深基坑支护结构类型与变形控制

浅谈深基坑支护结构类型与变形控制摘要：基坑工程是由地面向地下开挖一个地下空间，挖深超过5m的称为深基坑，深基坑四周一般设置垂直的挡土围护结构，围护结构一般是在开挖面基底下有一定插入深度的板（桩）墙结构；板（桩）墙有悬臂式、单撑式、多撑式。支撑结构是为了减小围护结构的变形，控制墙体的弯矩；分为内撑和外锚两种。本文主要探讨深基坑支护结构类型与变形控制。

关键词：深基坑支护结构变形控制

中图分类号：tv551.4 文献标识码：a 文章编号：

一、围护结构

深基坑围护结构类型

1．在我国应用较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式以及土层锚杆、逆筑法、沉井等。

2．不同类型的围护结构

(1)钢板桩围护结构

钢板桩常用断面形式多为u形或z形。我国地下铁道施工中多用u形钢板桩，其沉放和拔除方法、使用的机械均与工字钢桩相同，但其构成方法则可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰及屏幕等。钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好，成品制作，可重复使用；施工简便，但施工有噪声；刚度小，变形大，与多道支撑结合，在软弱土层中也可采用；新的时候止水性尚好，如有漏水现象，需增加防水措施。

(2)工字钢桩围护结构

工字钢在基坑开挖前，在地面用冲击式打桩机沿基坑设计边线打人地下，若地层为饱和淤泥等松软地层也可采用静力压桩机和振动打桩机进行沉桩。工字钢桩围护结构适用于黏性土、砂性土和粒径不大于loomm的砂卵石地层；当地下水位较高时，必须配合人工降水措施。打桩时，施工噪声大大超过环境保护法规定的限值，所以宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。

(3) 深层搅拌桩挡土结构

深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，和地基土相拌合，从而达到加固地基的目的。用于深层搅拌的施工工艺目前有两种，一种是用水泥浆和地基土搅拌的水泥浆搅拌（简称旋喷桩），另一种是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌的粉体喷射搅拌（简称粉喷桩）。作为挡土结构的搅拌桩一般布置成格栅形，深层搅拌桩也可连续搭接布置形成止水帷幕。其特点是无支撑，造价低。

(4) 钻孔灌注桩围护结构

钻孔灌注桩一般采用机械成孔。明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工；刚度大，在地铁基坑和高层建筑深基坑施工中得到广泛应用；有时需降水或和止水措施配合使用，如搅拌桩、旋喷桩等。

(5) smw桩

smw桩挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥类混合液搅拌形成均匀的挡墙，最后，在墙中插入型钢，即形成一种劲性复合围护结构。这种围护结构的特点主要表现在强度大，止水性好；构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收、重复利用，经济性好；开挖深度达8. 65m；具有较好发展前景。

(6)地下连续墙

地下连续墙施工采用专用的挖槽设备，沿着基坑的周边，采用触变泥浆护壁，按事先划分好的幅段，开挖狭长的沟槽，待沟槽形成后，在槽内设置钢筋笼，采用导管法浇注混凝土，构成一个单元槽段和混凝土墙体，依次继续挖槽、浇注施工。然后将若干个幅段连成一个整体，形成—个连续的地下墙体。有如下特点：施工全盘机械化，速度快、精度高，振动小、噪声小，开挖深度大；具有多功能用途，如防渗、截水、承重、挡土、防爆等，强度可靠、承压力大；可适用于多种土层，在我国除熔岩地质外，可适用于各种地质条件；可临近建筑物、构筑物使用，环境影响小；开挖基坑无须放坡，土方量小，浇混凝土无须支模和养护，并可在低温下施工，降低成本，缩短施工时间；使用触变泥浆保护孔壁和止水，施工安全可靠。但接头质量较难控制；墙面粗糙需加工处理；施工技术要求高；制浆及处理系统占地较大，管理不善易造成现场泥泞和污染。

二、支撑结构类型

（一）支撑结构体系

1．内支撑一般由各种型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑等构成支撑系统；外拉锚有拉锚和土锚两种形式。

2．在软弱地层的基坑工程中，支撑结构承受围护墙所传递的土压力、水压力。支撑结构挡土的应力传递路径是围护（桩）墙-围檩（冠梁）-支撑，在地质条件较好的有锚固力的地层中，基坑支撑可采用土锚和拉锚等外拉锚形式。

3.在深基坑的施工支护结构中，常用的支撑系统按其材料可分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系两类。

（1）现浇钢筋混凝土支撑体系特点是：凝土结硬后刚度大，变形小，强度的安全、可靠性强，施工方便，但支撑浇制和养护时间长，围护结构处于无支撑的暴露状态的时间长、软土中被动区土体位移大，如对控制变形有较高要求时，需对被动区较土加固，施工工期长，拆除困难，爆破拆除对周围环境有影响。

（2）钢结构支撑体系通常为装配式的，特点是：装、拆除施工方便，可周转使用，支撑中可加预应力，可调整轴力而有效控制围护墙变形；施工工艺要求较高，如节点和支撑结构处理不当，或施工支撑不及时、不准确，会造成失稳。

（二）支撑体系布置

1．能因地制宜、合理选择支撑材料和支撑体系布置形式，技术经济综合指标得以优化。

2．受力明确，充分协调发挥各杆件的力学性能，安全可靠、经济合理，能够在稳定性和控制变形方面满足对周围环境保护的要

求。

3．支撑体系布置能在安全、可靠的前提下，最大限度地方便土方开挖和主体结构的快速施工。

三、基坑的变形控制

（一）基坑变形特征

1．基坑周围地层移动主要是由于围护结构的水平位移和坑底土体隆起造成的。

2．围护墙体水平变形

当基坑开挖较浅，还未设支撑时，表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移，而一般柔性墙如果设支撑，则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动，墙体腹部向基坑内凸出。

3．围护墙体竖向变位

在实际工程中，墙体竖向变位量测往往被忽视，事实上由于基坑开挖土体自重应力的释放，致使墙体产生竖向变位：上移或沉降。

4．基坑底部的隆起

随着基坑的开挖卸载，基坑底出现隆起是必然的，但过大的坑底隆起往往是基坑险情的征兆。过大的坑底隆起可能是两种原因造成的：①基坑底不透水土层由于其自重不能够承受不透水土层下承压水水头压力而产生突然性的隆起；②基坑由于围护结构插入坑底土层深度不足而产生坑内土体隆起破坏。