基坑支護(hù)方法對(duì)比研究

李 萬(wàn) 寧

(河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南 安陽(yáng)　455000)

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基坑支護(hù)方法對(duì)比研究

李 萬(wàn) 寧

(河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南 安陽(yáng)455000)

摘要：從土釘墻支護(hù)、水泥土墻、板樁支護(hù)、排樁、地下連續(xù)墻等方面，介紹了基坑支護(hù)的方法類(lèi)型，分析了各種支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)與適用條件，有助于基坑工程選擇出安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

關(guān)鍵詞：基坑，支護(hù)結(jié)構(gòu)，土釘墻，排樁

0引言

自20世紀(jì)初，標(biāo)志著超高層建筑物正式誕生的美國(guó)帝國(guó)大廈的建成至20世紀(jì)末，亞洲迎來(lái)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(jīng)成為城市建設(shè)發(fā)展的一大標(biāo)志。根據(jù)相關(guān)規(guī)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(guān)系。同時(shí)，由于經(jīng)濟(jì)規(guī)模和城市化進(jìn)程的不斷擴(kuò)大，地面空間越來(lái)越不能滿(mǎn)足人們的日常需要，從開(kāi)始嘗試?yán)玫叵驴臻g，到現(xiàn)在大規(guī)模的修建地下商場(chǎng)、地下車(chē)庫(kù)、地下停車(chē)場(chǎng)、地下鐵道等，與之相對(duì)應(yīng)的基坑開(kāi)挖、支護(hù)等問(wèn)題亦不可避免。

1基坑開(kāi)挖及支護(hù)的類(lèi)型

1.1放坡開(kāi)挖

在基坑開(kāi)挖的諸多方法中，最經(jīng)濟(jì)最方便的方法就是放坡開(kāi)挖。但是若想采用這種方法，施工場(chǎng)地要寬敞，既要滿(mǎn)足放坡的要求，還要滿(mǎn)足堆放機(jī)具和土料的要求，并能確?；又苓厽o(wú)已有建筑物或與已有建筑之間的距離足夠大。同時(shí)，對(duì)于使用放坡開(kāi)挖的地層要求其性質(zhì)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(mǎn)足的安全條件是:

其中，k為邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。

1.2土釘墻及復(fù)合土釘墻支護(hù)

土釘墻支護(hù)是一個(gè)類(lèi)似于重力式擋墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)，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(jiàn)圖1)。由于土釘與土體之間存在粘結(jié)力或摩擦力，形成了復(fù)合土體，土釘在土體發(fā)生變形時(shí)被動(dòng)受拉以實(shí)現(xiàn)加固土體的目的。土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中可以與土方開(kāi)挖平行作業(yè)，即邊開(kāi)挖邊支護(hù)，使得工期得以縮短；此外，土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)使得土體的自承載能力得以充分發(fā)揮，四周的原位土體也成為了一部分支護(hù)結(jié)構(gòu)，使得成本得以降低。土釘墻施工設(shè)備簡(jiǎn)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(hù)也不適用于有較大粒徑的卵石、碎石層。

復(fù)合土釘墻即為過(guò)去所謂的“聯(lián)合支護(hù)”，也可以稱(chēng)為是一種改進(jìn)型的土釘墻或者加強(qiáng)型的土釘墻，它是把土釘墻和其他的某種或某幾種支護(hù)方案聯(lián)合起來(lái)，形成一種復(fù)合的支護(hù)體系。復(fù)合土釘墻在很多時(shí)候，可以達(dá)到排樁或地下連續(xù)墻的支護(hù)效果，但施工工期較排樁或地下連續(xù)墻短的多、工程造價(jià)較排樁或地下連續(xù)墻低的多。所以，復(fù)合土釘墻方法在現(xiàn)代基坑工程中應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣泛。

常見(jiàn)的支護(hù)形式有以下幾種：

1)土釘墻+預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力錨桿；

5)土釘墻+微型樁+預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力錨桿。

1.3水泥土墻

水泥土墻是在基坑的外側(cè)通過(guò)強(qiáng)制機(jī)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(jìn)行強(qiáng)制攪拌的數(shù)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(qiáng)度、整體性和穩(wěn)定性(如圖2所示)。

水泥土墻施工設(shè)備簡(jiǎn)單，施工材料單一，效果明顯，施工時(shí)水泥土墻無(wú)振動(dòng)、噪聲極低、污染少且無(wú)側(cè)向擠土，即使在城市鬧市區(qū)也可以使用這種方法。水泥土墻同時(shí)具備擋土和止水的雙重功能。水泥土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)一般坑內(nèi)無(wú)支撐,便于機(jī)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(xué)性質(zhì)指標(biāo)、墻身的強(qiáng)度和均勻性以及墻體的深度和寬度決定了水泥土墻的側(cè)向位移控制能力，并且水泥土樁適用于素填土、淤泥、淤泥質(zhì)土和軟塑～流塑狀態(tài)的粘性土、粉土等軟土地區(qū)，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(hù)了深度達(dá)10 m的基坑，但是在開(kāi)挖4 m～6 m深的基坑時(shí)使用該方法更為經(jīng)濟(jì)合理。

