基坑支护工程中常用方法介绍与分析

褚清顺

（邯郸峰峰矿区建筑业管理处，河北 邯郸 056200）

1 基坑及基坑支护

1.1 基坑

建筑基坑是指为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。为建筑基础开挖的临时性坑井称为基坑。基坑属于临时性工程，其作用是提供一个空间，使基础的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。基坑开挖工程量按基坑容积计算。一般来说，深基坑是指开挖深度大于等于5m的基坑。底面积在20㎡以内的按基坑计算。

1.2 基坑支护

为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。常见的基坑支护型式主要有：排桩支护，桩撑、桩锚、排桩悬臂；地下连续墙支护，地连墙+支撑；水泥土挡墙；钢板桩：型钢桩横挡板支护，钢板桩支护；土钉墙；逆作拱墙；放坡。

2 常用的基坑支护方法

2.1 土钉墙

土钉墙是一种边坡稳定式的支护，其作用与被动的具备挡土作用的上述围护墙不同，它是起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙主要用于土质较好地区，我国华北和华东北部带应用较多，目前我国南方地区亦有应用，有的已用于坑深l0m以上的基坑，稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。

2.2 钢筋混凝土板桩

钢筋混凝土板桩具有施工简单、现场作业周期短等特点，曾在基坑中广泛应用，但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击方法,振动与噪音大，同时沉桩过程中挤土也较为严重，在城市工程中受到一定限制。此外，其制作一般在工厂预制，再运至工地，成本较灌注桩等略高。但由于其截面形状及配筋对板桩受力较为合理并且可根据需要设计，目前已可制作厚度较大(如厚度达500mm以上)的板桩，并有液压静力沉桩设备，故在基坑工程中仍是支护板墙的一种使用形式。

2.3 PHC管桩

将PHC管桩应用于基坑支护工程中是近几年才由一些学者提出来的，并已经在武汉等很多城市中得到了应用。理论研究和工程应用都表明，PHC管桩作为承压桩是可行的，那么它能否作为受弯桩以承受水平向荷载呢？经过近几年PHC管桩的工程应用和理论研究，我们可以得出PHC管桩在适宜条件下作为支护结构是完全可行的，采用PHC管桩对提高施工效率和缩短工期非常有利，同时又有很好的环境效应。本文将就PHC管桩作为基坑支护桩的受力性能和挤土效应等作出探讨，并结合工程实例介绍PHC管桩在基坑支护工程中的应用情况。

2.4 钢支撑

支撑体系在软弱地层的基坑工程中，支撑结构是承受地下墙所传递的土压力，水压力的结构体系。支撑结构体系包括围檩、支撑、临时立柱及其他附属构件。挡土的应力传递路径是围护结构围檩(冠梁)支撑，适用于长条形基坑，其特点为安装、拆除施工方便，可周转使用，支撑中可预加应力，可调整轴力而有效控制围护墙变形；其施工工艺在基坑施工中是技术要求较高的一项技术工艺，如节点和支撑结构处理不当，施工支撑不及时不准确，会造成基坑失稳。

2.5 螺旋钻孔压浆桩

螺旋钻孔压浆桩，是利用长螺旋钻机成孔到达设计桩底标高，然后提升钻杆，同时用高压泵将水泥浆通过高压管路及长螺旋钻杆的内管压入孔内，然后再下入钢筋笼到设计深度，投入碎石，最后成桩。它的特点是：施工时无振动、无噪音、不扰民，同时钻进过程中不采用泥浆护壁，因而无排污、不污染环境，可以做到文明施工，即便在人口稠密、环境质量要求较高的区域也可顺利施工，施工机械化程度高，工艺简单。

