深基础支护结构的设计与施工方法

发表时间：2018-03-29T15:12:35.410Z 来源：《防护工程》2017年第34期 作者： 杨波[导读] 静力平衡法存在以下三个假设：①墙前土压力已经达到被动土压力。

哈尔滨市建设安全生产保证体系认证中心 黑龙江 哈尔滨 150076

摘要：本文首先介绍了深基础基坑支护的设计原则及参数选取，进而提出了深基础基坑支护的施工作业过程，可以为基坑设计与施工作业管理人员提供合理的参考。

关键词：深基础；支护结构；设计与施工方法

1 极限平衡法 1.1静力平衡法。

静力平衡法存在以下三个假设：①墙前土压力已经达到被动土压力，墙后土压力已经达到主动土压力，主动和被动土压力均为与支挡结构变形无关的已知量，用朗肯或库仑理论计算；②支挡结构刚度无限大，且不考虑支撑（或拉锚）的压缩或拉伸变形；③支挡结构的横向抗力按照极限平衡条件求得。在静力平衡法中，主动和被动土压力随深度线性变化，随着板桩入土深度的不同，作用在不同深度上各点的净土压力的分布也不同。当单位宽度板桩墙体两侧受到的净土压力相平衡时，板桩强则处于稳定，相应的板桩入土深度即为板桩保证其稳定所需要的最小入土深度，可根据静力平衡条件即水平力平衡方程和对桩低截面的力矩平衡方程联立求解得倒。如果有支撑或者锚杆，测需要考虑支点力的作用，但计算时仍按照静力平衡的方法求解。步骤为：①计算板桩墙前后的土压力分布；②建立求解静力平衡方程，求得板桩入土深度，求解的时候需要迭加墙后主动土压力，支点力和墙前被动土压力或者，从而求出土压力零点；③计算板桩最大弯矩，板桩最大弯矩的作用点，亦即结构段面剪力为零的点。此种方法不能反映支护结构的实际受力特点，比如锚杆受力后将产生变形，支护结构的刚度也变小。但在锚固点变形较小的时计算结果能满足工程需要，且计算较为简单。但是对于较软弱土就不适用。 1.2等值梁法。

等值梁法（亦称假想铰法），计算时将桩墙当作一段弹性嵌固另一端简支的梁来研究。由其简化可知，在计算时将土压力零点位置作为弯矩零点所在的位置，从而在压力零点位置处将板桩划开作为两个相联的简支梁来计算。当进行多支撑的支挡结构设计时，一般可当作刚性支撑的连续梁计算，其计算原理和等值梁法相同，此时等值梁法可以分成整体等值梁法和分段等值梁法。所谓整体等值梁法就是把基坑底面下桩底土压力零点与桩顶之间的部分当作多跨连续梁，锚(支撑)点位置为连续梁的支点，采用结构力学中力矩分配法计算连续梁的方法计算支点反力；所谓分段等值梁法，就是基坑逐层开挖过程中支撑或拉锚力不变的等值梁法，这种方法应根据土方开挖和支撑或拉锚的设置顺序分段计算。在每一阶段，可将该阶段开挖面上的支撑(或拉锚)点和开挖面下的土压力零点之间的支挡结构作为简支梁对待，然后把计算出的支点反力保持不变，并作为外力计算下一段梁的支点反力。对于单支点结构，按《建筑基坑支护技术规程》计算出的支点力Tc1所采用的土压力图形是经典法土压力模型。由于人为设定桩身中主、被动土压力强度相等的那一点为转动支点，小于实际的转动支点。与实际转动支点的计算力矩对比，主动侧力矩相对偏小，相应的支点力Tc1必然偏小。从静力平衡角度来说，Tc1偏小，ΣEpc必然要增大，嵌固深度也就相应增大。按《规程》得出的嵌固深度实质上是绕桩底的抗倾覆稳定，但对内撑式支护来说，常见的破坏形式是“踢脚”破坏。采用偏小的Tc1参与计算所得出的嵌固深度必定偏大，安全度更能保证。在没有足够地区经验的情况下，可以采用等值梁法确定嵌固深度，安全度比较高。

2 深基础基坑施工

2.1 支护结构的选择及施工。

基坑的支护形式种类较多，在基坑施工作业中，经常使用的支护形式主要有以下几种形式：

2.1.1 悬臂式支护结构。悬臂式支护结构是指不带内撑以及拉锚的板、排桩墙与地下连续墙支护结构的统称，悬臂式支护结构必须依靠其足够的入土深度和结构的抗弯能力来确保支护结构的稳定与安全，一般由钻孔灌注桩、沉管灌注桩、预制桩或钢板桩组成桩排挡墙。由于悬臂式支护结构桩入土深度以及桩身弯距大，因此施工成本较高，而且对周围邻近建筑的影响比较大。

