深基坑支护结构类型与优缺点分析

摘要：在深基坑支护工程发展实践中，产生了多种深基坑支护结构型式。通过对几种基坑支护结构的了解，从施工方便、节约成本的角度出发，确定合理的支护方案,取得了良好的工程效果。

关键词：深基坑支护；支护类型；优缺点分析

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

随着高层建筑和地下工程的大量兴建，出现了很多深基坑支护工程。城市密集的建筑群落中进行深基坑施工，对实际施工的技术要求越来越严格，它不仅要保证支护结构体系的安全，控制好基坑周围土体的变形，还要保证周边环境、特别是与其相邻的建筑物的安全。这就需要采取更为安全可靠的支护方式。因此，深基坑的支护方案已成为高层建筑设计时不可忽视的重要组成部分。

深基坑支护结构的选择与工程的实际地质条件、地下水情况以及周围环境因素等密切相关，在深基坑支护工程发展过程中，形成了很多基坑支护结构类型，大致分为悬臂式支护结构、拉锚式支护结构、土钉墙支护结构、内撑式支护结构、水泥土重力式支护墙、地下连续墙及其他型式支护结构。

1.常用支护类型

1.1 悬臂式支护

不靠内支撑和锚杆，依靠结构的抗弯性能和足够的入土深度来维持基坑的整体稳定性的支护称为悬臂式支护结构，一切没有支撑和锚固的支护结构均可以归为悬臂式支护结构。

悬臂式支护结构的优点是：结构简单、施工方便，刚度大，抗弯强度高。缺点是：止水能力差而且工期较长。悬臂式支护结构对开挖深度特别敏感，易产生较大的变形，对周围建筑物、道路及地下管线造成一定影响，适用于基坑侧壁安全等级低、开挖深度比较浅的基坑工程。

1.2土钉墙支护

土钉墙是一种新型原位土体加固技术，它要由密布于原位土体中的细长杆件——土钉、被加固土体、喷射混凝土面层组成，是具有自稳能力的原位挡土墙。

土钉墙的特点是土钉、被加固土体、喷射混凝土面层三者共同受力，改善土体本身的力学性能，提高了边坡土层的整体刚度、强度和稳定性，增强了土体的破坏延性，很好的改善了素土边坡突然塌方的危险，有利于安全施工。

土钉墙具有以下优点：

(1) 施工所需场地小，移动灵活。适用于施工场地狭小、建筑距离近、大型护坡施工设备没有足够工作面等情况。

(2)支护结构轻型，柔性大，有良好的延性。土钉支护自重小，基坑在失稳前呈渐进变形与破坏形态，可以被及时发现，有利于现场人员安全撤离和抢险；

(3) 施工设备及工艺简单。土钉的制作与成孔不需要复杂的施工技术和大型机具，施工的噪音和振动较小，对周围环境影响比较小，适用于城区施工；

(4)施工速度快。土钉墙随土方开挖施工，分层分段进行，与土方开挖基本能够同步，不需要养护或单独占用施工工期，故多数情况下施工速度较其他支护结构快；

(5)材料用量及工程量较少，工程造价低。

土钉墙一般适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱结砂土的基坑支护或边坡加固。土钉墙不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土。

1.3内支撑支护

内支撑支护结构从结构体系上可以分为单层或多层平面支撑体系和竖向斜撑体系；从材料上可以分为钢支撑、现浇钢筋混凝土支撑以及钢和混凝土组合支撑。

内支撑的优点是：可以直接平衡两端围护墙上所受的水土压力，构造简单，受力明确，可以有效的控制基坑变形；缺点是：基坑内部存在支撑，不利于大规模的机械化开挖，施工工期较长。

内支撑支护的应用范围十分广泛，适用于各种土层和深度的深基坑工程，特别适用于复杂土质及软弱土地区基坑面积大、开挖深度深的情况。

1.4拉锚式支护

拉锚式支护是一种埋入土层深部的受拉构件，它一端与围护墙（各种排桩、地下连续墙或其它支护构件）连接，另一端锚固在稳定地层中，使作用在围护结构上土压力、水压力或活荷载，通过自由段传递到锚固段，再由锚固段将拉力传递到稳定土层或岩层中去，从而维持围护结构安全稳定。

