基坑支護(hù)方案比選知識分享

1、1. 總體方案選型基坑圍護(hù)方案的選取，在考慮工程造價(jià)、工期、施工操作可行性和方便性的同時，特別需要嚴(yán) 格控制基坑與地下室施工過程中產(chǎn)生的變形，降低對周邊道路、管線、建筑物的影響，確保整個工 程順利實(shí)施。根據(jù)目前基坑方面的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)和科研技水平，總體方案科研考慮如下幾種做法：(1) 順做法：即圍護(hù)體采用傳統(tǒng)的板式圍護(hù)結(jié)構(gòu)+臨時內(nèi)支撐的形式。其中板式圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以選用SMW法、鉆孔灌注樁+止水帷幕、地下連續(xù)墻；臨時內(nèi)支撐可以采用鋼筋混凝土支撐和鋼支撐。順做法優(yōu)點(diǎn)：施工工藝成熟，施工方式簡單，施工工期一般較逆作法有優(yōu)勢，目前使用最普遍 的圍護(hù)方式。順做法缺點(diǎn)：順做法相對逆作法多增設(shè)了臨時內(nèi)支撐，從而

2、增加了總體造價(jià)。(2) 逆作法：即利用主體結(jié)構(gòu)的樓板體系作為臨時挖土支撐系統(tǒng)，并在樓板上預(yù)留出土口。逆作法的圍護(hù)體 一般都采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻同時作為地下室的外墻，即通常所說的“兩墻合 一”，同時利用地下室主體結(jié)構(gòu)梁板作為內(nèi)支撐體系。逆作法優(yōu)點(diǎn)：逆作法利用剛度較大的地下室樓板結(jié)構(gòu)體系作為支撐體系，可以有效控制周邊圍 護(hù)體的變形，同時節(jié)省了臨時內(nèi)支撐的費(fèi)用，基坑開挖深度較大時，在經(jīng)濟(jì)上比順做法占優(yōu)勢。逆作法缺點(diǎn)：逆作法目前尚缺乏小型、靈活、高效的小型挖土機(jī)械，使挖土的難度增大，土方 開挖比較困難，施工難度大，相應(yīng)工期也比較長。該方法施工縫多，在接茬上處理不好對結(jié)構(gòu)質(zhì)量 和防滲漏

3、有一定影響，逆作法支撐位置受地下室層高的限制，如遇較大層高的地下室，有時需另設(shè)水平支撐或加大圍護(hù)墻的斷面及配筋，增加工程造價(jià)。采用逆作法時由于開挖和施工的交錯進(jìn)行,逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基，則對中柱樁的布置設(shè)計(jì)、沉降量的控制等要求很高?？傊?，只有考慮上部結(jié)構(gòu)和地下室同時開工時，可以選擇此方法。2. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型深基坑工程一般采用板式支護(hù)體系。板式支護(hù)體系由圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)、支撐與圍標(biāo)體系，以及防滲 與止水結(jié)構(gòu)等組成。適合本工程基坑開挖深度的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有型鋼水泥土攪拌樁墻、鉆孔灌注樁 +止 水帷幕、地下連續(xù)墻，其中地下連續(xù)墻既可以作為臨時圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可采用兼做地下室外墻的“兩 墻合一

4、”形式。(1) 型鋼水泥土攪拌樁墻(SMW工法)型鋼水泥土攪拌樁墻即在水泥土攪拌樁中內(nèi)插型鋼，來進(jìn)行擋土止水。型鋼水泥土攪拌樁墻相 對于其他板式支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度較小，通常適用于開挖深度不大于12m的基坑，其施工占用場地較小， 型鋼可以回收利用，如工期不是很長，能在很大程度上節(jié)省工程造價(jià)。若應(yīng)用在超深基坑工程中， 因其剛度小，基坑開挖產(chǎn)生的周圍地面沉降和位移較大，同時較大的變形容易時攪拌樁開裂而發(fā)生 滲漏。(2) 鉆孔灌注樁+止水帷幕法鉆孔灌注樁+止水帷幕時軟土地區(qū)傳統(tǒng)的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，開挖深度小于15m的建筑基坑工程中絕大多數(shù)都是采用鉆孔灌注樁+止水帷幕作為圍護(hù)體。根據(jù)基坑開挖深度的不同，止水帷

