對基坑支護常用方法合理應(yīng)用的探討

王飛龍

基坑工程是當前巖土工程中的熱點和難點問題之一，如何有效控制基坑變形，使基坑工程既安全又經(jīng)濟，是人們一直探索的課題。基坑的支護結(jié)構(gòu)的變形是影響基坑變形的重要因素。目前較為常用的基坑支護方法基本包括擋土施工方法與支撐方式兩種，下文將分別對這兩種方法進行解析。

1 擋土施工方法

1.1 主樁橫板條施工方法

本施工方法為早期地下基坑最常用的施工方法，目前常用于小規(guī)模深度，且基坑面以上無地下水或為不透水的粘土層，可考慮采用此方式擋土壁。本法施工快且經(jīng)濟，主樁可用鋼軌樁或H型鋼，于施工完成后可拔除，再回收重復(fù)使用。缺點為主樁間僅用木襯板擋土，木襯板與地層有間隙，無法完全有效阻擋土壤，尤其砂性土壤自立性差，再加上地下水壓力，易造成土壤流失。另外，若遇地層為卵礫石層，擋土樁打樁不易時，常使用高壓水沖（鋼劈礫）或預(yù)鉆引孔等輔助措施，提升主樁打樁施工效率。

1.2 鋼板樁施工方法

鋼板樁施工方法將鋼板一片一片連續(xù)地打樁至地層中，逐階降挖，且可配合內(nèi)支撐系統(tǒng)或背拉地錨系統(tǒng)，增加基坑面的穩(wěn)定性，其水密性較好，應(yīng)為目前國內(nèi)沖積土層，淺基坑是最經(jīng)濟常用的擋土施工方法。從早期SP-II 鋼板樁，制式長度小于6公尺，至今已由SP-III型鋼板樁，制式長度6、9、13、16 公尺等，逐漸發(fā)展為SP-IV、SP-V 鋼板樁長度19公尺，且可借助焊接方式加長鋼板樁全長，提供基坑貫入深度及穩(wěn)定性需求。缺點為長度受運輸限制、施工時可能造成地層振動、噪音問題。另若遇地層為卵礫石層，擋土樁打樁不易時，也常使用高壓水沖（鋼劈礫）或預(yù)鉆引孔等輔助措施，提升打樁效率，在河中施工時，可采用雙層鋼板樁中間填筑低透水性土壤，避免河水滲透入基坑區(qū)。

1.3 鋼襯板施工方法

鋼襯板施工方法主要是以鍍鋅波浪型鋼板（Linar Plate）以螺栓接合的方式，組成圓形或橢圓形的封閉壁體，常用于推管或潛盾的發(fā)進、到達工作井，主要適用于地層自立性佳的巖層或卵礫石層等，且地下水位低于基坑面，否則必須配合抽降水避免基坑內(nèi)涌水，易造成鄰近地表沉陷。本施工方法的缺點為工程經(jīng)費高，鋼襯板無法回收重復(fù)利用，且止水性不好，必須配合抽水及地盤改良。

1.4 預(yù)壘樁施工方法

前述鋼軌、H型鋼、鋼板樁等施工方法，打樁時造成的地表振動，易造成鄰房龜裂，雖可采引孔方式減低振動程度，但仍無法完全避免，因而目前于城市內(nèi)的基坑，常采用此施工方法。施工方式為使用螺旋葉片（Flight Auger）鉆掘土壤，并將土壤旋出后，由中空鉆桿內(nèi)注入水泥砂漿（配比1∶1），由下而上，隨著鉆桿上升而填滿鉆孔后，再插入鋼筋籠。缺點為工程經(jīng)費高、施工質(zhì)量控制不易、排樁間止水不好，需額外止水措施，另若于軟弱黏土層或疏松砂土層，易坍塌，樁體成形性較差，且注漿時造成頸縮或包泥情形。

1.5 場鑄混凝土排樁

本施工方法與預(yù)壘樁施工方法最大的不同處，為先下鋼筋籠后再以特密管澆注水中混凝土，其鉆掘方式以先行切削套管、螺旋鉆頭及沖擊鉆頭等，穩(wěn)定孔壁方式則有鋼套管、穩(wěn)定液等，以其穩(wěn)定孔壁及鉆掘方式，分為全套管樁、反循環(huán)樁、沖擊樁等。其優(yōu)點為樁體成效可靠、擋土壁勁度高，可用于深基坑工作，甚至可用大口徑（直徑2 m），提供擋土壁足夠勁度。缺點為工程經(jīng)費高、排樁間止水不好，需額外增加止水措施，如CCP止水樁。

