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济南创新谷PPP项目总承包部

十种基坑支护结构施工选用及特点分析

支护结构常用形式及其适用范围
支护结构常见结构型式、特点和适用范围见表1。表中开挖深度为目前深基坑的一般开挖深度,采取一定的结构措施和先进的施工技术,该深度往往被突破。
深基坑支护结构常用形式选择(表1)
支护结构型式
适用场地条件
适用土层条件
开挖深度
主 要 特 点
钢板桩
地下水位较高,水量较多,软弱地基,邻近基坑边无重要建筑物或地下管线
软土、淤泥
及淤泥质土
<15m
锁口连接,有一定的挡水能力,施工速度快,能重复使用。但刚度较小,砂、卵石层施工困难。
工字钢桩衬板支护结构
地下水位较低,邻近基边无重要建筑物或地下管线
粘性土、砂土
<25m
施工简单迅速,工字钢桩可重复使用,但整体性差,止水性差,卵石地基中较难施工
钢筋混凝土板桩
地下水位较高,软弱地基,邻近基坑边无重要建筑物或地下管线
软土,一般粘性土
<10m
槽榫连接时,有较好的挡水能力,施工简易,工期短
重力式挡墙
深层搅拌桩挡墙
基坑周围不具备放坡条件,但具备挡墙施工宽度,邻近基坑边无重要建筑物或地下管线
淤泥质土,地基承载力<120kPa粘性土
<8m
挡墙均匀,连续性好,既能挡土,又可挡水,施工简便工期短,造价低
土钉墙
基坑周围不具备放坡条件,邻近基坑边无重要建筑物、深基础或地下管线
一般粘性土,
中密以上砂土
<15m
复合土体提高边坡稳定性,设备简单,不单独占用施工场地、造价低,但坑顶位移较大
稀疏排桩
基坑周围不具备放坡或重力式挡墙的宽度
地下水位较低或降水效果好
砂土,一般粘性土
<7m(软土)
<10m(一般粘性土)
施工单一,经济性好,不需支撑或锚杆,工期短
连续排桩
软土、一般粘性土
框架式或双排桩
基坑周围不具备放坡或重力式挡墙的宽度
对桩顶位移控制严格
软土、砂土、
一般粘性土
<12m
刚度好,桩顶位移小,其余同上
悬臂式组合排桩
稀疏排桩加钢丝网水泥抹面
基坑周围不具备放坡或重力式挡墙的宽度,地下水位较低,桩间土不稳定
一般粘性土、砂土
<10m
土压力由稀疏排桩承受,钢丝水泥抹面仅维持桩间土稳定,防水性差
排桩加深层搅拦桩止水
基坑周围不具备放坡或重力式挡墙的宽度地下水位较高
软土
<8m
排桩承重,水泥土深层搅拌桩相互搭接(≥200mm)成平面或拱形,有较好防水,防渗效果
排桩加水泥旋喷桩止水
基坑周围不具备放坡或重力式挡墙的宽度,地下水位较高
软土、砂性土
<8m
排桩档土、旋喷桩(水泥土防渗墙)止水
排桩加薄壁混凝土防渗墙
<10m
排桩挡土,射水法施工的薄壁混凝土连续墙止水
排桩或组合排桩加内支撑支护
基坑平面尺寸不太大,或基坑边有深基础结构物,或基坑用地红线外不允许占用地下空间,邻近环境对位移,沉降限制严格
不限
<20m
受土层地件,开挖深度等的限制较少,排桩和内支撑承重,可采用各种止水措施防渗;但挖土工作面不开阔,工期较长,支撑为混凝土时拆除困难,支撑为钢结构时变形较大
排桩或组合排桩加土层锚杆支护
基坑周围场地狭小,或邻近基坑边无深基础结构物,或基坑用地红线外允许占用地下空间,邻近环境对位移,沉降限制严格
锚杆的锚固段要求有较好土层,基余不限
<30m
用锚杆代替内支撑,直接扩大作业空间,大面积或形状不规则基坑,或地下层高差复杂时较内支撑有利,但工期长,锚杆施工复杂,需占用坑外较大地下空间
地下连续墙(加内支撑或土层锚杆)
基坑周边场地狭小,周围环境需要保护(位移、沉降小)
不限
<40m
刚度大,整体性好,止水效果好,对周围环境影响小,可作为永久结构的一部分,但工期长,造价高,施工复杂
逆作拱圈支护结构
基坑周围场地狭小,临近基坑无重要结构,地下水位低于挖土面
硬塑粘性土、砂土
<10m
属自支护结构(环向受力),安全可靠、施工方便、造价低,但需分层开挖,分层支护,有地下水时需先降水
逆作法或半逆作法开挖与支护结构
基坑周边场地狭窄,临近基坑边有重要结构物
不限
<20m
以地下室梁板作支撑,自上而下施工,变形小,可与地上结构同时施工,但节点处理复杂,挖土施工困难
确定支护结构型式应考虑
  • 基坑开挖深度、
  • 基坑平面形状和尺寸、
  • 工程地质和水文地质条件、
  • 邻近建筑物的重要程度、
  • 地下管线的限制要求、
  • 工期、
  • 造价
  • 经多方案优选后确定。
1、板桩支护
连续板桩既能挡土又能止水,当开挖的基坑较深,地下水位较高且有可能发生流砂时,如果未采用井点降水方法,则宜采用连续板桩支护结构。
1)工字钢(H型钢)衬板支护结构
基坑工程大型施工组织设计合集_2
  • 适用于粘性土、砂土等土质较好且地下水位较低的基坑,水位高时要先降水。在软土地基中要慎用,卵石地基中较难施工。
  • 挖深<25m
2)钢板桩支护结构
基坑工程大型施工组织设计合集_3
  • 由带锁口或钳口的热轧型钢制成,既能挡土又能挡水。适用于较弱地基土及地下水位较高,水量较多的深基坑工程,在砂砾及密实砂土中施工困难。
  • 挖深<15m
3)钢筋混凝土板桩
基坑工程大型施工组织设计合集_4
  • 传统支护结构,企口榫接有较好防水作用。厚可达500mm,,总费用低。已向薄壁工字形方向发展,大截面如500×500mm以上,壁厚100~120mm,腹板预制后在现场浇成整体。在两工字形板桩间钻孔注浆堵漏。
  • 挖深<10m
  • 适用软土、一般粘性土
2、灌注桩支护结构
应用日趋广泛。可在平面上采取不同的排列方式形成桩墙式支护结构,以抵抗不同条件下侧向水、土压力。一般桩顶设置连续的钢筋混凝土压顶地圈梁(帽梁),使支护桩共同工作,提高整体性。
基坑工程大型施工组织设计合集_5
  • ①稀疏排桩:应采取可靠降水措施以防止管涌和流砂。适用:砂土(<7米)、一般粘性土(<10米)
  • ②稀疏排桩加水泥砂浆抹面:稀疏排桩间距S较大时用。桩净距一般1m以内,以0.6~0.8m为宜。基坑挖土、钢丝网水泥砂浆抹面均分层施工。
  • 适用:砂土、一般粘性土(<10米)
悬臂式排桩支护应用
基坑工程大型施工组织设计合集_6

