深基坑支护结构分类

2深基坑支护结构类型概述•2.1深基坑支护结构分类•2.2透水挡土结构2.2.1H型钢（工字钢）桩加横插板挡土墙一、构造二、施工工艺•1.打桩。将H型钢桩打到设计深度。•2.挖土，安装挡土板。每挖一层后，在H型钢桩间安装挡土板，直到预定基坑深度。•3.地下室结构（包括外墙）施工。•4.拆挡板，回填土。自下向上拆除挡板，并且拆除一层挡板，填一次肥槽土方。•5.拔桩。用震动拔桩机拔出H型钢桩。•6.处理好拔桩后的孔洞。三、适用范围•适用于地下水位低的粘土、砂土地基。水位高或有上层滞水时，应降水，使水位低于坑底标高。软土地基也可用，但应慎重。四、特点1.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。拔出后按摊销费计算，比灌注桩节省。2.打桩和拔桩噪声大，扰民。3.作为悬臂桩时，位移大，要计算位移量。在设置支撑或锚杆时，其位移也要计算，避免产生过大位移影响邻近建、构筑物。4.与锚杆及内支撑结合使用，可得到满意的支护效果。一、构造2.2.2疏排混凝土灌注桩加钢丝网水泥抹面护壁二、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.灌注混凝土桩。地下水位低，或水少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.浇筑圈梁。挡土桩完成后，在桩顶浇筑压顶圈梁。•4.挖土抹面。圈梁做完后方能挖土。每挖一层土后，在开挖面进行钢丝网水泥抹面，用射钉枪将钢丝网钉牢在挡土桩上。•5.根据设计要求，安装内支撑或锚杆。挖土与内支撑或锚杆配合，一般应挖到锚杆标高下0.5m才进行锚杆施工。三、特点•1.施工无震动、无噪音、不扰民，比密排桩施工方便。•2.比较经济节省。•3.永久基础亦为灌注桩时，可以同步施工，省工期。•4.水泥用量较大，水下浇筑混凝土时质量不易控制。四、适用范围•适用地下水位低的各种粘土、砂土地基。一、构造2.2.3密排桩（灌注桩、预制桩）二、特点•1.密排桩比地下连续墙施工简便，整体性不如地下连续墙。•2.较疏排桩受力性能好。•3.不作防水抗渗措施，密排桩仍不能止水。三、适用范围•粘土、砂土、软土、淤泥质土皆可应用。2.2.4双排灌注桩一、构造二、特点1.刚度大，位移小，施工简便。2.单排悬臂式不能支护的深度，可以用双排悬臂桩支护。3.节约锚杆材料及施工工期。三、适用范围•粘土、砂土地层，地下水位较低的地区。2.2.5连拱式灌注桩挡土一、构造1.连拱式灌注桩是以相距3m~5m的大直径桩（如Φ800~Φ1000）为主桩，其间用小直径桩（如Φ300左右）排列成拱型，组成拱截面的组合桩群，见图1-3所示。拱矢高f=(1/4~1/2)l。小直径桩可不配筋，或仅用构造筋。2.桩顶用钢筋混凝土圈梁连接。二、力学原理•1.将基坑表面的拉应力，转化为沿拱轴截面的压应力。•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。三、特点•2.施工简便，可以用于较深的基坑支护。•3.桩顶圈梁较宽，刚度大、移位小。2.2.6桩墙合一（基坑支护桩的位置与地下室外墙重合）的地下室逆作法1.平整场地，放四周桩墙及中间桩的轴线位置。2.用机械或人工筑边桩及中间桩孔，灌注混凝土。3.在场地上做梁板土模，利用土模浇筑地下室顶板（梁）混凝土，与周边支护桩联结，并与中柱桩结合。（筑楼板时预留孔洞作开挖竖井用。）4.开挖施工用竖井，安装设备，一、施工方法及步骤•5.人工挖土，通过皮带运输土方，并提升运出场外。•6.挖到第一层底板后，支模、浇筑四周钢筋混凝土外墙，并与支护桩内预埋钢筋连接，混凝土应掺防水剂。•8.作一层地下室底板（二层地下室顶板）的土模，并浇筑混凝土，同时预留孔洞。•9.开挖二层地下室土方并运出。•10.挖到二层地下室底板标高，浇筑四周混凝土外墙。•11.浇筑二层地下室地面。•然后按相同的工艺进行三层、四层地下室的施工。•1.