深基坑支护结构的选型问题[1].doc

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深基坑支护结构的选型问题

摘要：

基坑工程的选型要根据支护类型的特点、地质条件和基坑周边环境的要求来确定，才能达到经济、合理的设计,本文根据几个典型的基坑工程方案的分析，进一步阐明了基坑支护选型的方法及须注意的问题。

一、前言

基坑支护设计中首要的任务就是选择合适的支护型式，然后进行支护结构的计算分析，根据计算分析进行支护结构的设计，包括结构截面、支撑或锚杆尺寸、入土深度等的设计。

同一个基坑，若采用不同的支护型式，造价相差可能是巨大的，深圳罗湖车站的支护型式的优化，节省造价一千多万元，其中最大的优化是在强风化岩层中把桩+锚杆的支护型式优化为土钉墙支护。

而在有些地方，如软土或砂层较厚而周边民居又近的地方，当采用土钉支护时，又会造成危险。

因此，合理的选择基坑支护型式是很重要的。

本文根据笔者所接触的一些典型的基坑工程支护型式的分析，就基坑支护的型式的选择，阐明选型的具体方法，供同行参考。

二、不同基坑支护型式及其特点及支护选型的原则

要合理选择基坑支护的型式，一方面要深刻了解各种支护型式的特点，包括其合理性、优点和缺点，另一方面要结合地质条件和周边的环境和工程造价进行综合考虑，因此，大的原则应主要考虑三个方面：

1、不同基坑支护型式的特点；

2、地质条件和周边的环境；

3、工程造价。

而对不同基坑支护型式的特点的认识是很重要的，一般支护的型式的适用范围和主要特点可简单概括为：

1、放坡，适用场地开阔，无变形控制要求，造价低。

2、土钉支护，一般适用周边构筑物少，地质条件较好的情况，软土或砂层地质要慎用或采取加强型方案。

土钉支护位移控制缺乏合理的计算理论，因此，对位移有严格要求的场地应慎用，造价较低。

3、排桩支护，排桩支护刚度好，适应性广，结合桩间止水也可用于砂层，止水效果没有连续墙好，造价低于连续墙，而大于土钉墙。

4、地下连续墙，通常连续墙的厚度为600mm、800mm、1000mm，也有厚达1200mm的，但较少用。

润扬大桥锚碇基坑深48m，采用了1200mm的地下连续墙。

地下连续墙刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护型式，适用于地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求高的基坑支护，但造价较高，施工要求专用设备。

5、支撑形式，主要有砼支撑、钢支撑和锚杆，一般砼支撑刚度大，但拆除不方便；钢支撑刚度相对小一些，但拆除方便，可预加轴力达到控制位移的目的；锚杆刚度小，位移控制主要通过施加预应力来实现，锚杆一般要打入基坑以外的地下场地，会对周边环境有一定影响，最好要求有较好的锚固土层。

6、重力式搅拌桩挡土结构，一般适用于7m以内的软土地基基坑，且周边对位移要求不很高的情况。

三、若干工程实例分析

（一）地质条件差，周边环境要求高，宜用刚性支护

1、某工程，平面如图1-1所示，设计二层地下室，基坑深度约9m，周边建筑较多，尤以西侧和南侧，基坑边距一些天然地基旧房子仅3～4m，典型地质如图1-2所示。

该工程在投标时，有以下几种方案：

①搅拌桩+土钉支护；②钢板桩+支撑；③钻孔桩+支撑，桩间止水。

比较而言，方案①是不安全的，土钉支护要在土层中打入大量土钉，在砂层中难以保证水砂不漏，同时土钉对周边土体扰动大，周边旧房难以保证安全，故该方案是不安全的。

方案②支护结构太柔，易变形，而周边旧房基础为天然地基，对支护变形要求严格，同时也难以保证其支护滴水不漏，因此也是不够安全的。

比较而言，方案③应是较合适的方案，排桩刚性大，支撑采用砼支撑刚度大，支护变形小，因此是较合理的方案。

当然，对本工程，若采用地下连续墙结合地下室侧墙，则可能更合理更安全。

2、某工程基坑支护方案

平面图如图1-3所示，周边也是很多天然地基旧房，楼高4～6层，最近离基坑边约3m，二层地下室，基坑深度约9m，典型地质剖面如图1-4所示，采用直径为φ800的钻孔桩，桩间加φ600的旋喷桩止水，二桩一锚的预应力锚索，位置在桩顶以下3m。

