八大基坑支護類型優(yōu)缺點總結(jié)

基坑支護的設(shè)計、施工、監(jiān)測技術(shù)是近10多年來在我國逐漸涉及的技術(shù)難題?；拥淖o壁，不僅要求保證基坑內(nèi)正常作業(yè)安全，而且要防止基坑及坑外土體移動，保證基坑附近建筑物、道路、管線的正常運行。各地通過工程實踐與科研，在基坑支護理論與技術(shù)上都有了進一步的發(fā)展，取得了可喜的成績。1.基坑支護類型選擇基坑支護不僅要求確保邊坡的穩(wěn)定，而且要滿足變形控制要求，以確?；又車慕ㄖ?、地下管線、道路等的安全。如今支護結(jié)構(gòu)日臻完善，出現(xiàn)了許多新的支護結(jié)構(gòu)形式與穩(wěn)定邊坡的方法。根據(jù)本地區(qū)實際情況，經(jīng)比較采用鉆孔灌注樁作為擋土結(jié)構(gòu)，由于基坑開采區(qū)主要為粘性土，它具有一定自穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的特性，因此護坡樁采用間隔式鋼筋混凝土鉆孔灌注樁擋土，土層錨桿支護的方案，擋土支護結(jié)構(gòu)布置如下：（1）護坡樁樁徑600mm，樁凈距1000mm；（2）土層錨桿一排作單支撐，端部在地面以下2.00mm，下傾18°，間距1.6m；（3）腰梁一道，位于坡頂下2.00m處，通過腰梁，錨桿對護坡樁進行拉結(jié)；（4）樁間為粘性土不作處理。2.基坑支護土壓力基坑支護是近些年來才發(fā)展起來的工程運用學(xué)科，新的完善的支護結(jié)構(gòu)上的土壓力理論還沒有正式提出，要精確地加以確定是不可能的。而且由于土的土質(zhì)比較復(fù)雜，土壓力的計算還與支護結(jié)構(gòu)的剛度和施工方法等有關(guān)，要精確地確定也是比較困難的。目前，土壓力的計算，仍然是簡化后按庫侖公式或朗肯公式進行。常用的公式為：主動土壓力：Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ工中：Eα——主動土壓力（KN），γ——土的容重，采用加權(quán)平均值。H——擋土樁長（m）。Φ——土的內(nèi)摩擦角（°）。C——土的內(nèi)聚力（KN）。被動土壓力：EP=1/2γt2KPCt式中：EP——被動土壓力（KN），t——擋土樁的入土深度（m），KP——被動土壓力系數(shù)，一般取K2=tg2（45°-Φ/2）。由于傳統(tǒng)理論存在達些不足，在工程運用時就必須作經(jīng)驗修正，以便在一定程度上能夠滿足工程上的使用要求，這也就是從以下幾個方面具體考慮：2.1.土壓力參數(shù)：尤其抗剪強度C/Φ的取值問題?？辜魪姸戎笜?biāo)的測定方法有總應(yīng)力法和有效應(yīng)辦法，前者采用總應(yīng)力C、Φ值和天然重度γ（或飽和容量）計算土壓力，并認(rèn)為水壓力包括在內(nèi)，后者采用有效應(yīng)力C、Φ及浮容量γ計算土壓力，另解水壓力，即是水土分算?？倯?yīng)辦法應(yīng)用方便，適用于不透水或弱透水的粘土層。有效應(yīng)力法應(yīng)用于砂層。2.2.朗肯理論假定墻背與填土之間無摩擦力。這種假設(shè)造成計算主動土壓力偏大，而被動土壓力偏小。主動土壓力偏大則是偏安全的，而被動土壓力偏小則是偏危險的。針對這一情況，在計算被動土壓力時，采用修正后的被動土壓力系數(shù)KP，因為庫侖理論計算被動土壓力偏大。因此采用庫侖理論中的被動土壓力系數(shù)擦角δ，克服了朗肯理論在此方面的假定?？梢郧蟮眯拚蟮腒P是：KP=〔CosΨDCosδ[KF）]-Sin（Ψo+δ）SinΨo〕2式中是按等值內(nèi)摩擦角計算，對粘性土取ΦD=Φ是根據(jù)經(jīng)驗取值，δ一般為1/3Φ-2/3Φ。2.3.用等值內(nèi)摩擦角計算主動土壓力。在實踐中，對于抗深在10m內(nèi)的支護計算，把有粘聚力的主動土壓力Eα，計算式為：E=1/2CHtg2（45°-Φ/2）+2C2/γ。用等值內(nèi)摩擦角時，按無粘性土三角形土壓力并入Φo，E=1/2γH2tg（45°-Φ/2），而E=E由此可得：tg（45°-[SX（]Φo2=rH2tg2（45°-Ψ/2）-4CHtg（45°-Ψ/2）+4C2/r2rH22.4.基坑開挖的空間效應(yīng)。基坑的滑動面受到相鄰邊的制約影響，在中線的土壓力最大，而造近兩邊的壓力則小，利用這種空間效應(yīng)，可以在兩邊折減樁數(shù)或減少配筋量。2.5.重視場內(nèi)外水的問題。