拉锚式支护结构具有以下特点：

（1）施工对岩土体扰动小，可通过施加预应力立即提供支护抗力，有效控制变形；

（2）锚杆（索）的作用部位、方向、间距、可以根据需要灵活调整；

（3）能够提供开阔的施工空间，方便土方开挖和主体结构施工；

（4）锚杆（索）施工机械和设备的作业空间小，适合各种地形和场地；

（5）相对于钢或混凝土内支撑，可以节省大量钢材和混凝土。

1.5水泥土重力式支护墙

水泥土重力式支护墙是以水泥系材料为固化剂，通过施工机械（水泥土搅拌机或高压喷射注浆机）将固化剂和地基土强行混合和搅拌，形成具有一定厚度和嵌固深度的重力墙体，以承受墙后水土压力的一种挡土结构。

水泥土重力式围护墙占用空间较大；围护墙结构变形较大；由于水泥土重力式围护墙采用水泥土搅拌桩或高压喷射注浆成墙，围护墙施工对临近环境影响较大。

水泥土重力式围护墙一般在软土地层中应用较多。适用于软土地层中开挖深度不超过7.0m、周边环境保护要求不高的基坑工程。

1.6地下连续墙

地下连续墙就是指专用设备沿着深基础或地下构筑周边采用泥浆护壁开挖出一条具有一定宽度与深度的沟槽,在槽内设置钢筋笼,采用导管法在泥浆中浇筑混凝土,筑成一单元墙段,依次顺序施工,以某种接头方法连接成的一道连续的地下钢筋混凝土墙。在工程应用中地下连续墙已被公认为深基坑工程中最佳的挡土结构之一，它具有以下显著的优点：

（1）工程施工噪声低、振动小，对环境的影响小；

（2）墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外的影响较小；

（3）连续墙刚度大、整体性好，基坑开挖过程中安全性高，支护结构变形较小；

地下连续墙适用于以下工程：深度较大的基坑工程，一般开挖深度大于10m才有较高的经济性；临近存在保护要求较高的建（构）筑物，对基坑本身的变形和防水要求较高的工程；基坑内空间有限，地下室外墙与红线距离极近，采用其他围护形式无法满足留设施工操作空间要求的工程。

1.7组合型支护

组合型支护结构是用性能相同或不同的建筑材料和用相同或不同的施工工艺构造成几何形状各异的支护结构。

组合型支护结构一般适用于下列条件：

（1）基坑开挖范围大、开挖深度深；

（2）加支撑或锚杆（索）难以实施或周围环境不允许；

（3）施工工期有明确的限制，坑内不允许有障碍；

（4）常规支护结构方案经济效果欠佳；

（5）环境要求严格，用常规的单排桩（墙）或重力式挡墙不能满足强度和变形控制要求。

2. 选择支护结构的基本依据

2.1安全可靠原则

满足支护结构本身强度、稳定性以及变形的要求, 确保周围环境的安全, 是进行基坑支护方案选择的首要前提因此所有土木工程都必须在安全的前提下进行设计和施工。

2.2保证工期原则

所选择的基坑支护方案, 在施工工期上要满足设计工期的要求, 以避免出现由于方案自身原因造成延误工期的现象和由此带来的损失。

2.3 经济合理原则

在保证基坑支护结构安全可靠的前提下, 工程造价是必然要考虑的问题, 要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等方面综合确定一个具有明显技术经济效果的方案。

3.结语

在国内,基坑支护工程已经发展成为一门独立的工程学科。在确保安全的条件下,合理的选择支护类型不但能缩短工期,而且能节约成本。成为一个好的支护体系,应该要做到因地制宜,根据施工现场的实际条件,选用合理的支护结构形式。

参考文献：

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【作者简介】孔令波（1985-），男，内蒙赤峰,研究方向：岩土工程