软土地基深基坑支护技术

1、软土地基深基坑支护技术姚美坤 余忠林 金邦华【摘 要】本文介绍了软土地基深基坑的支护和支撑形式及施工时相关措施【关键词】软土地基 支护结构 支护形式 支撑形式 井点降水 基坑监测随着城市建设的不断发展，高层、超高层建筑和大中型地下市政设施日益增多，深基坑已呈现出“规模大、深度深、难度大”的趋势，对深基坑的支护要求也越来越高，特别是软土地基中的深基坑。软土地基基坑工程特点软土特性长江三角洲地区，地基土十分软弱，且相当深厚，大部分土层为淤泥质粉质粘土、粉质粘土、砂质粉土，地下水埋藏很浅，其主要的物理性质如下：含水率高，淤泥质土的含水率大于35%，最高可达60%；孔隙比大，孔隙比大于1.0，最高达1

2、.6；压缩性高，压缩系数a0.1-0.2为0.5-1.5MPa-1；抗剪强度低，固结不排水剪切角cu=8-18，内聚力7.012Kpa；渗透系数低，一般为1.5*10-7-2*10-6cm/s。由于软土的上述特性，在工程上的表现为：地基承载力低。当基坑开挖深度大时，有可能发生地基失稳破坏；主动和静止土压力系数大，而被动土压力系数又很小，且达到被动土压力极限植时，位移已很大，不利于支护结构；当土层中存在砂质粉土层或粉砂土层时，若支护结构有渗漏，会造成水土流失，引起周围地面下沉，还可能发生坑底管涌与流砂现象。支护结构的功能要求深基坑支护的目的是要保证相邻建（构）筑物、地下管线及道路的安全，防止坑外

3、土方沉陷、坍塌，保证基坑内土方挖到预定标高及基础和地下室工程的顺利施工，支护结构的功能包括：挡土。包括地面需要适当堆载、运输车辆和周围建筑物荷载的影响；阻水。防止侧壁渗漏引起的水土流失；防止坑底管涌及流砂；方便开挖与施工；保护周围环境。减少支护结构的水平位移，使周围地面沉降和水平位移控制在规定的限值内。支护结构的形式放坡开挖放坡开挖是选择合理的边坡以保证开挖过程中边坡的稳定性，包括坡面自身的稳定和边坡的整体稳定性。适用于地基土质较好、开挖深度较浅、施工现场有足够场地的工程。实际施工过程中，为增加基坑边坡稳定性和减少土方开挖量，常在土坡面喷射水泥浆拌和物。钢板桩包括槽钢、拉森钢板等，由于打桩时挤

4、土、拔桩时又带出土体，造成周围地面位移，现主要用于基坑中的局部加深部位（如电梯井）、市政工程中的沟槽开挖。重力式水泥搅拌桩挡墙由几排（一般不少于3排）排列成梅花形或交叉形等格构形式的水泥搅拌桩组成，具有较大厚度，与其包围的天然土体形成重力式挡墙支挡土体，并保持土体稳定，既可挡土又可止水，可作为止水帷幕。桩径通常为700mm，互相搭接200mm.。这种挡土墙开挖方便，施工噪音低、振动小，对环境影响小，造价低，截面抗弯刚度、整体性、防渗性能较好，适用于6m以内的基坑。它最大的缺点是水平位移较大，基坑四周需要有足够的施工场地。柱列式钻孔灌注桩支护结构 利用钻孔灌注桩排列成行，顶部由砼圈梁相连，桩后再

5、加隔水措施，形成挡土结构。隔水措施包括水泥搅拌桩、旋喷桩、压密注浆等。这种挡土墙震动小，噪音少，对周围建筑及地下管线危害小，造价低，适用于6-8m的基坑。它的缺点是施工工期较长，不能单独使用。钻孔桩支护结构常辅以支撑系统。地下连续墙 地下连续墙具有刚度大、变形小，既能挡土又能止水，相对安全度高，施工工期较短等优点。适应性强，应用范围广，特别适合于地质条件复杂、基坑开挖深度大、周围临近的建筑物、地下管线较多的地下工程。适用于2层或2层以上地下室。施工时无振动、低噪音，对周围地基无扰动，但造价贵。用它作地下室外墙，地下室梁板作内支撑时，可进行“逆作法”施工。土钉墙 土钉墙围护结构是边开挖基坑，边在

6、土坡中设置土钉，在坡面上铺设钢筋网，并通过喷射砼形成砼面板，从而形成加筋重力式挡墙起到挡土作用。适用于地下水位以上或经人工降水后的粘性土、粉土、杂填土，一般不适用于淤泥质及地下水位以下且未经降水处理的土层，周围管线密集的基坑也应慎用。拱形水泥土槽壁支护它是把一定数量的水泥土桩（深层搅拌桩、高压旋喷桩）排列成拱状，在拱脚处插入型钢或打入一根钻孔灌注桩，并在拱脚处架设支撑。这种支护充分发挥了水泥土的特性，使水泥土处于受压状态。适用于基坑宽度较小而长度较大的情况。“SMW”工法 （加筋水泥土墙）它是在水泥搅拌桩内插入型钢，一般每隔一根搅拌桩插入一根型钢，如辅以钢支撑，其支挡深度可达十几米。双排桩门架