南京火车站综合楼地下室两层,采用稀疏排桩方案,挖深9m

  • ③连续排桩:灌注桩连续排列。排列方式有多种,图中黑色桩为素混凝土桩,或砂桩注入砂浆、化学浆液等形成无筋桩。
  • 适用:砂土(<7米)、一般粘性土(<10米)
基坑工程大型施工组织设计合集_7
  • ④双排式(或框架式)灌注桩支护:灌注桩双排布置,用盖板连接形成门式刚架结构。
  • 适用:软土、砂土、一般粘性土(<12米)
基坑工程大型施工组织设计合集_8
  • ⑤连拱式支护结构:新型的大直径与小直径桩的组合结构,拱的矢高f=(1/4~1/2)L。桩顶用钢筋混凝土圈梁(即盖板)相连接,基坑较深时可加1~2道横肋梁以增强拱截面的整体性,可省去内支撑或土层锚杆。
基坑工程大型施工组织设计合集_9
  • ⑥挡土与阻水组合排桩支护结构
  • 适用:压密注浆、深层搅拌桩:软土(<8米)
    水泥旋喷桩:软土、砂性土(<8米)
    薄壁混凝土防渗墙:软土、砂性土(<10米)
基坑工程大型施工组织设计合集_10
3、地下连续墙
地下连续墙具有如下的优点:
  • ① 适用于各种土质;
  • ② 施工时的不良影响小;
  • ③ 可在各种复杂条件下施工;
  • ④ 刚度大、变形小、整体性好,防水抗渗性能好;
  • ⑤ 可用于逆作法施工。
从经济性考虑,应将地下连续墙支护结构直接作外墙或增设内衬形成复合结构,采取顺作或逆作法施工,以降低综合造价(墙墙合一)。地下连续墙常用厚度 600mm、800mm、1000mm、1200mm,国外最深达151m,垂直精度1/2000,国内已达到50m深。
  • 适用:各种土质(<40米)
地下连续墙在深基坑工程中的常用形式有:
① 壁板形:应用最多的结构型式,主要有直线形和圆弧形(实际是折线形);
基坑工程大型施工组织设计合集_11
② T形及∏形:适用于开挖深度较大的基坑,内支撑或土层锚杆的层数可减少,支点间的间距可以增大,增大了悬臂式地下连续墙支护的适用深度。
基坑工程大型施工组织设计合集_12
③ 格栅形:这是一种将壁板形与T形地下连续墙组合而成的结构,靠自重及格栅内的土体重量维持墙体的稳定,已应用于大型的工业基坑。
基坑工程大型施工组织设计合集_13
地下连续墙支护技术
基坑工程大型施工组织设计合集_14

