住宅区地基支护结构类型与施工方法

住宅区地基支护结构类型与施工方法

陈外新

湖南省建筑工程集团总公司湖南长沙410004

【摘要】近年来，我国基础建设的规模越来越大，随着建筑形式越来越复杂，基础的设计业随之越来越复杂，施工难度不断加大。更多的工程采用深基坑来节约土地使用量。各类大型商场、高层住宅楼写字楼都采用了深基坑施工。所以，深基坑的施工难度也越来越大，施工中需要的基坑支护结构更加需要谨慎选择，施工技术相应的需要进行提高。在进行基坑设计时需要先设计与基坑配套的支护形式。根据现有的各类基坑支护方案加上对基坑施工条件的分析来确定最终的施工方案。在实际施工当中因为设计人员并非全部具有非常丰富的经验，导致最终的地基支护结构选型与施工方法选定不一定完全适当。通过以往的施工经验并加以对工程实际的正确分析才能确定出经济合理的地基支护结构类型和地基支护施工方案。

【关键词】基坑支护；施工方法；优化选择

在上世纪住宅建设还不发达，当时的基坑开挖大部分采用放坡开挖等简单传统的方式，支护结构形式也较为简单。随着住宅、商业区的大量建设，空闲土地量越来越少，地基之间的距离越来越近，基坑开挖深度也越来越深，地基之间的相互作用越来越强烈。如若不采取更科学有效的基坑支护形式来保护在建建筑和已建成建筑，将对工程造成巨大损失。悬臂支护形式和内撑型支护结构等各类新型支护形式应运而生，改变了传统支护结构的受力特性，使深基坑土压力分布更加合理。近几年来还出现了组合支撑的支撑形式，组合支撑不仅可以实现对材料的节省，还可以发挥各种支撑形式的最大作用，使节构形式变得更加合理。SMW工法连续墙的出现成为了地基支护结构创新的又一大标志，为超高层建筑的发展奠定了良好的基础。

1基坑支护常用类型

住宅区工程的建设离不开基坑的施工，各类基坑不断发展，基坑施工相关的研究也成为了住宅建设当中的重点热门问题。基坑在施工时越来越多的用到支护结构，基坑支护结构在施工时牵涉到各类学科，支护结构施工复杂，反映了工程土建工程施工的综合水平。由于各个地区地质条件不同，需要的基坑形式也不尽相同，而基坑支护形式更是多达十余种，其中常见的支护类型有八种，一下将分别加以介绍：

1.1钢板桩

钢板桩类型分为U形、Z形和直腹板型。可以有效抵抗侧面土的压力，同时可以有效阻挡地下水渗入。钢板桩施工时简单易行，经济实用。但是钢板桩由于其自身屈服强度较小，施工时容易产生变形从而引起基坑沉降。在施工时钢板产生的震动也会对周围图层产生扰动，所以在施工时需要对震动进行严格控制。

1.2深层搅拌桩

深层搅拌桩是将水泥浆与地下土层搅拌均匀后使其自然硬化，硬化后形成一道混凝土墙，在基坑内具有挡水和支撑结构体的功能。常在基坑外围作为单独的支撑系统来应用。深层搅拌桩在侧向土压力不足时可以向内加入型钢以增加其抗侧移性能。此方法也适用于基坑底部土的加固工程，增加底部土体刚度。图1为深层搅拌桩施工立面图。

图1深层搅拌桩施工立面图

1.3排桩

排桩利用钢筋混凝土柱抵挡土压力。在布置时，排桩之间可以等间距布置，也可以紧密排列。由于深基坑需要较大刚度支护装置来抵挡侧向土压力与其自身的变形，所以高层住宅楼一般采用排桩支护结构。通常排桩在施工完成之后需要在顶部设置一道钢筋混凝土帽梁，使各排桩形成一道连续的墙体共同受力。使结构整体受力性能有较大提升。

1.4地下连续墙

现浇地下连续墙类似深层搅拌桩，整体刚度强，防水性好，适用于各类地基类型。特别是在地下水较为丰沛的区域这种支护类型将对地下水的渗入起到极大的阻碍作用。由于其具有较强的整体刚度，其在深基坑施工中的应用也极为广泛。