5、幕 可以選擇雙軸水泥土攪拌樁、三軸水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁。止水帷幕造價(jià)由高到低依次為高壓 旋噴樁、三軸水泥土攪拌樁和雙軸水泥土攪拌樁。與地下連續(xù)墻相比，鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)上占有一定的優(yōu)勢，但對于超大超深基坑，一般來講，采用鉆孔灌注樁+止水帷幕風(fēng)險(xiǎn)較大，主要是止水帷幕的質(zhì)量難以得到有效地保證。一方 面，隨著接坑開挖深度的加深，水泥土攪拌樁的垂直精度受到限制，導(dǎo)致深處攪拌樁樁間的搭接較 難控制，影響止水效果；其次，在土層較為軟弱，基坑開挖深度很深的情況下，鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié) 構(gòu)變形大，容易導(dǎo)致止水帷幕開裂；基坑工程周邊環(huán)境保護(hù)要求一般都較高，大多不允許進(jìn)行基坑 外進(jìn)行降水，隨著基坑開挖深度的

6、增加，坑內(nèi)外水頭差增大，止水帷幕的抗?jié)B性能變差，細(xì)小的滲 漏都可能引起管涌、流沙等嚴(yán)重后果。(3) 地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻剛度大，止水效果在所有圍護(hù)體中最好，可以在很大程度上減少周邊地下水的滲漏 問題。同時，地下連續(xù)墻方案施工工藝成熟，墻體的質(zhì)量有保證，施工風(fēng)險(xiǎn)較小，占用空間較少， 對周邊環(huán)境影響也較小。在軟土地區(qū)，對于超過15m的深基坑，一般都采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)形式。目前，已經(jīng)施工完成的超過 15m的深基坑工程實(shí)例中，絕大部分都是采用地下連續(xù)墻作為 圍護(hù)結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)不需另設(shè)止水帷幕，只需要在槽段與槽段之間作防滲處理即可。從保護(hù)周 邊環(huán)境角度講，由于地下連續(xù)墻的整體剛度高于其他圍

7、護(hù)形式，在實(shí)際施工過程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形 和周邊地層的位移和沉降都較小，適合于周邊環(huán)境保護(hù)類型較高、基坑開挖深度較深的大型深基坑 工程。地下連續(xù)墻又可以分為兩墻合一和兩墻分離兩種形式，但目前絕大多數(shù)工程都采用圍護(hù)墻和地 下室外墻“兩墻合一”的形式。兩墻合一地下連續(xù)墻作為圍護(hù)體已經(jīng)得到大量的工程實(shí)踐，并且已 經(jīng)發(fā)展形成了成套比較成熟的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)，已成為深、大規(guī)?；庸こ淌走x的圍護(hù)體形式。3. 水平支撐體系方案選型深基坑板式支護(hù)體系中常用的水平傳力體系有水平支撐和錨桿兩種形式，由于本工程基坑開挖深度達(dá)到9.0 9.5m ,而且周邊緊鄰下方埋有大量市政管線的道路，考慮到本工程開挖深度范圍內(nèi)分布

8、有較厚的高壓縮性軟弱淤泥質(zhì)粘土， 該土層中錨桿難以提供足夠的錨固力， 不利于控制基 坑變形保護(hù)周圍環(huán)境，另外本工程地下室外墻與用地紅線的距離較小，也不具備施工錨桿的空間。 綜上所述，本方案選用水平內(nèi)支撐作為基坑開挖階段的水平傳力體系。3.1支撐材料選型分析鋼支撐具有自重小，施工方便，安裝和拆卸的速度快，而且可以回收利用，在一定程度上可以 節(jié)約工程造價(jià)。但鋼支撐體系比混凝支撐體系剛度小，對施工質(zhì)量的要求較高。需要保證支撐體系 各個節(jié)點(diǎn)焊縫質(zhì)量和拼裝質(zhì)量。由于鋼支撐自身的剛度較低，且都為拼裝構(gòu)件，安裝節(jié)點(diǎn)比較多， 當(dāng)施工不符合設(shè)計(jì)要求時，容易造成因節(jié)點(diǎn)變形和鋼支撐變形引起的基坑水平位移過大，有時甚

