第28讲深基坑支护结构与变形控制

　　一、围护结构

　　(一)基坑围护结构体系

　　(1)基坑围护结构体系包括板(桩)墙、围檩(冠梁)及其他附属构件。板(桩)墙主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力，并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。

　　(二)深基坑围护结构类型

　　(1)在我国应用较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式以及土层锚杆、逆筑法、沉井等。

　　(2)不同类型围护结构的特点

　　不同类型围护结构简要介绍如下：

　　1)工字钢桩围护结构

　　基坑开挖时，随挖土方随在桩间插入50mm厚的水平木板，以挡住桩间土体。

　　因此，这种围护结构一般宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。当基坑范围不大时，例如地铁车站的出入口，临时施工竖井可以考虑采用工字钢做围护结构。

　　2)钢板桩围护结构

　　3)钻孔灌注桩围护结构

　　钻孔灌注桩一般采用机械成孔。地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工，在地铁基坑和高层建筑深基坑施工中得到广泛应用。

　　钻孔灌注桩围护结构经常与止水帷幕联合使用，止水帷幕一般采用深层搅拌桩。如果基坑上部受环境条件限制时，也可采用高压旋喷桩止水帷幕

　　4)深层搅拌桩挡土结构

　　作为挡土结构的搅拌桩一般布置成格栅形

　　5)SMW桩

　　这种围护结构的特点主要表现在止水性好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收、重复利用。

　　6)地下连续墙

　　挖槽方式可分为抓斗式、冲击式和回转式等类型。地下连续墙的一字形槽段长度宜取4-6m。

　　地下连续墙的槽段接头应按下列原则选用：

　　①地下连续墙宜采用圆形锁口管接头、波纹管接头、楔形接头、工字形钢接头或混凝土预制接头等柔性接头;

　　导墙是控制挖槽精度的主要构筑物，导墙结构应建于坚实的地基之上，并能承受水土压力和施工机械设备等附加荷载，不得移位和变形。

　　在开挖过程中，为保证槽壁的稳定，采用特制的泥浆护壁。泥浆应根据地质和地面沉降控制要求经试配确定，并在泥浆配制和挖槽施工中对泥浆的比重、黏度、含砂率和pH值等主要技术性能指标进行检验和控制。

　　二、支撑结构类型

　　(一)支撑结构体系

　　(2)在软弱地层的基坑工程中，支撑结构承受围护墙所传递的土压力、水压力。支撑结构挡土的应力传递路径是围护(桩)墙一围檩(冠梁)一支撑;在地质条件较好的有锚固力的地层中，基坑支撑可采用土锚和拉锚等外拉锚形式。

　　三、基坑的变形控制

　　(一)基坑变形特征

　　(1)基坑周围地层移动主要是由于围护结构的水平位移和坑底土体隆起造成的。

　　(2)围护墙体水平变形

　　当基坑开挖较浅，还未设支撑时，均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移，而一般柔性墙如果设支撑，则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动，墙体腹部向基坑内凸出。

　　(4)基坑底部的隆起

　　1)基坑底不透水土层由于其自重无法承受其下承压水水头压力而产生突然性的隆起;

　　2)基坑由于围护结构插入坑底土层深度不足，也会产生坑内土体隆起破坏。

　　(5)地表沉降

　　根据工程实践经验，基坑围护呈悬臂状态时，较大的地表沉降将出现在墙体旁;施加支撑后，地表沉降的最大值会渐渐远离围护结构，位于距离围护墙一定距离的位置上。

　　(二)基坑的变形控制

　　(2)控制基坑变形的主要方法有：

　　1)增加围护结构和支撑的刚度;

　　2)增加围护结构的入土深度;

　　3)加固基坑内被动区土体——加固方法有抽条加固、裙边加固及二者相结合的形式;

　　4)减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间，这一点在软土地区施工时尤其有效;

　　5)通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响。

　　(三)坑底稳定控制

　　(1)保证深基坑坑底稳定的方法有加深围护结构入土深度、坑底土体加固、坑内井点降水等措施。

　　(2)适时施作底板结构