1.5土钉墙

土钉墙在建筑密集区住宅地基支护结构施工中使用较为广泛，土钉墙的工作原理主要是靠土钉与岩体的摩阻力，地下水对支护结构的作用将会对支护结构造成致命伤害，所以在河流湖泊附近或地下水位较高的地区不适宜使用土钉墙。

1.6锚杆

软土层与硬土层通过锚杆组合到一起，通过硬土层与锚杆的摩阻力来支护结构。施工时锚杆被钉入土层中，锚杆其靠自身与土层的摩擦力来稳定土层。施工时其可以单独使用也可以与其他结构组合在一起支护基坑。锚杆支护需要较硬的土层来提供摩阻力，所以在软土地区不适宜使用这种支护方式。

1.7SMW加筋水泥土墙

加筋混凝土墙利用水泥搅拌桩与H形钢共同作用来抵抗土侧压力。此种结构类型施工简单，需要设备少，可以节省施工开支。通过H形钢和水泥土共同受力，大大增加了混凝土墙的受力性能。

1.8人工冻结法

软土地区施工时基坑易受到地下水的侵扰，在这样的地区使用人工冻结法进行基坑加固能够极大的提升软土的强度。施工时将冻结棒插入土中，搅拌软土使其成为具有一定强度的连续墙。这种施工方式施工较为便捷且在工程中直接将地下水与软土层结合成冻土省去了降水步骤，节省看开支，在软土地区得到极大推广。

2基坑内支撑类型

传统基坑内支撑采用木材进行支撑，但由于其强度和变形性能等的劣势正逐渐被淘汰，取而代之的是钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑。钢结构支撑具有灵活多变的优点，可以适应各种复杂的基坑平面结构形式。同时钢结构连接紧实，不会因为构件松动而对结构产生附加应力。对于施工条件和技术水平要求不高，适用范围广泛。但钢材自重较大，运输安装等需时较长，施工时将会大大延长工期。当工程中采用钢结构支撑时，需首先考虑正交布置的対撑结构和対撑桁架结构。施工时其可以留出较大空间进行土方开挖。下文将具体介绍常用平面支撑布置形式。

2.1边桁架组合平面支撑体系

边桁架对提高结构整体性和刚度具有很好效果。对结构抗弯能力提升也有较大效果。在结构复杂地区进行布置时非常便利。在基坑施工时可以最为临时性结构，主体施工结束后可以将结构拆除，施工方便，节省造价。

2.2重力支护结构

使用时利用自身重力来抵抗土压力的结构称为重力式支护结构。，在软土地区使用较为普遍。重力式支护结构在施工时需要较浅而且较宽敞的基坑施工环境，在城市住宅区施工时具有较大限制，阻碍了其在城市住宅区基坑施工的发展。

2.3内撑支护

内撑支护在施工时具有灵活多变的特点，对施工场地的要求极低。尤其在软土地区内撑支护应用极为广泛。内撑支护结构的支撑数可以依据基坑深度而灵活布置，适应性较强。结构采用钢支撑形式，若钢结构跨径过长容易导致结构失稳，所以在结构设计时应当控制结构的高度，必要时可以采用组合结构形式。表1为结构支撑数和基槽开挖深度关系表。

2.4拉锚支护

住宅区之间建设距离较近时不宜使用内撑结构，拉锚支护结构很好的解决了内撑支护易对周边建筑物产生影响的缺点。拉锚支护造价低，可以较大节省工程开支。而且拉锚支护施工时不会产生很大噪声，适合在市区住宅区进行施工作业。

结语

在住宅区地下结构建设过程中，基坑支护结构的合理选择与施工是设计者与施工人员需要考虑的首要问题，设计施工时需要考虑到现场的水文条件、地址条件、结合工程自身条件选择基坑支护结构。设计时需要对支撑位置进行详细的计算，确定所有钢支撑的位置及详细参数。钢结构由于其自身存在较大的温度膨胀性，使结构产生附加应力，影响结构施工及力学性能。在具体施工时需要对变形加以控制，以求达到更好的施工效果。

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作者简介：陈外新，男，汉族，大学本科，工程师，主要从事建筑工程项目管理工作。