9、至出現(xiàn)由于節(jié)點(diǎn)破壞，造成斷一點(diǎn)而破壞整體的后果。因此，這便決定鋼支撐的跨度不能太大，同時 也限制了基坑開挖的出土空間。鋼支撐作為對撐，其受力線路明確，但作為角撐等斜向受力構(gòu)件， 效果不好。鋼支撐一般適用于形狀較規(guī)則，寬度較小的基坑工程。鋼筋混凝土支撐在開挖深度較深，形狀不規(guī)則的基坑中使用最為廣泛，且施工工藝成熟。鋼筋 混凝土支撐能加強(qiáng)整個平面結(jié)構(gòu)體系的整體剛度，能有效地減少圍護(hù)體頂部位移，有利于對周邊環(huán)境的保護(hù)。同時，鋼筋混凝土支撐相比鋼支撐不知更為靈活，不受基坑形狀的限制，便于基坑工程 的分塊施工。利用鋼筋混凝土支撐能夠預(yù)留較大的出土空間，方便土方的開挖，減少地下結(jié)構(gòu)的施 工工期。另外，鋼筋

10、混凝土支撐還可以與施工棧橋相結(jié)合，可以進(jìn)一步加快土方開挖速度，方便施 Xo3.2支撐平面布置分析鋼筋混凝土支撐體系可采用對撐+角撐布置形式以及圓環(huán)支撐布置形式，兩種支撐體系從結(jié)構(gòu)受力以及變形控制的角度來看均可行，綜合各方面的因素分析，兩種支撐體系各有特點(diǎn):(1)對撐+角撐體系圓環(huán)支撐體系的布置形式，可在基坑平面形成大范圍的無支撐區(qū)域，為挖運(yùn)土的機(jī)械化施工提a. 受力明確通過沿基坑中部對邊設(shè)置的對撐基本上控制了基坑中部圍護(hù)體的變形，角部區(qū)域設(shè)置角撐約束， 可縮短支撐的跨度，增加角部支撐剛度，有利于控制短邊跨中基坑變形。如此布置形式，各個區(qū)域 的受力明確，且受力體系相對獨(dú)立。b. 分段施工、流水作

11、業(yè)采用對撐、角撐的布置形式，各個區(qū)域相對獨(dú)立，可實(shí)現(xiàn)分塊抽條開挖，并能跟進(jìn)及時澆注對 撐，可有效的控制基坑變形。并且每個分塊支撐形成并達(dá)到一定設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即可繼續(xù)向下開挖，大 大加快了整體施工進(jìn)度。c. 第一道支撐可作為施工棧橋第一道支撐的對撐位置可對桿件進(jìn)行加強(qiáng)后作為施工中挖、運(yùn)土和材料堆放和加工用的施工棧 橋，增大了施工操作面，加快了出土效率，并方便施工以及降低施工技術(shù)措施費(fèi)。d. 超長混凝土支撐的收縮變形問題如何控制在支撐桿件澆注、養(yǎng)護(hù)過程中產(chǎn)生的收縮變形及支撐形成后產(chǎn)生的溫度變形將是基坑 工程實(shí)施的難點(diǎn)問題。目前類似規(guī)模工程中常采用分區(qū)、分段澆注支撐系統(tǒng)等方式，可在一定程度 上解決該問題