上海淮海中路处的香港广场深基坑支护5800M²;南面距离地铁1号线7-10m;挖深13.85m;厚800mm地下连续墙;预应力钢内撑;采用“盆式”开挖,先撑后挖。

地下连续墙加钢内撑
基坑工程大型施工组织设计合集_15

香港广场的钢内撑的角撑布置

基坑工程大型施工组织设计合集_16

香港广场钢内撑的预应力对撑布置;第一道撑施加100t,第二道250t,第三道300t;端部八字形琵琶撑

基坑工程大型施工组织设计合集_17

浦东开发区世界广场(38层);16-18m深基坑;1m厚30m深地下连续墙,卢深堡产H型钢内撑,6×6m网格

4、重力式水泥土挡墙
可分为深层搅拌桩、粉喷水泥搅拌桩和高压旋喷桩等,既可挡土又可止水,其中深层搅拌水泥土挡墙广泛用于软土地区(淤泥质土,地基承载力<120kPa粘性土)的深基坑工程,挖深<8m。
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水泥土搅拌桩支护应用
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上海新世纪商厦8~10.7m深基坑,采用水泥土搅拌桩支护技术15%;桩长19m,宽8.7m,插10m毛竹

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南京市级机关33层住宅楼,地下室一层,挖深6m,采用水泥土搅拌桩支护技术

格栅式水泥土挡墙构造要求:
①墙体纵向相邻拉结格构墙沿纵向的总厚度不应小于纵向长度的1/4;
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②挡墙转角处宜采用圆弧形实墙(实体式)。
③纵向墙体与拉结格构墙搭接应不小于150mm,作为止水结构的纵向搭接应不小于200mm。
④挡墙宽度一般取开挖深度的0.6~0.8倍,基坑底面下的嵌固深度取开挖深度的0.8~1倍。
⑤根据基坑条件可做成变阶宽度和深度,也可成拱。
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⑥为加强整体性,挡墙可插入毛竹(大头直径不小于100mm,长度4m左右),墙顶应设置钢筋混凝土压顶(地圈梁),厚度取200mm,配Φ12@200双层双向。
⑦在可能的情况下,宜将压顶与基坑周围的混凝土路面或地面连成一体。
5、SMW工法
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  • SMW工法又称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土搅拌桩内插入H 型钢或其他受拉材料,形成承力和防水的复合结构。
  • 特点:止水性好,构造简单,施工速度快,型钢可回收,成本较低。
  • SMW工法以水泥土搅拌桩法为基础,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用SMW 工法,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层。
  • 目前,国内一般只用于10m 以下基坑的围护结构。
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基坑工程大型施工组织设计合集_25
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  • 南京地铁南北线一期工程西延线中胜站
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  • 车站为浅埋隧道,三级站侧式站台。车站两端为二层四跨框架结构,横穿中胜路及规划河道段为单层两跨框架结构,车站总长201m,总宽17~27.2m。基坑深约12m,采用明挖顺作法施工。
  • 隧道及风道、风井围护结构采用SMW工法,φ850深搅桩内间隔插入HN700×300的H 型钢,深搅桩间距650mm,桩间咬合200mm,桩嵌入基底下9m。
  • 内支撑用φ609 钢管支撑,基坑竖向设两道支撑,支撑竖向间距5m,水平间距4.0m;基坑端部设角撑。两端端头厅基坑宽27.2m,中间设临时立柱,立柱采用4 根12.5 号等边角钢加缀板焊接成格构柱,柱下基础采用φ800钢筋砼桩基础,立柱伸入底板下4m。在立柱两侧焊接2 根Ⅰ20a 临时横梁,钢管支撑搭于临时横梁上。钢管支撑在安装时要施加预加力,预加力按设计轴力50%~70%施加,沿每道支撑端部设钢腰梁,腰梁采用2~3 根[40C 加缀板组合而成,腰梁固定于间隔布设的钢支架上,支架焊接于SMW桩H型钢上。
6、土钉墙支护结构
  • 由被加固土体、土钉群和喷射混凝土面板组成,形成以土挡土的类重力式的挡土墙。
  • 适用:一般粘性土、砂土(<10米)
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土钉可分为两类
1)不注浆:打入型;射入型
2)钻孔注浆
  • 打入型——用气动土钉机将长度不超过6m的小型角钢打入土内,
  • 射入型——用气动射钉机将25~38mm的粗钢筋或钢管射入土内(长度6m以内)。
  • 不注浆土钉适用于土体面层维护或开挖较浅的边坡维护。
  • 全长注浆土钉适用于开挖较深的边坡维护。
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来源:豆丁施工
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