2 支撐方式

2.1 水平H型鋼支撐方式

此種支撐方式是利用H型鋼為支撐構(gòu)材，以平面井字型的形狀布設(shè)，傳遞四周擋土壁土壓力、水壓力的對撐反力，其優(yōu)點為支撐架設(shè)容易迅速且H型鋼可回收重復(fù)利用，可適用于各種地質(zhì)狀況，但因各支撐間距一般為5～6公分，使施工空間分割，挖土、出土作業(yè)狹窄。若施工地基面積很大，支撐長度過長使支撐勁度小，造成水平支撐反力不足，或支撐與墻面不垂直而呈斜交，支撐水平剪力增加支撐與橫擋易滑脫，則易造成支撐系統(tǒng)破壞。

2.2 背拉支撐方式

利用背拉預(yù)力地錨的固定端與地層摩擦力或承載力，提供擋土壁的土壓力與水壓力的反力，背拉方式因不需于基坑基地內(nèi)設(shè)置水平支撐及中間柱，施工空間內(nèi)無障礙，挖土、出土作業(yè)方便，施工動線佳，若基地面積大，可設(shè)置斜坡施工便道，車輛直接至基坑位置，效率更好，適用于基地面積很大、基地形狀不規(guī)則或斜坡地形及腹地很大可供背拉預(yù)力地錨設(shè)置用地。然而，軟弱黏土由于土壤摩擦力或支承力不足，無法提供足夠支撐反力，砂土層在地下水位以下，施工容易造成鉆孔作業(yè)過程砂涌及錨碇端漿體無法成型問題，另錨碇體遺留地中造成施工不便。

2.3 圓形免支撐方式

由多單元連續(xù)壁或密接切割壁樁構(gòu)成圓形擋土壁，利用圍束壓力（Hoop Compre

ssion）效果，擋土壁的圓周方向軸壓應(yīng)力，提供擋土壁四周外側(cè)的土壓力、水壓力的支撐反力，并于適當深度設(shè)置環(huán)梁，增加圓形的勁度，減低壁體變形及周邊地層沉陷。本施工方法主要適用于圓形之基坑基地或豎井施工，不需設(shè)置內(nèi)部支撐，施工動線佳。然而，其單元壁體施工精度控制要求高，由于壁體承受高壓力，采用高強度的水中混凝土，單元與單元接頭必須密接，以利充分傳遞應(yīng)力。

2.4 斜向支撐方式

當基地形狀屬狹長型或大面積基坑工程采用島區(qū)基坑時，由于長向水平支撐勁度小，支撐效果不佳，有時可以用斜撐方式取代。但斜撐支撐點反力座，須有足夠垂直及水平支承力，以提供擋土壁的土壓力、水壓力的支撐反力。該支撐系統(tǒng)容易產(chǎn)生橫擋與斜撐間的水平滑移，且托架、反力墩座設(shè)置不易，一般斜撐與水平面的夾角不宜超過45度。

2.5 逆打支撐方式

軟弱地層大規(guī)模深基坑一般常使用逆打施工方法，以地下結(jié)構(gòu)體的樓板做為水平支撐，但采用逆打施工方法時在設(shè)計階段應(yīng)針對結(jié)構(gòu)體支撐用臨時柱體、基樁與結(jié)構(gòu)體的補強事先考慮，且第一層樓板的開口部、混凝土施工縫的灌漿處理等問題也需予以檢討，同時應(yīng)事前就制程上能否上下作業(yè)同時推展、結(jié)構(gòu)體模板施工方法、地下外墻的結(jié)構(gòu)體施工縫與防水處理、安全衛(wèi)生的地下?lián)Q氣設(shè)備等加以檢查與計劃。

3 結(jié)語

總體而言，深基坑工程在整個基坑施工工程中占有極其重要的地位。本文結(jié)合兩種基坑支護常用設(shè)計方法，從多個方面探討了兩種方法的不同分類及使用注意事項。在實際施工過程中，應(yīng)當結(jié)合環(huán)境、土壤等外在因素及工程的具體要求來選擇合適的方式。

參考文獻

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