支护桩同时是永久支护桩，设计地下室外墙可以不考虑墙的挡土作用，只须保证防水抗渗作用。•2.场地内不用留出肥槽，特别适合场地狭小的工程施工，同时减少了挖填土方。•3.以楼板作支撑，节约内支撑或锚杆等费用。•4.因地下室逆作，不需先支护后做正式工程，施工组织成功可以节约工期。•5.与地下连续墙的逆作法的不同点在于墙不需承重，且墙在成槽后做。•6.不能采用机械大面积挖土。二、特点三、适用范围1.粘土、砂土、地下水位低的地质条件。2.以桩作基础的工程。3.厚大筏板基础工程难以采用。2.2.7土钉墙支护•土钉墙是近年来发展起来的新型挡土结构。是一项发展中的新技术。1972年法国首先在一铁路路堑的边坡开挖工程中采用了土钉支护技术，工程使用了50~80mm的混凝土面层以及25000多根4m和6m长的土钉。不久该技术在法国、德国、美国、英国等国得到了广泛的研究和推广。我国80年代开始用于边坡工程，90年代在基坑支护中得到广泛应用。一、工艺原理•喷射混凝土在高压空气作用下，高速喷向基坑表面，使喷层对土体有压缩和嵌固效应，消除应力集中，改善边坡的受力条件，有效地保证边坡稳定。土钉深固于土体内部，主动支护土体，并与土体共同作用，有效地提高周围土体的强度，使加固的土体成为支护结构的一部分。钢筋网能调整喷层与锚杆内应力分布，增大支护体系的柔性与整体性。二、施工方法•施工步骤应遵循从上到下分步修建的原则，即边开挖，边支护。•1.先锚后喷–挖土到土钉位置，打入土钉，初喷混凝土，铺钢筋网，复喷混凝土；挖第二步土，再打第二层土钉，喷射混凝土，铺钢筋网，如此循环到最后一层土钉施工完毕。•2.先喷后锚–挖土到土钉位置下一定距离，铺钢筋网，喷射混凝土，达一定强度，打入土钉。挖第二层土方到第二层土钉下一定距离，铺钢筋网，并与上层钢筋网上下搭接好，喷射混凝土，打第二层土钉。如此循序前进，直到基坑全部的深度。三、特点•施工特点：简便、快速、经济。•工作原理特点：①与锚杆相比，锚杆是单独作用，土钉是组合（群体）作用（类似与挡土墙）；锚杆由于有预应力，能够主动约束土体，土钉只能在土体发生变形后受力，土钉和锚杆中的受力分布也不同；②与加筋土相比，由于工艺的不同，使加筋土中受力最大的筋体位于底部，而土钉支护中受力最大的筋体位于中部。四、适用范围•水位低的地区，或能保证将水面降到基坑底面以下时。2.3止水挡土结构2.3.1地下连续墙•一、工艺原理–1.开挖前必须先砌筑起基准作用、防止表面泥土坍落的导墙。–2.利用大型挖抓或钻孔机械开挖单元槽段到预定深度，开挖时用配置好的泥浆护壁，单元槽段一般长4~8m，6m为标准槽段，最长达10m。–3.吊装钢筋进入单元槽段的墙内。–4.水下浇筑混凝土。–5.拔出节点管，准备下一单元槽段施工。二、施工方法及工序三、特点•1.地下连续墙止水性好，刚度大，既能承受垂直荷载，又能承受土压力、水压力等水平荷载。也就是同时具有挡土、抗渗和承重的性能。•2.对相邻建筑物、构筑物的影响甚小。已有记录表明，在离已有建筑物20cm处可以进行地连墙施工，对既有建筑物并无影响。•3.使用机械设备较多，造价较贵。•4.泥浆配制要求高，需建泥浆回收重复使用的系统。•5.如将地下连续墙作为建筑基础结构墙体，可能反而能够适当降低造价。四、适用范围–1.基本适用于所有土质，特别适用于软土地区。–2.适合于环境要求严格的地区。当基坑附近有很近的建（构）筑物时，特别适宜用地下连续墙。2.3.2深层搅拌水泥土墙•一、发展概况–搅拌桩起源于50年代初的美国，60年代后日本和瑞典在这一领域一直处于世界领先水平。日本搅拌桩的最大直径为1.8m，一次性最大施工加固体的面积为9.5m2，最大加固深度已达60m以上。在过去的20多年中，日本采用深层搅拌法加固海底软土的工程量已经远大于加固陆地软土的工程量。瑞典一向把搅拌桩称为石灰柱或水泥柱，每年施工的石灰柱已达十几万延长米。–10多年来新加坡、马来西亚、印尼、泰国等东南亚国家以及香港特区也对搅拌桩进行了大量的试验研究和工程应用。–我国在70年代后期开始研究和应用搅拌桩，最早主要用于加固软土地基，90年代发展成作为防渗墙及浅基坑的挡土支护桩墙。