7、式支护结构它是采用双排钢筋砼灌注桩、压顶梁和联系梁形成空间门架式的围护结构体系。支撑方法支撑是深基坑支护中又一关键。对于深基坑，一般可遵循增加一层地下室增设一道支撑的原则，但必须通过计算来确定。支撑方法可分为拉锚式和内撑式两种，拉锚式有地面拉锚及锚杆等几种，内撑式则有钢支撑和钢筋砼支撑之分。形式上包括对撑、斜角撑和圆环梁支撑等。前者必须在周围场地环境许可的情况下采用，一般有较大的水平位移，后者对挖土有一定的影响。钢支撑包括钢管支撑和组合型钢支撑。使用时需施加一定的预应力，以消除施工间隙，减少支护结构的位移。施工时，必须先撑后挖，同时保证节点的焊接质量。在一、二层地下室的支护中，应用钢支撑有利于

8、缩短工期，方便施工。钢筋砼支撑 它比钢支撑的刚度大，位移小，更适用于基坑平面形状复杂的情况。在“逆作法”施工的工程中，可利用地下室的结构梁板体系作为内支撑。拉锚地面拉锚需要有足够的场地设置锚桩或锚固物，它所提供的锚固力不大，且有较大位移。锚杆是将挡土结构所承受的荷载通过拉杆传递到稳定的土层上，利用土层的锚固力维持桩、的稳定，它需要地基土能提供较大的锚固力，一般适用于砂土或粘土地基，在周围场地狭小及存在建筑物与地下管线时，难以使用。它具有挖土方便、施工速度快、造价低等优点。深基坑施工人工降水对于渗透性较好的地基土中的深基坑开挖，有针对性地选择降水方案，在开挖前进行预降水，可以达到提高土体强度、减

9、小坑后水压力、防止管涌流砂、稳定边坡等目的。常用的降水措施包括轻型井点、喷射井点、深井井点和电渗井点等施工时可根据基坑范围、开挖深度、工程地质条件、周围环境等合理选择，轻型井点是目前应用较为广泛的形式之一。轻型井点降水适用于砂质粉土，可分为一级、二级和多级井点。一级井点降低水位深度为3-6米，二级井点降低水位深度为6-9米。基坑监测深基坑开挖工程往往在繁华的市区进行，场地周围建筑物和地下管线密集，基坑开挖所引起的土体变形将直接影响建筑物和管线的正常使用，甚至造成破坏。因此，在伸基坑施工过程中，要对基坑支护结构、基坑周围土体和相邻建筑物进行综合、系统的监测，以确保工程的顺利进行。监测内容包括：平

10、面和高程监控点的测量；支护结构的侧向位移，支撑立柱的竖向、水平位移；基坑底隆起测量；支护结构内外土压力的量测；支护结构、内支撑、锚杆的内力量测；基坑内外孔隙水压力的量测；地下水位变化；临近建筑物和管线道路的观测。技术措施为减小基坑工程对周围环境的影响，在支护结构施工和基坑开挖时，应采取各种相应的有效措施，具体包括：开挖前对建筑物地基及管道周围土体用注浆加固；在建筑物前设置间隔的钻孔桩隔离；拔出钢板桩后往孔穴内灌砂，同时用注奖密实；基坑开挖后，发现建筑物沉降过大时的注浆补强；防止支护结构渗漏，发生渗漏时，应立即抢堵；加强支护结构自身的刚度和强度，如加大桩径、增加桩长、采用钢筋砼支撑、增加支撑道数

11、、加固坑低土体等。 五、工程实例 基坑支护必须达到4个目的；a、给地下室箱体施工提供足够的作业空间；b、保证箱体施工的顺利进行和安全；c、不影响周围环境的正常运行；d、快捷、经济。通策广场位于滨江高新技术产业开发区软件园三区内，由10幢小高层和高层组成，其中一标段A、C幢分别为21层和9层，中间由4层的连廊连接，总建筑面积44280 m2，地下室一层，为联体地下室，面积4890 m2。该工程西侧距新建二号路8m，南侧距中兴路30m，北侧紧挨二标段地下车库二（两地下室轴线相距1.12m，地板水平距离2cm，上下高差2.3m、3.3m不等），东侧离待建B楼25m。地下室基坑外自然地坪标高-0.75

12、 m（绝对标高6.15m），坑底标高-5.45m （局部-6.5m 、-7.4m），开挖深度4.7 m（局部5.7m，6.65m）。地下水位-1.60以下 ，土层除表面为0.3-0.5 m耕植土外，其余为物理性质较差的砂质粉土。根据现场条件和周边工程基坑的施工情况，经过技术分析和多方论证，最终选用土钉墙支护（按区段分别设3-5道土钉猫杆），并配以3-4级井点降水。基坑东、南、西侧最深开挖深度6.65m，考虑到施工场地开阔，距相邻建筑物、道路距离较大，可适当降低边坡坡度。北侧尽管与地下车库二紧挨，且高差较大，采用垂直支护会增加技术难度和工程造价。考虑到车库二后浇带的存在，经研究分析，决定北侧也采

13、用放坡支护，对紧挨的部分车库二箱体（A2轴与第一条后浇带之间，约26.6m宽）采取滞后施工，待AC幢、二标段主体完工后再行开挖施工，给AC幢地下室施工创造施工条件、降低施工难度和工程成本。本基坑支护工程在开挖和地下室施工期间，支护结构的最大侧向位移为2.8cm，对西临马路无重大影响，降水效果明显，没有发生大的管涌、流砂现象。通策钱江时代位于钱江三桥西边，西面紧临天福花园，地下室2层，基坑埋深-10.8m，基坑支护采用600钻孔灌注桩，外配旋喷桩止水帷幕，设置一道钢筋砼支撑，并辅以深井井点降水，效果较为理想。浙二医院脑科中心位于解放路与直大方伯路交叉口西北角，西、北侧为门诊楼群，地上20层，地下室2层，基坑开挖深度为-13.6m，基