2.6 水泥土搅拌桩

水泥土搅拌桩用于深基坑支护作用的连续壁，又称为SMW 工法。我国最早由宝钢工程引进这一工法作为围护结构之后在全国推广。这种工法施工干扰少、对软地基适应性强，并具有构造简单、对周围建筑影响小、工期短、造价低、环境污染小等优点，且可作止水墙又可作为挡土墙，因此深受欢迎。水泥土搅拌桩是通过相邻水泥土桩搭接而成，采用水泥作为固化剂，通过专用搅拌机械，将软土和水泥强制搅拌形成水泥土，利用水泥与软土之间所产生一系列物理、化学作用，使水泥土强度增长，成为水泥土桩，硬化后形成具有一定强度的水泥壁状挡墙。

2.7 帷幕结构+预应力锚索结构

帷幕结构+预应力锚索结构主要由两部分组成。(1)帷幕结构：在软土地层，预先沿基坑周围施工一排混凝土板桩，这一点对基坑安全具有重要意义：①隔水：隔断基坑内外地下水，坑内降水不至于影响周边建筑的安全。②支护：对基坑起到超前支护的作用，封堵流砂、流塑状的淤泥，使基坑在分层开挖施工时不失稳。③防止管涌：帷幕结构为基坑分层开挖、分层支护提供较稳定的作业面。(2)预应力锚索结构：钢管+单根预应力钢绞线，这种结构施工简单快捷，对于原状土具有土钉一样的加固改善功能，同时有具有预应力锚杆(索)结构主动受力、控制变形能力强、安全可靠等特点。

2.8 膨胀土

2.8.1 膨胀土的定义

膨胀土指的是具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限粘土。膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石,为一种高塑性粘土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害性很大，裂缝特征有外墙垂直裂缝，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，内、外山墙对称或不对称的倒八字形裂缝等；地坪则出现纵向长条和网格状的裂缝。一般于建筑物完工后半年到五年出现。

2.8.2 膨胀土基坑支护

在膨胀土地区进行基坑施工时，要尽量保持土体的原始应力状态和物理性质，密切注意地表水和地下水的分布及活动状况，尽可能缩短临空面土体暴露时间，以免水土相互作用，给工程带来极大危害。土钉墙是由土钉(包括网面)与土体共同作用而形成的复合土体，较完备地保持了墙后土体原有的结构整体性，从而有效遏制了膨胀土的侧膨胀压力，该技术运用于膨胀土地区基坑支护是行之有效的。

3 基坑支护方法的选择

7m以内的深基坑，若周围环境无特殊要求时，此类深基坑为三级基坑，否则可划为二级或一级基坑。三级基坑的要求是围护结构墙顶位移监控值不大于80mm，围护结构墙体最大位移监控值不大于100mm，地面最大沉降监控值不大于100mm，怎样才能确保三级基坑的稳定呢？在实际施工过程中，根据基坑的深浅、周围环境、地质条件以及作业条件的差异，所采用的支护方式也不同。

施工方案选择时，可以选择其中一种，也可多种支护结合使用，特别注意的是选择透水性支护还是止水支护。对于因降水而可能导致固结沉降的软弱地基、细砂层或粘土层组成的软弱的地基以及含水层丰富的砂砾地层，宜优先选用止水式支护。

4 结论

为检验处理后基坑的稳定性，要对墙顶的水平位移、土体的侧向变形、地下水位的升降和墙体的变形、沉降、开裂、倾斜等进行跟踪监测。基坑围护的防护措施必须以围护监测的信息为依据，针对不同的围护结构、不同的地质条件、不同的基坑安全等级、不同的警戒值要求，及时采取因地制宜的综合措施。只要预防措施及时到位，以排除基坑围护的险情。基坑支护结构设计是一项复杂的工程，既要挡土又要挡水而且要控制变形，一个工程中选择哪一种形式的挡土结构形式需要根据不同的水文地质条件和建筑环境条件，在安全这个大前提下，进行综合经济比较才能选择出一个优秀的方案。

[1]赵志缙，应惠清.简明深基坑工程设计施工手册.中国建筑工业出版社，2000.

[2]邱亦工，姚传勤.现阶段常用深基坑支护方案技术经济分析.山西建筑，2007.

[3]王庆，潘志刚.基坑支护结构类型及选型原则综述.山东建材，2005（5）.