基坑支护工程的发展

基坑支护工程的发展

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1.2.3.华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210

摘要：进入二十一世纪以来，经济快速发展，建筑行业日益繁荣，高层大厦以及铁路不断涌出，对基坑围护结构的要求也逐步提高，基坑支护的形式也越来越多。本文研究的土钉支护是一种结构轻巧、稳定性好、造价经济、施工快捷方便的基坑支护方法。

关键词：基坑工程；发展；研究

1基坑工程的特点和发展概况

早在20世纪40年代，Terzaghi和Peck等人就已经开始研究基坑工程中的岩土工程问题并提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应力法，这一理论一直沿用至今，只不过有了许多改进与修正；50年代Bjeruum和Eide给出了分析深基坑底板隆起的方法；60年代开始在奥斯陆和墨西哥城软黏土深基坑中使用仪器进行监测，此后大量的实测资料提高了预测的准确性，并从70年代起产生了相应的指导开挖的法规。在以后的时间里，世界各国的许多学着都投人研究，并不断地在这一领域取得丰硕成果。90年代以来，随着城镇建设中高层及超高层建筑的大量涌现，深基坑工程越来越多，同时密集的建筑物、复杂的深坑形式，使得基坑开挖的条件越来越复杂。因此，对基坑开挖与支护的计算与设计理论、施工技术等的要求也越来越高。

基坑工程在我国出现较晚，20世纪70年代，国内只在少数大工程项目中有开挖深度达10m以上的基坑工程，而且是在较少或者没有相邻建筑物和地下结构物的地区。80年代以来，我国首先在北京、上海、广州、深圳等大型城市大量兴建高层建筑，而高层建筑多数带有地下室，基坑支护工程随之剧增，基坑支护设计、施工与监测成为基础工程中的新热点。90年代以后，大多数城市都进入了大规模的旧城改造阶段，在繁华的市区内进行深基坑开挖给这一古老的课题提出了新的内容，那就是如何提高深基坑开挖的环境效应问题，从而进一步促进了深基坑开挖技术的研究与发展，产生了许多先进的设计计算方法，众多新的施工工艺也不断付诸实施，出现了许多技术先进的成功的工程实例。

基坑工程分类较多，按照施工工艺大体分为放坡开挖及支护开挖两大类。放坡开挖既简单又经济，一般在条件具备时优先选用，但目前深基坑工程大多是在市内修建，基坑较深而场地往往又比较狭小，不具备放坡开挖条件，通常均采用有支护开挖。迄今为止，支护开挖型式已经发展至数十种，主要包括悬臂支护、内支撑或拉锚支护、组合型支护等。支护结构最早用木桩，现在常用钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩以及通过加固改良基坑周围土体的方法形成水泥土挡墙和土钉墙等

2基坑支护的主要方法

基坑开挖的一个重要内容就是要保护其周边构筑物的安全使用。基坑支护类型有很多种，常见的有水泥土墙、土钉墙、锚杆、排桩与地下连续墙等，以下简单介绍这几种常用的支护类型。

（1）水泥土墙工程

水泥土墙是重力式支护结构的主要形式，主要包括水泥土搅拌桩和高压喷射注浆法两种。水泥土搅拌桩是以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械边钻边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学作用，形成抗压强度比天然土强度高得多，并具有整体性、水稳性的水泥加固土桩柱体，由若干根这类加固土桩柱体和桩间土构成复合地基。水泥搅拌桩适用于加固各种成因的软黏土，能够增加软土地基的承载能力，同时减少沉降量，提高边坡的稳定性。

高压喷射注浆法是把注浆管放人预定深度后，通过地面的高压设备使装置在注浆管上的喷嘴喷出20～40MPa的高压射流冲击切割地基土体，与此同时，注入浆液使之与冲下的土强制混合，待凝结后，在土中形成具有一定强度的固结体，以达到加固改良土体的目的，增强地基强度。主要适用于软弱土层，如第四纪的冲积层、残积层以及人工填土等，这些正是建筑物地基常出现病害，需要进行地基处理的地层。

（2）土钉墙

土钉墙技术是在基坑边壁土体中放置一定长度和分布密集的土钉，土钉与周围土体紧密结合共同工作，形成复合土体，提高了土体的整体刚度，弥补了土体自身强度的不足，从而显著提高基坑边坡的整体稳定性。土钉墙由土钉、混凝土面层和防水系统组成。主要适用于土质较好地区，我国华北和华东北部一带应用较多，目前我国南方地区亦有应用，有的已用于坑深10m以上的基坑，稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。

（3）锚杆工程

锚杆支护是一种较新的深基坑支护技术．是挡土结构与外拉系统相结合的一种深基坑组合式支护结构。锚杆是一种受拉杆件，它的一端与工程结构物或挡土桩墙联结，另一端锚固于地基的土层或岩层中，以承受结构物的上托力、拉拔力、倾侧力或挡土墙的土压力，它利用地层的锚固力维持结构物的稳定，锚杆主要由锚头、锚拉杆、锚固体3部分组成。目前锚杆的施工长度可达50m以上，在黏性土中抗拔力可达1000kN，被锚固的挡土墙可达40m以上。锚杆作为一项新技术，它是施工走在前头，设计理论落在后面，即施工工艺领先于其设计理论，目前在很多方面主要凭经验取得成功，因此它还有待于理论上的完善。

（4）地下连续墙

地下连续墙，是于基坑开挖之前，用特殊挖槽设备在地下成槽后，挠筑混凝土，建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙，用于开挖深度达10m以上的基坑或施工条件较困难的情况，多用于-12m以下的深基坑。地下连续墙作为深基坑的主要支护结构之一，常用厚度为600～800mm，也有厚达1200mm的，但较少使用。具有施工噪声低，振动小，就地浇制、墙接头止水效果较好、整体刚度大，对周围环境影响小等优点。是支护结构中最强的支护型式，适用于软弱土层、地质条件差和复杂、基坑深度大、周边环境要求较高的深基坑，高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构，并可采用逆筑法或半逆筑法施工。但是造价较高，施工要求专用设备。

参考文献

[1]铁道第二勘察设计院.TB10025-2001铁路路基支挡结构设计规范.北京：中国铁道出版社，2001.

[2]宋宗元.岩土工程治理手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2007.

[3]程良奎，等.岩土加固实用技术.北京：地震出版社，2010.

[4]周德培，李安洪.软岩高边坡喷锚挡护的实验研究.岩土力学，1999.