第28講深基坑支護結(jié)構(gòu)與變形控制

　　一、圍護結(jié)構(gòu)

　　(一)基坑圍護結(jié)構(gòu)體系

　　(1)基坑圍護結(jié)構(gòu)體系包括板(樁)墻、圍檁(冠梁)及其他附屬構(gòu)件。板(樁)墻主要承受基坑開挖卸荷所產(chǎn)生的土壓力和水壓力，并將此壓力傳遞到支撐，是穩(wěn)定基坑的一種施工臨時擋墻結(jié)構(gòu)。

　　(二)深基坑圍護結(jié)構(gòu)類型

　　(1)在我國應用較多的有板柱式、柱列式、重力式擋墻、組合式以及土層錨桿、逆筑法、沉井等。

　　(2)不同類型圍護結(jié)構(gòu)的特點

　　不同類型圍護結(jié)構(gòu)簡要介紹如下：

　　1)工字鋼樁圍護結(jié)構(gòu)

　　基坑開挖時，隨挖土方隨在樁間插入50mm厚的水平木板，以擋住樁間土體。

　　因此，這種圍護結(jié)構(gòu)一般宜用于郊區(qū)距居民點較遠的基坑施工中。當基坑范圍不大時，例如地鐵車站的出入口，臨時施工豎井可以考慮采用工字鋼做圍護結(jié)構(gòu)。

　　2)鋼板樁圍護結(jié)構(gòu)

　　3)鉆孔灌注樁圍護結(jié)構(gòu)

　　鉆孔灌注樁一般采用機械成孔。地鐵明挖基坑中多采用螺旋鉆機、沖擊式鉆機和正反循環(huán)鉆機等。對正反循環(huán)鉆機，由于其采用泥漿護壁成孔，故成孔時噪聲低，適于城區(qū)施工，在地鐵基坑和高層建筑深基坑施工中得到廣泛應用。

　　鉆孔灌注樁圍護結(jié)構(gòu)經(jīng)常與止水帷幕聯(lián)合使用，止水帷幕一般采用深層攪拌樁。如果基坑上部受環(huán)境條件限制時，也可采用高壓旋噴樁止水帷幕

　　4)深層攪拌樁擋土結(jié)構(gòu)

　　作為擋土結(jié)構(gòu)的攪拌樁一般布置成格柵形

　　5)SMW樁

　　這種圍護結(jié)構(gòu)的特點主要表現(xiàn)在止水性好，構(gòu)造簡單，型鋼插入深度一般小于攪拌樁深度，施工速度快，型鋼可以部分回收、重復利用。

　　6)地下連續(xù)墻

　　挖槽方式可分為抓斗式、沖擊式和回轉(zhuǎn)式等類型。地下連續(xù)墻的一字形槽段長度宜取4-6m。

　　地下連續(xù)墻的槽段接頭應按下列原則選用：

　�、俚叵逻B續(xù)墻宜采用圓形鎖口管接頭、波紋管接頭、楔形接頭、工字形鋼接頭或混凝土預制接頭等柔性接頭;

　　導墻是控制挖槽精度的主要構(gòu)筑物，導墻結(jié)構(gòu)應建于堅實的地基之上，并能承受水土壓力和施工機械設(shè)備等附加荷載，不得移位和變形。

　　在開挖過程中，為保證槽壁的穩(wěn)定，采用特制的泥漿護壁。泥漿應根據(jù)地質(zhì)和地面沉降控制要求經(jīng)試配確定，并在泥漿配制和挖槽施工中對泥漿的比重、黏度、含砂率和pH值等主要技術(shù)性能指標進行檢驗和控制。

　　二、支撐結(jié)構(gòu)類型

　　(一)支撐結(jié)構(gòu)體系

　　(2)在軟弱地層的基坑工程中，支撐結(jié)構(gòu)承受圍護墻所傳遞的土壓力、水壓力。支撐結(jié)構(gòu)擋土的應力傳遞路徑是圍護(樁)墻一圍檁(冠梁)一支撐;在地質(zhì)條件較好的有錨固力的地層中，基坑支撐可采用土錨和拉錨等外拉錨形式。

　　三、基坑的變形控制

　　(一)基坑變形特征

　　(1)基坑周圍地層移動主要是由于圍護結(jié)構(gòu)的水平位移和坑底土體隆起造成的。

　　(2)圍護墻體水平變形

　　當基坑開挖較淺，還未設(shè)支撐時，均表現(xiàn)為墻頂位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。隨著基坑開挖深度的增加，剛性墻體繼續(xù)表現(xiàn)為向基坑內(nèi)的三角形水平位移或平行剛體位移，而一般柔性墻如果設(shè)支撐，則表現(xiàn)為墻頂位移不變或逐漸向基坑外移動，墻體腹部向基坑內(nèi)凸出。

　　(4)基坑底部的隆起

　　1)基坑底不透水土層由于其自重無法承受其下承壓水水頭壓力而產(chǎn)生突然性的隆起;

　　2)基坑由于圍護結(jié)構(gòu)插入坑底土層深度不足，也會產(chǎn)生坑內(nèi)土體隆起破壞。

　　(5)地表沉降

　　根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，基坑圍護呈懸臂狀態(tài)時，較大的地表沉降將出現(xiàn)在墻體旁;施加支撐后，地表沉降的最大值會漸漸遠離圍護結(jié)構(gòu)，位于距離圍護墻一定距離的位置上。

　　(二)基坑的變形控制

　　(2)控制基坑變形的主要方法有：

　　1)增加圍護結(jié)構(gòu)和支撐的剛度;

　　2)增加圍護結(jié)構(gòu)的入土深度;

　　3)加固基坑內(nèi)被動區(qū)土體——加固方法有抽條加固、裙邊加固及二者相結(jié)合的形式;

　　4)減小每次開挖圍護結(jié)構(gòu)處土體的尺寸和開挖支撐時間，這一點在軟土地區(qū)施工時尤其有效;

　　5)通過調(diào)整圍護結(jié)構(gòu)深度和降水井布置來控制降水對環(huán)境變形的影響。

　　(三)坑底穩(wěn)定控制

　　(1)保證深基坑坑底穩(wěn)定的方法有加深圍護結(jié)構(gòu)入土深度、坑底土體加固、坑內(nèi)井點降水等措施。

　　(2)適時施作底板結(jié)構(gòu)