12、。(2)圓環(huán)支撐體系a. 結(jié)構(gòu)受力性能合理基坑大致呈方形，可采用以水平受壓為主的圓環(huán)支撐形式，能夠充分發(fā)揮混凝土材料優(yōu)越的受 壓特性，而且具有較大的剛度和變形小的特點(diǎn)。b. 挖土空間大供良好的多點(diǎn)作業(yè)條件，同時也為工程提供了下坑施工的便利。在圓環(huán)支撐布置條件下，土方開挖 可采用豎向分層、島式開挖為主，最后一層土方采用退挖方式，可提高挖土速度和縮短深基坑的挖 土工期。c. 對挖土提出較高要求，支撐形成時間長圓環(huán)支撐體系具有較高的整體受力要求，基坑每一層土方的開挖必須待相應(yīng)的支撐系統(tǒng)完全形 成之后方可進(jìn)行。此外，從圓環(huán)受力應(yīng)均勻的要求來看，該支撐體系對土方開挖也提出了較高的要 求。采用圓環(huán)支撐必須

13、在每道支撐全部形成后才能發(fā)揮支撐作用和向下開挖土方，由于基坑面積巨大，每層土方開挖和支撐整體形成時間較長，整體施工進(jìn)度在一定程度上會受到影響。d. 雙半圓環(huán)支撐結(jié)合工程特點(diǎn)，若采用整體“順做法”方案。圓環(huán)支撐平面布置可采用雙半圓環(huán)支撐形式。兩 個半圓之間設(shè)置對撐，一方面可以解決支撐受力問題，另一方面也便于結(jié)合首道支撐架設(shè)施工棧橋。4. 豎向支撐體系選型豎向支撐體系包括立柱和立柱下的立柱樁。絕大部分基坑工程中，立柱樁都采用鉆孔灌注樁， 對于少數(shù)挖深小，面積小的小型基坑也可采用水泥土攪拌樁結(jié)合型鋼立柱的做法。本工程基坑開挖深度較大、施工場地較小，基坑面積較大，砼支撐豎向荷載較大，且支撐可能 需要結(jié)

14、合施工棧橋布置，因此立柱和立柱樁承受豎向力較大。因此，基于本工程的特點(diǎn)，豎向支撐 體系選用鋼管立柱和格構(gòu)立柱，立柱樁采用鉆孔灌注樁，鋼管、格構(gòu)柱插入到鉆孔灌注樁中，以保 證立柱和立柱樁的可靠連接，增強(qiáng)支撐豎向和水平向的整體剛度，|另在立柱穿越底板的位置設(shè)置鋼 止水片。5. 方案選型小結(jié)形式，中間能夠充分發(fā)揮混凝土材料優(yōu)越的受壓特性，而且具有剛度大和變形小的特點(diǎn)。在兩個半基于以上對總體方案選型、圍護(hù)體選型、支撐選型等的分析，本基坑工程采用“分區(qū)順做”總 體設(shè)計(jì)方案。以下對基坑支護(hù)方案進(jìn)行說明：基坑開挖深度為9.0 9.5m，經(jīng)過計(jì)算分析，采用？9001100 , ?10001200鉆孔灌注樁結(jié)合

15、 一道鋼筋混凝土支撐體系和？8001100鉆孔灌注樁結(jié)合兩道鋼筋混凝土支撐體系均是可行的。故 該區(qū)域共有兩大類圍護(hù)方案：第一類方案：基坑圍護(hù)體采用?8001100鉆孔灌注樁結(jié)合兩道鋼筋混凝土支撐第二類方案：基坑圍護(hù)體采用？9001100 , ?10001200鉆孔灌注樁結(jié)合一道鋼筋混凝土支 撐根據(jù)對支撐體系選型分析的結(jié)果，采用兩種支撐方案：支撐體系方案A :雙半圓環(huán)支撐體系支撐體系方案B:對撐角撐支撐體系因此根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)形式及支撐體系形式的兩兩組合，基坑可衍生四個方案：方案一：？?鉆孔?注樁+雙軸深攪樁止水帷幕+兩道鋼筋混凝土雙半圓環(huán)支撐體系。方案二：？9001100 , ?10001200鉆

