地下空间深基坑支护结构设计与应用实例专题讲座资料

深基坑支护工程深基坑的开挖关键问题边坡稳定地下水处理——降水隔水阻水+降水深基坑开挖方式1.无支护开挖直立壁开挖

放坡开挖：天然边坡

人工边坡2.支护开挖常用的边坡加固方法水泥砂浆抹面、浆砌片石护坡、堆置砂(土)包护坡、塑料膜覆盖，喷浆或挂网喷射混凝土等，①水泥砂浆抹面

常用于保护易风化的软质岩石、老粘性土及破碎岩石边坡坡面的稳定，一般作30～50mm厚水泥砂浆抹面。如用于一般土质边坡，常沿坡面打入双向间距1.0m左右长1～1.5m的Ⅱ级螺纹钢筋(直径10～16mm)以加强砂浆面层与坡面土体的联结。②浆砌片石护坡对各种土质或岩石边坡，为防止风化剥落或滑坍，可采用浆砌片石护坡，坡度应小于1∶0.5，竖直边坡也可采用红砖砌筑。也可在坡脚处砌筑一定高度的浆砌片石或红砖墙，用于反压及挡土。③叠置砂(土)袋护坡

对已发生或将要发生滑坍失稳或变形较大的边坡，常用叠置砂袋或土袋(草袋或土工织物袋)，置于坡脚或坡面，具有排水反压，抗滑稳定的作用。

④塑料薄膜覆盖护坡在坡面铺设抗拉或防水的塑料薄膜(土工布)，其上覆盖素土、砂土、砂浆抹面等，对坡面进行防水、防风化、防坡面土流失的加固处理。2.支护开挖：

梁式：悬臂式支点式（单、多）：内撑、锚杆重力式：深层搅拌桩挡墙高压旋喷桩挡墙土钉墙支护结构常用形式

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。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＜25m2)钢板桩支护结构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

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。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XX火车站综合楼地下室两层，采用稀疏排桩方案挖深9m③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）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）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。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)

(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)；②T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。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。地下连续墙支护技术XX淮海中路处的XX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XX广场的钢内撑的角撑布置地下连续墙加钢内撑XX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端部八字形琵琶撑地下连续墙加钢内撑XX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。水泥土搅拌桩支护应用XX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毛竹水泥土搅拌桩支护应用XX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；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。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。XX地铁南北线一期工程西延线中胜站车站为浅埋隧道，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）土钉可分为两类

不注浆打入型

射入型，

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。(7)内支撑结构内支撑结构由围檩(腰梁)、支撑(杆或桁架、刚架、环梁等)、立柱、立柱桩等构件组成。按其材料分有钢支撑、钢筋混凝土支撑、钢和钢筋混凝土组合支撑等，按其结构型式可分为水平支撑结构和竖向斜撑结构两类，其中水平支撑结构的支撑构件有对撑(杆、桁架、刚架)、角撑(水平斜撑)、边桁架、大直径环梁等。内支撑结构的选型应注意综合考虑以下因素：①基坑平面的形状，尺寸和开挖深度；②基坑周围的环境保护要求和邻近地下工程的施工情况，场地的工程地质和水文地质条件；③主体工程地下结构的布置，土方工程和地下结构的施工顺序和施工方法；1)水平内支撑结构的平面布置支撑轴线宜避开柱网轴线，支撑水平距离应≥4m，机械挖土时应≥8m，支撑端部与支护桩墙间应设沿桩墙周边贯通的水平围檩即腰梁，腰梁沿长度方向水平支撑点的间距，对钢腰梁应≤4m，对钢筋混凝土腰梁应≤9m，在主支撑两侧设置八字撑（琵琶撑）来实现之。①当基坑平面为长条形时，可采用单向布置的对撑或对撑与角撑组合型式。XX广场深基坑支护结构示意图（开挖深度9～10m，采用逆作拱圈与逆作连续墙组合挡土壁加两层钢支撑）鼓楼站为地下三层岛式车站，总建筑面积为：17063平方米。车站总长度为：201.70米，总宽度为：23.05米。车站顶板覆土平均厚度为：1.20米，车站平均埋深约为：18.98米。

②矩形或多边形基坑应优先采用相互正交均匀布置的双向支撑结构。如有向内凸出的阳角时，应在两个方向上均设支撑点。多道水平支撑最上一道可为混凝土双向或环形内支撑，以下双向水平钢支撑，对变形控制严格时宜用多层混凝土双向内支撑。XX市商业中心超深基坑

地下室三层，局部四层地下连续墙+桁架式角撑与对撑支撑体系，分为三个区段，竖向选择三道支撑，局部四道1，2，3-第一，二，三道支撑；4-环梁；5-围檩；6-压密注浆；7-Φ700长18m双头单排深层搅拌桩；8-Φ1100@1250长25m钻孔灌注桩

XX国际大厦支护结构示意图（双向对撑）

（开挖深度12～13.2m，采用钻孔灌注桩加三层双向钢筋混凝土内支撑挡土,深层搅拌桩挡水，在搅拌桩与灌注桩之间16m深度内和坑底四周采用压密注浆加固土体）XX新资大厦工程

