坑中部支撐的數(shù)量及范圍，從而增大了施工操作面；

△ 混凝土內(nèi)支撐

最后，需要說明的是基坑支撐的施工是一種逆作法的施工順序，先施工支撐立柱樁，樁頂標(biāo)高位于基坑底，在鉆孔內(nèi)插入鋼立柱（格構(gòu)柱），立柱范圍位于地下室頂板至底板之間，立柱底端錨固于混凝土立柱樁內(nèi)；然后施工第一道支撐，待第一道支撐達到相應(yīng)設(shè)計強度后，開挖基坑施工第二道支撐，第二道支撐達到強度后，繼續(xù)開挖基坑到基坑底標(biāo)高，施工地下室底板，并繼續(xù)向上施工，然后從下而上逐步拆除相應(yīng)標(biāo)高支撐，最后切除支撐立柱。