16、孔灌注樁+雙軸深攪樁止水帷幕+ 一道鋼筋混凝土雙半 圓環(huán)支撐體系。方案三：？8001100鉆孔灌注樁+雙軸深攪樁止水帷幕+兩道鋼筋混凝土對撐角撐體系。方案四：?9001100，?10001200鉆孔灌注樁+雙軸深攪樁止水帷幕+ 一道鋼筋混凝土對撐 角撐體系。萬案一1. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑普遍區(qū)域開挖深度為9.00 9.50m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用？?鉆孔?注樁。灌注樁設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30。圍護(hù)樁的設(shè)置情況如圖：鉆孔灌注排樁外側(cè)設(shè)置雙排？700500雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕，水泥土攪拌樁插入基底以 下約5.0m。雙軸水泥土攪拌樁水泥摻量為16%。止水帷幕內(nèi)側(cè)與灌注樁外邊線相距 200mm。水 泥土攪拌樁套一軸施工

17、，保證止水效果。鉆孔灌注樁信息表區(qū)段鉆孔灌注樁規(guī)格開挖深度嵌固深度有效樁長注：有效樁長子圈梁底起算2. 水平支撐體系雙半圓環(huán)支撐方案豎向設(shè)置兩道鋼筋混凝土支撐，采用雙半圓環(huán)式的布置形式。采用以水平受壓為主的圓環(huán)支撐 圓環(huán)支撐之間約36m范圍內(nèi)，東西向設(shè)置兩道三榀的對撐桁架，用以控制東西兩條邊跨中的變形 角部主要利用角撐結(jié)合徑向支撐控制基坑變形。圓環(huán)體系的布置形式，形成的無支撐面積較大，為挖土的機(jī)械化施工提供了良好的多點(diǎn)作業(yè)條 件，可提高挖土速度縮短深基坑工程的挖土工期。土方開挖可采用豎向分層、島式開挖為主，最后 一層土方采用退挖方式。支撐信息表項(xiàng)目中心標(biāo)咼壓頂梁/圍檁圓環(huán)撐徑向桿件連系桿第一道

18、支撐系統(tǒng)第二道支撐系統(tǒng)圓環(huán)支撐體系具有極高的整體性受力要求，基坑每一層土方的開挖必須待相應(yīng)的支撐系統(tǒng)完全 成型之后方可進(jìn)行。此外，從圓環(huán)受力應(yīng)均勻的要求來看，該支撐體系對土方開挖也提出了較高的 要求。圓環(huán)支撐體系土方開挖應(yīng)分塊、 對稱、均勻，以保證圓環(huán)受力均勻。支撐采用C30混凝土， 支撐具體信息見表。3. 豎向支撐體系土方開挖期間需要設(shè)置豎向構(gòu)件來承受水平支撐的豎向力，本工程采用臨時鋼立柱及柱下鉆孔 灌注樁作為水平支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件。 臨時鋼立柱根據(jù)不同區(qū)域的豎向荷載大小分別采用由等 邊角鋼綴板焊接而成的型鋼格構(gòu)柱，其截面為 450 X450，型鋼型號為Q345B，鋼立柱插入作為立 柱樁

19、的鉆孔灌注樁中不少于2.5m。支撐立柱樁設(shè)計(jì)時結(jié)合主體工程樁樁位的布置，盡量利用工程樁作為立柱樁，其余另外加打， 無法利用工程樁的位置增打樁徑為？1000的鉆孔灌注樁作為立柱樁，樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級 C30基坑承壓水降壓對環(huán)境影響問題的分析與處理1. 本工程面臨的承壓水問題本基坑工程普遍區(qū)域開挖深度 9.09.5m，根據(jù)現(xiàn)階段提供的地質(zhì)勘察資料顯示，東部區(qū)域基 坑開挖至基底，基坑底部存有第一 4層弱承壓含水層?；庸こ虒⒚媾R嚴(yán)重的承壓水影響問題。 基坑是實(shí)施階段必須將承壓水頭抽降至基底以下 1m，方可滿足基坑工程安全實(shí)施的要求。2. 承壓水的處理方案根據(jù)長三角等軟土地區(qū)通過大量受壓含水層影響的深基坑工程實(shí)踐，從中總結(jié)并形成了一套具 有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的針對承壓水的設(shè)計(jì)和施工方法，對影響基坑工程安全的承壓水問題的處理通常有 “隔水”、“降壓”及“封底