注意降排水，因為土中含水量增加，抗剪強度降低，水分在較大土粒表面形成潤滑劑，使摩擦力降低，而較小顆粒結(jié)合水膜變厚，降低了土的內(nèi)聚力。綜上所述，結(jié)合本場地地質(zhì)資料以及所選擇的基抗支護形成，水壓力和土壓力分別按以下方式計算：2.5.1.水壓力：因支護樁所處地層主要為粘性土層，且為硬塑中密狀態(tài)，另開挖前已作降水處理，故認(rèn)為此壓力采用水土合算是可行的。2.5.2.土壓力：樁后主動土壓力，采用朗肯主動土壓力計算，即：Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ樁前被動土壓力，采用修正后的朗肯被動土壓力計算，即：EP＝1/2γt2KP+2KPCt.式中：KP＝〔CosΨCosδ-Sin（Ψ+δ）SinΨ〕23.護坡樁的設(shè)計該工程支護結(jié)構(gòu)主要采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁加斜土錨的設(shè)計方案，樁的直徑為600mm，樁間凈距為1000mm.考慮基坑附近建筑屋的影響，還有環(huán)城南路上機車等動截荷的影響，支護設(shè)計時，筆者參照部分支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)情形取地面均布載荷q=40KN/m，：3.1.樁上側(cè)土壓力：①樁后側(cè)主動土壓力，因為樁后土為三層（雜添土、粘土、粉粘土）所以計算時采用加權(quán)平均值的C、Φ、γ，Φ=21.32，得：Eα=4.7H2-2.76H+108.49；②樁前側(cè)被動土壓力：因為樁前側(cè)土為兩層（粘土層、粉質(zhì)粘土層），所以計算時應(yīng)采用加權(quán)平均值的C′、Φ′、γ′，得：EP＝33.89676t2+104.5t；③均布載荷對樁的側(cè)壓力：由公式Eq＝qKaH，得：Eq=18.672H.3.2.樁插入深度確定：計算前須作如下假設(shè)：（1）錨固點A無移動；（2）灌注樁埋在地下無移動；（3）自由端因較淺不作固定端，按地下簡支計算。3.2.1.建立方程：對鉸點（錨固點）A求矩，則必須滿足：ΣMA=0所以有：1KEP（23t+h-a）=Eq〔23（h+t）-a〕+Ep（h+t2-α）q式中：K為安全系數(shù)，取2，得：8.31t3+82.97t2-138.75t=114.123.2.2.插入深度及柱長計算：根據(jù)實際情況t取最小正解；t=1.99m.根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》及綜合地質(zhì)資料，取安全系數(shù)為1.2，所以樁的總長度為：L=h+1.5t=8.5+1.2♀1.99=12.4（m）3.3.錨拉力的計算：由于樁長已求出，對整個樁而言，由于力平衡原理可以求出A點的錨拉力，ΣFA=0，即：Eα+Eq=Ep+TA，取t=1.99解得：TA=194.35（KN）4.土層錨定設(shè)計錨固點埋深α=2m，錨桿水平間距1.6m，錨桿傾角18°，這是因為考慮到：（1）基坑附近有環(huán)城南路和建筑物的存在，傾角小，錨桿的握裹力易滿足；（2）支護所在粘土層較厚，并且均一，可作為錨定區(qū)；（3）粘土層的下履層（粉質(zhì)粘土層、粉砂層、圓礫層）都是飽水且較薄。4.1.土層錨桿抗拔計算：土層錨桿錨固端所在的粘土層：c=47.7kpΨ=20.72°r=20.13kN/m24.1.1.土層錨桿錨非固端段長度的確定：由三角關(guān)系有：BF=sin（45°-Φ/2）/sin（45°-Φ/2+a）·（H-a-d）代入數(shù)據(jù)計算得：BF=5.06m4.1.2.土層錨桿錨段長度的確定：該土層錨桿采用非高壓灌漿，則主體抗壓強度按下面公式計算：r=C+（1/2）rhtgΨ。式中：r——埋深h處的抗剪強度，K——安全系數(shù)1.5，d——錨桿孔徑，取0.12m，錨固段長度L=17.98m基坑支護類型優(yōu)缺點總結(jié)：1放坡開挖優(yōu)勢：造價最便宜，支護施工進度快。劣勢：回填土方較大，雨季因浸泡容易局部坍塌。適用：場地開闊，土層較好，周圍無重要建筑物、地下管線的工程。放坡高度超過5m，建議分級放坡。注意事項：周邊條件允許情況下，盡量坡度放大，軟土地區(qū)放坡盡量增加坡腳反壓，做好降水、截水、泄水措施。一般情況可用鐵絲網(wǎng)代替鋼筋網(wǎng)，用石粉代替砂、石噴砼護面。2土釘墻（加強型土釘墻）優(yōu)勢：穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟性好、效果較好、在土質(zhì)較好地區(qū)應(yīng)積極推廣。