2.1.2 水泥土桩墙支护结构。水泥土桩墙支护结构是重力式围护墙的一种，主要通过水泥作为固化剂经过深层搅拌机械在将水泥以及土体强制搅拌，从而形成具有一定强度和稳定性的的水泥土复合桩。水泥土桩墙支护结构主要是依靠墙体的自重来平衡内外土压力差，特别适用于适合软土地区的基坑支护结构设计。

2.1.3 内撑式支护结构。内撑式支护结构一般由支护结构体系与内撑体系构成，支护结构中，支护桩常大多采用钢板桩或者钢筋混凝土桩，支护墙通常采用采用地下连续墙或者钢筋混凝土桩排桩墙的形式。内支撑可以一般采用钢筋混凝土梁或者是钢管支撑，钢筋混凝土支撑体系刚度较好、变形量小。钢管支撑加载预压力便捷，而且可以回收再利用。由于内撑式支护结构可适用各种土层和基坑深度，因而在基坑支护工程中较为常用。

2.1.4 门架式支护结构。们驾驶支护结构较常见的形式主要有钢筋混凝土灌注桩、压顶梁和联系梁形成空间门架式支护结构体系。门架式支护结构支护深度相对较大，属于悬臂型支护。门架式支护结构主要用于开挖深度已超过悬臂式支护结构的合理支护深度的，属于对悬臂支护结构的延伸替代。

2.1.5 土钉墙支护结构。土钉墙支护结构一般情况下采取砂浆锚杆的形式进行支护，也有采用打入或射入方式设置土钉。土钉墙支护结构施工流程为边开挖基坑，边在土坡中设置土钉，并在坡面上铺设钢筋网通过喷射混凝土形成混凝土面板，形成土钉墙支护结构。 2.2 排水作业。

在深基础基坑施工过程中，必须重视排水问题。为防止地下水深入基坑，深基础土方施工需要隔渗处理，即利用高压喷粉、深层搅拌形成的水泥土墙,隔绝地下水渗入基坑内。排水作业时必须时刻观测地下水位变化情况,以免导致周围建筑物原地下水位变化。 2.3 深基础地基土加固。

目前常用的地基土加固施工方案主要有水泥土深层搅拌桩，旋喷桩以及注浆三种形式，对于基坑支护土体加固位置来说，加固围护墙

体的被动侧可以有效提高被动区土体抗力，从而减少围护墙侧向位移。加固围护墙体的主动侧可以减少主动区土的压力，同时增强防渗帷幕的作用。对于基坑坑底以下的加固，应该在土体开挖前在坑底下部位置与围护墙底平面上之间做不透水加固土层，通过与周围墙体形成一体，利用加固土层以上的土重平衡以及抵抗承压水。 3 施工实施中的技术要点及施工方法

先对原来的钢结构进行取样、考察、实验的工作一定要认真落实，有专业权威的实验室对原来的钢材就行取样实验，做出具体的报告，从而确定所需要的新钢材的焊条规格型号和材质等。

其次，对现场原来的就钢就行清除表面所存在的氧化层，并对钢结构进行喷砂除锈，完成后确定使用可靠地改造、处理以及加固方案。

最后，对于腐蚀氧化层以及渣物的清理要彻底，使用专业的空压机连接专用的喷砂除锈机进行处理，对于腐蚀严重的部分，可以使用榔头等进行处理。晒干喷砂除锈机中的细黄沙，在施工时要做好施工人员的防护工作，同时搭设环境保护设施。 结语

随着我国城市建设规模的不断扩张，高层以及超高层建筑日益增多，高层建筑深基础的设计与施工成为基础工程的研究重点。高层建筑深基础支护的设计与施工质量直接关系到建筑物基础施工的安全稳定，因此，合理的确定基坑支护验算重点设计参数，科学的选择支护结构并制定施工方案，对于确保深基础基坑作业安全，保证建筑物基础的施工质量具有重要的意义。 参考文献

[1]赵明华,俞晓.土力学与地基基础[M].武汉:武汉理工大学出版社,2006:282-289. [2]刘建.水泥基渗透结晶型防水涂膜施工技术[J].山西建筑,2005,22:125.