1.4板樁支護(hù)

板樁支護(hù)最早使用的是木板樁，現(xiàn)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(chǎng)里特別制作的專(zhuān)門(mén)的產(chǎn)品。板樁支護(hù)適用于素填土、粉土、除堅(jiān)硬狀態(tài)外的粉質(zhì)粘土和粘土、砂土，對(duì)于厚度較小的淤泥和淤泥質(zhì)土也可以使用，但不適用于堅(jiān)硬土層和含有大顆粒的土層。板樁支護(hù)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(shè)施。

1.5排樁

目前，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的支護(hù)形式之一就是排樁支護(hù)。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(duì)列式間隔布置組成的擋土結(jié)構(gòu)。具體工程中，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和施工條件合理選擇排樁的樁型。采用鉆孔灌注樁時(shí)，樁徑不宜小于600 mm；采用人工挖孔樁時(shí)，樁徑不宜小于800 mm，并應(yīng)在地下水位以上或采用人工降水。依據(jù)排樁受力情況和樁間土的穩(wěn)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(yīng)設(shè)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(gòu)造配筋。排樁與樁頂冠梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20。

排樁支護(hù)施工簡(jiǎn)單、容易操作，施工設(shè)備投入小，具有施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、噪聲小,對(duì)環(huán)境影響較小且無(wú)側(cè)向擠土等優(yōu)點(diǎn)，又由于排樁對(duì)各種地質(zhì)條件具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此該支護(hù)方案在大中城市得以廣泛應(yīng)用，其開(kāi)挖深度一般為7 m～15 m。若工程樁也為灌注樁，可進(jìn)行同步施工，有利于縮短工期。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，排樁支護(hù)可分為懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨桿式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)和拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)。

1.6地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是利用各種專(zhuān)門(mén)的挖槽機(jī)械，沿著基坑工程的周邊軸線(xiàn),借助于泥漿的護(hù)壁作用，按要求開(kāi)挖出一個(gè)又窄又深的溝槽,清槽后，在槽孔內(nèi)安放預(yù)先制作好的鋼筋籠,再用導(dǎo)管法灌注水下混凝土，形成一個(gè)單元墻段，如此依次進(jìn)行，形成一道連續(xù)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(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好、抗?jié)B性和耐久性強(qiáng)，用于深基坑支護(hù)時(shí)，變形較小，基坑周?chē)孛娉两敌?，比其他的支護(hù)形式更容易保證周邊建筑物的安全。在施工過(guò)程中振動(dòng)小，無(wú)噪聲，對(duì)相鄰建筑物和地下設(shè)施影響小，土方量小，無(wú)需降水，施工速度快，對(duì)于各種復(fù)雜的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和施工環(huán)境條件均適用，可在建筑物密集區(qū)施工，建造不同深度(45 cm～120 cm)和形狀的墻體。因此，在深基礎(chǔ)工程和地鐵工程中，地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用得越來(lái)越廣泛。

這種支護(hù)方式存在棄土及廢棄泥漿的處理問(wèn)題，與板樁、水泥土樁等相比，其造價(jià)較高，且施工機(jī)械設(shè)備價(jià)格昂貴，施工專(zhuān)業(yè)

化程度也比較高。

2支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型

綜合上述分析，應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、施工環(huán)境條件、各種基坑支護(hù)類(lèi)型的特點(diǎn)及適用范圍、基坑開(kāi)挖深度、基坑的安全等級(jí)、施工設(shè)備及工程造價(jià)等因素，來(lái)確定基坑支護(hù)方案。常用的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)型式選擇見(jiàn)表1?；又ёo(hù)既要確?？颖诜€(wěn)定，施工安全；還要確保相鄰建筑物、構(gòu)筑物和地下設(shè)施的安全；便于施工；同時(shí)在滿(mǎn)足這些要求的前提下，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)體系。

3結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)基坑支護(hù)方法的分析，可以得出以下結(jié)論：

1)目前，常用的基坑支護(hù)方案有：不同的基坑支護(hù)方案有不同的適用條件?；又ёo(hù)方案的選擇，應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、施工環(huán)境條件等因素綜合考慮。

2)基坑支護(hù)方案的選擇應(yīng)在滿(mǎn)足技術(shù)要求的條件下，優(yōu)先考慮經(jīng)濟(jì)因素并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。

3)基坑放坡開(kāi)挖、地下連續(xù)墻、板樁支護(hù)等支護(hù)方式由于受到施工環(huán)境條件、造價(jià)等方面的限制，應(yīng)用正逐漸變少，土釘墻、排樁等支護(hù)方式由于經(jīng)濟(jì)合理，適用范圍廣而越來(lái)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(hào)：1009-6825(2016)14-0072-02

收稿日期：2016-03-04

作者簡(jiǎn)介：李萬(wàn)寧(1979- )，男，工程師

中圖分類(lèi)號(hào)：TU463

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A