劣勢：土質(zhì)不好的地區(qū)難以運用，需土方配合分層開挖，對工期要求緊工地需投入較多設(shè)備。適用：主要用于土質(zhì)較好地區(qū)，開挖較淺基坑。注意事項：對于周邊臨近建筑物或道路等對變形控制較嚴(yán)格區(qū)段或較深的基坑，需增加預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索，稱之為加強型土釘墻，因施加預(yù)應(yīng)力較小，可設(shè)置簡易腰梁。根據(jù)土層及地下水情況能干法成孔盡量干法成孔。如遇回填土及局部軟土層，鋼筋土釘改為鋼花管土釘采用沖擊器擊入效果更佳。

3復(fù)合土釘墻（加強型復(fù)合土釘墻）優(yōu)勢：復(fù)合土釘墻具有擋土、止水的雙重功能，效果良好；由于一般坑內(nèi)無支撐，便于機械化快速挖土；一般情況下較經(jīng)濟。劣勢：施工工期相對較長，需待攪拌樁或旋噴樁達到一定強度方可開挖。適用：存在軟土層區(qū)域，或回填土區(qū)域，或受場地限制需垂直開挖區(qū)域。注意事項：深層攪拌樁在較厚砂層施工較易開叉，需設(shè)置多排搭接。由于攪拌樁抗拉抗剪性能較差，一般情況需內(nèi)插鋼管或型鋼，并設(shè)置冠梁。對于局部狹窄區(qū)域，攪拌樁機械無法施工時，可采取高壓旋噴樁代替。對于周邊臨近建筑物或道路等對變形控制較嚴(yán)格區(qū)段或較深的基坑，需增加預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索，稱之為加強型復(fù)合土釘墻。4拉森鋼板樁優(yōu)勢：耐久性良好，二次利用率高；施工方便，工期短。劣勢：不能擋水和土中的細小顆粒，在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水措施；懸臂抗彎能力較弱，開挖后變形較大。適用：懸臂支護適用于小于4m基坑。超過4m基坑建議設(shè)置內(nèi)支撐（一道或多道），建議下部一定需有嵌固端進入穩(wěn)定土層，如果無法進入穩(wěn)定土層，建議增加被動土加固，否則容易傾覆。5灌注樁+錨索（砼內(nèi)支撐）優(yōu)勢：墻身強度高,剛度大，支護穩(wěn)定性好，變形小。成孔設(shè)備根據(jù)土層及工期要求可選擇性較多：人工挖孔、鉆孔灌注樁、沖孔樁、旋挖灌注樁。劣勢：造價較高，工期較長。樁間縫隙易造成水土流失，特別是在高水位砂層地區(qū),需根據(jù)工程條件采取注漿、普通水泥攪拌樁、旋噴樁、大直徑攪拌樁、三軸攪拌樁等施工措施以解決止水問題。適用：多用于2層及以上地下室支護設(shè)計的基坑中，采取錨索控制變形?？由?～20m的基坑工程,適用于較差土層。注意事項：周邊對基坑變形極敏感區(qū)段，即使基坑較淺也可采用灌注樁施工。對于地下水較難控制區(qū)段可采取咬合方式施工。對于較難施工錨索區(qū)段，可采用灌注樁+鋼筋混凝土內(nèi)支撐（斜支撐）方式代替。還有其它變種類型：較難施工錨索及較難施工內(nèi)支撐時，可采用雙排灌注樁+大冠梁支護。6重力式水泥土擋墻優(yōu)勢：施工時無污染，施工簡單，因為是重力式結(jié)構(gòu)，無需設(shè)置錨桿或支撐，便于基坑土方開挖及施工，防滲性良好，具有擋土強兼止水帷幕雙重效果。造價相對不高。劣勢：施工速度較慢，因需攪拌樁達到一定齡期方可開挖，基坑加深，則擋墻寬度加寬，造價增加較大，對于較厚軟土區(qū)域攪拌樁無法穿透時，基坑變形相對較大。適用：較厚回填土、淤泥、淤泥質(zhì)土區(qū)域。注意事項：注意待攪拌樁達到一定強度方可開挖，否則極易引起坍塌，可添加適量外加劑。攪拌樁無法穿透淤泥層時，需增加被動土加固。7地下連續(xù)墻優(yōu)勢：剛度大，止水效果好，是支護結(jié)構(gòu)中最強的支護形式。劣勢：造價較高，對施工場地要求較高，施工要求專用設(shè)備。適用：地質(zhì)條件差和復(fù)雜，基坑深度大，周邊環(huán)境要求較高的基坑。8SMW工法優(yōu)勢：施工時基本無噪聲，對周圍環(huán)境影響小；結(jié)構(gòu)強度可靠，凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場合都可使用；擋水防滲性能好，不必另設(shè)擋水帷幕；可以配合多道錨索或支撐應(yīng)用于較深的基坑；此工法在一定條件下可代替作為地下圍護的地下連續(xù)墻，采取一定施工措施成功回收H型鋼后則造價大大降低，在水鄉(xiāng)片區(qū)有較大發(fā)展前景。適用：可在淤泥土、粉土、粘土、砂土