二、深层搅拌水泥土机理•在地基深处将软土和水泥强制搅拌，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩或墙。三、特点•1.水泥用量少，只有被加固土重量的7~15%。•2.沉降小，稳定性大。•3.能够防止地下水的渗透。•4.工程费用低。四、适用范围•适用于软拈土地区，但支护深度不超过6m。五、深层搅拌水泥防渗墙结构平面布置2.3.3深层搅拌水泥桩墙与挡土桩结合支护一、工艺原理将深层搅拌水泥桩墙的良好止水性能作帷幕，与灌注桩或H型钢桩的挡土性能结合起来，可以支护较深的基坑。同时基坑四周地下水被封闭，仅在基坑内降水排水，即可开挖土方。二、特点基坑四周地下水封闭后，坑内降水不影响邻近建筑物，有很好的防止建筑物沉降的作用。三、适用范围1.软土、地下水丰富的基坑支护。2.基坑支护深度可达10m左右。一、高压喷射水泥注浆桩的工艺原理•1.将注浆管放入钻好的钻孔后，以高压设备使浆液成为20Mpa左右的高压射流，从喷嘴中旋转喷射出来，冲击破坏土体。•2.当能量大、速度快、呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构的强度时，土粒便分离，一部分极细的土粒随浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合并起化合作用。•3.旋转喷射的浆液凝固后就形成桩。2.3.4密排桩间加高压喷射水泥注浆桩二、密排桩与高压喷射水泥注浆桩的布置三、特点•1.高压喷射水泥注浆桩能止水防渗，同时还能减少支护桩承受的土压力。•2.密排桩与高压喷射水泥注浆桩组成防水帷幕，地下水不能渗入基坑，仅在坑内降水排水，能够防止坑外相邻建筑物的沉降。•3.有类似地下连续墙的功能，但施工设备简易，施工工艺简单。四、适用范围–1.对砂类土、粘性土、黄土和淤泥土用高压喷射水泥注浆桩效果较好。–2.对砾石含量过多或含有大量纤维质的腐植土，喷射质量稍差。–3.在地下水流速过大（喷射浆液无法在注浆管周围凝固）时不宜用高压喷射水泥注浆桩。2.3.5钢板桩一、结构图二、施工工艺•1.整修钢板桩。•2.安装围檩（单围、双围）支架。•3.打入钢板桩。•4.使钢板桩轴线封闭合拢。三、特点•1.钢板桩一次性投资大。•2.可以拔出，重复使用，仅出摊销费，故费用较省。但如拔不出或不拔，则造成很大浪费。•3.打桩时易于倾斜，要使全部钢板桩无误的封闭合拢，比较困难。•4.钢板桩刚度较其他桩的刚度为小。•5.锤击钢板桩有噪音、振动，扰民。四、适用范围–1.适于软土、淤泥质土及地下水多地区，易于施工。–2.难用于打入密砂及硬粘土中。–3.钢板桩间咬合不好（必须保证咬合），就易渗水、涌沙。2.4支撑部分•2.4.1悬臂式支护–悬臂式（自立式）基坑支护是指单纯借助挡土墙、灌注桩、钢板桩、H型钢桩等自身刚度来承受土压力、水压力及上部荷载来求得基坑平衡与稳定的支护结构。不设内支撑、锚杆等。一、受力机理2.4.2拉锚式（锚定板）支护一、特点•1.锚梁（桩）需要较大的拉锚场地。•2.须作锚梁（挖沟埋设），须打一定深的锚桩。•3.要有一定间距的拉结钢筋、钢索，必须锚紧，否则位移大。•4.造价较便宜。无锚杆机时施工较便利。•5.可以支护比自立式桩墙（悬臂桩）深度大的基坑。2.4.3土层锚杆一、结构二、施工方法•1.挖土到锚杆水平位置下50cm。•2.按需要倾角及深度，用锚杆钻机钻孔。•3.拔出钻杆，插入钢筋或钢绞线。•4.向孔内灌注水泥浆，直到浆液从孔中冒出。•5.安装垫板、螺帽或锚头。•6.待水泥浆强度达70%时，进行预应力张拉。•7.拧紧螺帽或锁住锚头。三、特点•1.使用锚杆拉结比坑内支撑、挖土拉锚方便。•2.锚杆要有一定的覆盖深度，才能有一定的抗拔力。•3.预应力锚杆能对挡土桩、墙的位移有较好的控制作用。•4.相邻锚杆张拉后应力损失大，应再张拉调整。•5.与桩顶圈梁相比，可以节约资金。四、适用范围一般粘土、砂土地区皆可应用。2.4.4