钢管内撑支护技术（双向对撑）XX的振兴大厦基坑支护，采用钻孔灌注桩支护，外侧水泥土搅拌桩止水。坑内采用钢管正交作内撑。XX世界广场，38+3层，基坑100*75米，挖深16-18米，地下连续墙+H型钢内支撑1m厚30m深地下连续墙支护，卢森堡产H型钢内撑，原设计4道，6×6m网格，后取消第四道③当需要留设较大作业空间时，可用桁架式对撑，当基坑为方形或三角形时，亦可采用桁架式角撑结构。采用环形混凝土内支撑是适宜的，也可选择边桁架和对撑或角撑桁架的组合结构。XX国际航运大厦高208米（50+3层）挖深11.45-13.45米最深16.9米，160*91米，钻孔灌注桩直径1米和1.1米挡土（入土13.35米），深层搅拌桩+桩间高压注浆止水，钢筋混凝土内支撑两道新XX国际大厦38+4层，高168.2米，挖深13.4-15.8米，平面72*76米，厚800深26米地下连续墙支护，设三道钢筋混凝土内支撑XX招商大厦39+2层，面积70*90米挖深0.3-13米，钻孔灌注桩（Ф1000@1100长26米，Ф800@900长22米）+深层搅拌桩支护，两道钢支撑（Ф609*11，2*Ф580*12），坑内土体2-3排深层搅拌桩加固坑底土某大厦29+3层，基坑周长260米，挖深12.35米，厚600长24米地下连续墙+四道支撑事故原因：局部超挖，一挖到底，先挖后撑；坑内注浆加固未实施对于长方形和多边形基坑，也可采用圈环形或其与其它结构的组合结构来布置内支撑。XXXX大厦，38+2层，134*115米，形状极不规则，挖深8.4-9米，Ф800长19.7米钻孔灌注桩+单排深层搅拌桩长16米支护，Ф60米钢筋混凝土环梁+36根钢管XX银都商厦40+2层，挖深9.9米，钻孔灌注桩+双排深层搅拌桩长支护，钢筋混凝土环梁+对撑海口港澳发展大厦基坑支撑平面图（双圆环）(基坑深15.3m，平面尺寸39.2m×81.9m，采用地下连续墙加双圆环梁组合支护结构)钢筋砼内撑支护技术（环梁）钢筋砼内撑刚度好中心区域采用了环梁，便于挖土机从坡道进入基坑边桁架和桁架式对撑或角撑组合对多边形基坑的适应性较强，XX金茂大厦基坑支撑平面图

开挖深度主楼为19.65m,裙房15.1m，采用厚1m深36m地下连续墙支护，主楼四道，裙房三道钢筋混凝土内支撑，三个大空间，最大一个空间为主楼位置，图中涂黑部分为土方开挖阶段的栈桥式停机平台２)水平内支撑结构的竖向布置①多层支撑的轴线应在同一竖向平面内，竖向净间距应≥3.0m，当机械下坑时，宜≥4.0m，支撑竖向布置时应避开主体工程地下结构底板和楼板，支撑底面与主体结构的净距应≥700mm，支撑顶面与主体结构的净距应≥300mm。②立柱应布置在纵横支撑交点或桁架节点处，间距由计算确定，一般≤15m。立柱支承桩可单独设或结合工程桩设，立柱及立柱桩应有足够承载力和刚度。立柱与支撑，立柱与立柱桩应连接牢固。３)竖向斜支撑结构的布置①基坑开挖深度≤7m，对周边环境条件要求不严。②场地的工程地质条件较好，基坑内的预留土坡能保证斜撑安装和受力前的边坡稳定。③斜撑基础具备可靠的水平力传递条件，一般可利用地下结构的底板或梁或桩基承台等传递荷载。竖向斜支承多用于中心岛法施工，一般竖向斜撑层数不大于2层。斜撑多采用型钢或组合型钢截面，应沿基坑对称布置。XXXX花园工程

XX新资大厦工程

(8)土层锚杆1)土层锚杆的构造土层锚杆一般由锚头、自由段和锚固段三部分组成，锚固段是用水泥砂浆或水泥浆将锚筋与土体粘结在一起的锚固体。①锚头一般由锚具、台座和腰梁等组成。②自由段位于土体主动滑裂面内的部分，由锚筋、隔离套、定位板(器)及水泥砂浆等构成。定位板(器)一般用硬塑料或铁板、钢筋等制成。③锚固段由锚筋、定位器、锚固体构成。2)土层锚杆的分类

土层锚杆可分为圆柱型、端部扩大头型和连续球体型三类端部扩大头型适用于锚固于砂质土、硬粘土层且要求较高抗拔力的锚杆，连续球体型适用于锚固于淤泥土、淤泥质土土层，且要求较高抗拔力的锚杆。3)土层锚杆在深基坑支护结构中的应用锚杆与支护桩墙组合而成的桩锚式支护结构是深基坑支护结构的常用型式之一，应用日益广泛。当基坑面积较大，或基坑平面形状不规则，或地下层高差关系较复杂时，土层锚杆较内支撑有较大的优越性。各种桩墙式支护结构均能与土层锚杆(单层或多层)组合为锚杆支护结构。南水北调台儿庄泵站锚杆支护工程XX市XX四层地下室。场地面积4.6万m2，周长862m，基坑深约20.8～26.4m，周边场地局促，安全和变形限制要求高。

采用“水泥搅拌桩截水+咬合型人工挖孔灌注支护桩+多道预应力锚索+局部内支撑”的桩锚联合桩撑支护结构型式。基坑支护约5000万元。(9)逆作拱墙支护结构逆作拱墙可以是全封闭的拱墙(称逆作拱圈)，也可以是局部拱墙与其它支护结构（为拱墙