高层建筑深基坑透水挡土结构施工原理及特点分析

摘要：支护结构的主要作用就是挡住土的侧压力，以便垂直挖土。支护结构分挡土(挡水)及支撑拉结两部分，而挡土部分因地质水文情况不同又分透水部分及止水部分。透水部分的挡土结构须在基坑内外设排水降水井，以降低地下水位。笔者就高层建筑深基坑透水挡土结构工艺原理及特点研究进行了深入的研究，以供读者参考。

关键词： 高层建筑；深基坑；透水挡土结构；工艺原理；特点

高层建筑的基础因地基承载力、抗震稳定和建筑功能需要等往往做得很深，有的在地下有好几层。假如基础埋置深度不是很深，且周围有足够的空地时，采用放坡开挖，一般是较经济的。但是城市建筑场地狭窄，道路管线纵横交错，不可能采取放坡开挖施工，而且有的地下水位高，这就需要选做挡土板、桩、墙等支护结构，然后降水或不降水挖土施工。

一、H型钢(工宇钢)桩加横插板挡土

H型钢(工字钢)桩加横插板挡土，适用于粘土、砂土、地下水位低的地质情况。水位高或有上层滞水时，应降水使水位低于其坑底标高；软土地基也可用，但应慎重。

1．工艺原理

(1)锤击H型钢桩达到设计深度，每挖一层深土后，在H型钢间加挡土插板；

(2)挖土到基坑预定深度，安装挡土插板；

(3)地下室结构包括外墙施工完毕，拆除一层挡板，填一次肥槽土方；

(4)填土完毕，用振动拔桩机拔出型钢桩；

(5)处理好拔桩后的孔洞。

2．特点

H型钢桩一次投资费用大，支护工程完毕后要将桩拔出，否则很不经济。若拔出，则比灌注桩节省。当H型钢桩为悬壁桩时，位移较大，故一般均设置支撑或锚杆，为了取得更好的支护效果，可将坑外拉锚和坑内支撑结合起来使用。另外，打桩和拔桩噪声较大，在市区施工受到限制。

二、间隔式(疏排)混凝土灌注桩加钢丝网水泥抹面护壁

间隔式混凝土灌注桩加钢丝网水泥抹面护壁，适用于各种粘土、砂土、地下水位低的地质情况。

1．工艺原理

(1)按设计直径的钢筋混凝土灌注桩．以一定间隔疏排，每桩间隔净距不大于lm；

(2)桩按每延长米挡土计算土压力、插入深度及弯矩等，一般桩间净距以0．6―0．8m为宜；

(3)开挖面做钢丝网水泥，防止粘土、砂土剥落；

(4)桩顶必须做压顶圈梁，使圈梁起整体作用。圈梁做完后方能挖土。

2．施工方法

(1)成孔：按地质情况不同进行成孔，如水位低用人工挖孔最经济，遇水时可用反循环钻机成孔，或潜水钻机成孔。

(2)就地灌注混凝土：地下水位低或水少时，可以抽水后浇筑混凝土；地下水位高时，应水下浇筑混凝土。

(3)挡土桩完成后，浇筑桩顶连接圈梁。

(4)每挖一层土(挖土机定层)，做钢丝网水泥抹面，用射钉枪将钢丝网钉牢在挡土桩上。

(5)挖土与支撑或锚杆配合，一般应挖到锚杆竖向标高下0．5m，以便锚杆施工。

3．特点

灌注桩施工较为简便，无震动、无噪音、不扰民，本身有间隔，比密排桩施工方便，且经济节省。当工程桩设计也为灌注桩时，施工可与支护桩同步进行，从而缩短工期。但水泥用量大，水下浇筑混凝土时，质量不易保证。

三、密排式混凝土灌注桩(或预制桩)

1．构造原理

(1)密排桩可以是灌注桩，也可以是预制桩(方桩、圆桩、板桩)。

(2)灌注桩可以间隔成孔，然后浇灌混凝土，再间隔成孔灌注混凝土后成密排桩，其间或有少量缝隙，成一列排列。

2．特点

(1)密排桩比地下连续墙施工简便，但整体性不如地下连续墙。如做好防渗措施(加水泥压力注浆等)，其防水、挡土功能与地下连续墙相似。

(2)密排桩较疏排桩受力性能好。

(3)密排桩若无防水抗渗措施，则不能止水。

3．适用范围粘土、砂土、软土、淤泥质土皆可应用。

四、双排灌注桩

1．构造原理

(1)采用中等直径(如直径400~600mm)的灌注桩，做成双排梅花式或前后排式的桩，

(2)桩顶用圈梁连接，该梁宽大，与嵌固的桩脚形成刚架。

(3)挖土一般只将前桩露出，而桩间土不动，使前后排桩同时受力。

2．特点

(1)刚度大，位移小，施工简便；

(2)对于单排悬臂式不能支护的深度，可以双排悬臂桩支护，位移不大；(3)节约锚杆材料，缩短施工工期。

3．适用范围粘土、砂土地质，地下水位较低的地区。

五、连拱式灌注桩挡土

1．构造原理

(1)连拱式灌注桩是以大直径桩(如直径800~l000mm)为主桩，中间距离为3~5m，其间用小直径桩(如直径300mm左右)排列成拱形，组成拱截面的组合桩群，如图9―18所示。拱矢高f＝(1／4~1／2)L。(2)桩顶用钢筋混凝土圈梁连接。

(3)基坑深时，可沿深度中间位置加一两道肋梁以增加组合截面的稳定。

2．力学原理

(1)垂直于拱截面的土压力产生的拉弯力，转化为沿拱轴截面的轴压力。

(2)小直径桩近似地为受压拱圈，大直径桩受两边拱的推力基本平衡，边桩要处理单面推力。小直径桩可不配筋，或仅用构造筋。

(3)形成空间结构，受力更合理。

3．特点

(1)节省投资，节省钢材；

(2)施工简便，可以满足较深基坑的支护；(3)桩顶圈梁较宽，刚度大、移位小。

4．适用范围粘土、砂土及软土地质。

六、结语

综上所述，透水挡土结构有许多种，只有充分的掌握了其工艺原理和特点才能灵活的是使用，从而达到事半功倍的效果。

参考文献：

[1] 万明超,张桂芳. 深基坑支护施工技术的研究与应用[J]工程与建设, 2011,(03) .

[2] 于洋. 深基坑支护与稳定性分析[D]辽宁工程技术大学, 2010 .