图1-4地质剖面图及基坑支护方案

该方案采用预应力锚索存在一定的危险性，一是锚索施工易扰动淤泥层，影响周边天然地基旧房的安全，二是悬臂开挖至锚头位置以下时，可能已产生较大的水平位移，已影响周边旧房的安全，因此，该方案应把锚索改为砼支撑等刚度大、对基坑外土体扰动小的支撑系统较为可靠，且造价还可能会便宜。

3、逆作法施工

该工程地下室5层，基坑开挖深度约18m，周边民居多且邻近珠江，地下水丰富，如图1-5所示，地质条件差，如图1-6所示，该基坑采用厚800mm的地下连续墙逆作法施工，利用地下室楼板兼作支撑，支护结构整体刚度大，墙体水平位移一般为10mm左右，确保了周边环境的安全，是合理的方案。

图1-5

图1-6

（二）土岩结合，岩体用土钉，经济合理

1、067工程[

图2-1所示为067号工程的地质剖面，在土层范围内利用密排人工挖孔桩加锚杆支护，岩层部分采用垂直开挖。

这个工程在岩层埋藏较浅的地层具有代表性，是因地制宜的典型代表，能在保证安全的前提下达以尽可能的节省，在广东省具有一定的代表性。

（三）充分利用圈梁的作用

图3-1所示为大楼的基坑支护方案，该基坑为一层地下室，开挖深度为5.7m，由于紧靠河边，地层复杂，含有软土、砂层，采用地下连续墙支护，在地下连续墙顶位置处有一主体结构梁，充分利用其作用，采用局部锚杆解决圈梁弯矩过大的问题，在四周约200多米周长的边长上，仅布置了14根锚杆，即解决了支撑问题，剖面图如图3-1所示。

该工程实施后取得了较好的效益和效果。

（四）同一基坑用不同的支护方案

对同一基坑工程，由于周边地质条件不同，可采用不同的支护方案，达到经济、合理的目的。

（1）某大酒店

该工程地下室四层，开挖深度19.2m，实际约20m，是当时广州市最深的基坑工程，平面图如图4-1所示，采用密排人工挖孔桩和一桩一锚的锚杆支护体系，其周边地质条件不同，各部位的锚杆排数根据基地质条件的不同而不同，分别为一排至五排，以南北两侧为例，北侧强风化岩面较高，采用了一排锚杆，如图4-1所示，南侧土层较厚，采用了三排锚杆，如图4-1所示。

这种同一基坑根据具体位置的地质条件的不同而采用不同的锚杆方案是较合理的。

（2城市广场

该基坑工程4层地下室，开挖深度约19m，周边地质条件有岩层和土层，在土层较厚的一侧，采用密排人工挖孔桩，支撑在角边处采用砼角支撑，基坑边的中部采用锚杆，在强风化岩层较浅的一侧，则采用了土钉支护，如图4-3所示，真正做到了因地（质）制宜，达到了安全、节省的目的，是一个较优化的支护方案。

四、结论

基坑支护型式的合理选择，是基坑支护设计的首要工作，应根据地质条件，周边环境的要求及不同支护型式的特点，造价等综合确定。

一般当地质条件较好，周边环境要求较宽松时，可采用柔性支护，如土钉墙等；当周边环境要求高时，应采用较刚性的支护型式，以控制水平位移，如排桩或地下连续墙等。

同样，对于支撑的型式，当周边环境要求较高，地质条件较差时，采用锚杆易造成周边土体的扰动影响周边环境的安全，应采用内支撑型式较好；当地质条件特别差，基坑深度较深，周边环境要求高时，可采用地下连续墙加逆作法这种最强的支护型式。

基坑支护最重要的是要保证周边环境的安全。