软土基坑工程坑中坑支护的设计方法

常用基坑支护结构形式的特点及其适用条件基坑支护是为满足地下结构的施工要求及保护基坑周边环境的安全，对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施。

为了在基坑支护工程中做到技术先进，经济合理，确保基坑边坡、基坑周边建筑物、道路和地下设施的安全，应综合场地工程地质与水文地质条件、地下室的要求、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境和周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素，因地制宜地选择合理的支护结构形式。

随着支护技术在安全、经济、工期等方面要求的提高和支护技术的不断发展，在实际工程中采用的支护结构形式也越来越多。

基坑支护工程中的常用支护形式有：各种成桩工艺的悬臂护坡桩或地下连续墙、护坡桩或地下连续墙与锚杆组成的桩墙一锚杆结构、护坡桩或地下连续墙与钢筋混凝土或钢材支撑组成的桩墙一内支撑结构、环形内支撑桩墙结构、土钉与喷射混凝土组成的土钉墙、土钉墙与搅拌桩或旋喷桩组成的复合土钉墙、土钉墙与微型桩组成的复合土钉墙、搅拌桩或旋喷桩形成的水泥土重力挡墙、逆作拱墙、双排护坡桩、钢板桩支护、SMW工法的搅拌桩支护、逆作或半逆作法施工的地下结构支护、各种支护结构基坑内软土加固、土体冻结法等。

在实际工程中已采用的单独或组合支护形式目前已不下十几种。

虽然具体的支护形式很多，但按照支护结构受力特点划分可归并为桩墙结构(排桩或地下连续墙)、土钉墙结构，重力式结构(水泥土墙)、拱墙结构几种基本类型。

【例题9】基坑支护的基本类型包括( )。

A、桩墙结构；B、土钉墙结构；C、重力式结构；D、拱墙结构；答案：A、B、C、D上述几种支护结构的基本形式具有各自的受力特点和适用条件，应根据具体工程情况合理选用。

国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)在第3.3节中对各种支护结构的选型做了明确的规定，提出了各种支护形式的适用条件。

表12.3-1为该基坑支护结构的选型表：《建筑基坑支护技术规程》(JGJl20—99)中支护结构选型表表12.3-1支护结构选型时，还应考虑结构的空间效应和受力条件的改善，采用有利支护结构材料受力性状的形式。

常见基坑支护形式优劣及成本常见的基坑支护形式包含以下多种类型：放坡、土钉墙支护、锚杆、钢板桩、水泥搅拌桩、SMW 工法桩、钻孔灌注桩、钻孔灌注桩双排刚架、内支撑、松木桩、空心方桩、高压旋喷桩以及地下连续墙。

现从适用条件、不适用条件、注意事项、具备的优势、存在的劣势、参考造价以及参考工期等多个角度，对上述所提及的这些常见基坑支护形式展开全面且详细的阐述。

一、放坡（一）适用条件1、基坑周边较为开阔，足以满足放坡条件；2、土层状况良好，且周边不存在重要建筑物以及地下管线的工程；3、基坑周边允许出现较大位移情况；4、开挖面以上的一定范围内不存在地下水，或者已进行降水处理。

（二）不适用条件1、存在于淤泥和流塑土层；2、地下水高于开挖面，或者未实施降水处理；3、基坑周边有对位移严格控制要求的建筑物、构筑物和地下管线等。

（三）注意事项1、在软土底层中采用单级放坡的基坑，其开挖深度不宜超过 4m，采用多级放坡开挖的基坑，开挖深度不宜大于 7m；2、在周边条件允许的情况下，应尽量增大放坡程度，尽量增加放坡脚的反压；3、要做好降水、截水、泄水等措施。

由于地下水会不断渗入基坑，在基础施工过程中需要持续抽水；4、坡面土体处于裸露状态，受雨水冲刷会影响边坡的稳定。

（四）优势1、造价最为低廉；2、支护施工的进度较快。

（五）劣势1、坑边变形较大；2、占用场地较多，回填土方量较大，在雨季或被地下水浸泡时容易坍塌；3、大放坡的土方开挖及回填工程量较大，在土方价格昂贵的地方造价较高。

（六）参考造价各地土方价格差异较大，单价可按150元/m3或1560元/延长米。

（七）参考工期按照 16 小时工作制，1 台 220 挖机 1 天可完成 1500m³土方，可完成 160 延长米边坡土方的平整。

二、土钉墙支护（一）适用条件1、主要用于岩土条件较好，基坑周边土体允许有较大位移，开挖深度不大于12m的基坑；2、适用于地下水位以上为粘土、粉质粘土、粉土和砂土，或已经降水处理、止水处理的岩土。

SMW工法及内支撑在基坑支护设计中的应用SMW工法水泥搅拌桩支护作为一种新颖的组合支护体系，在软土深基坑应用中越来越多。

文章对SMW工法及内支撑在工程实例中的运用以及内支撑在基坑支护中的安全管理进行了讨论。

标签：建筑工程；SMW工法；基坑支护；内支撑一、工程概况工程位于湖州市织里镇，上部为六幢14层住宅，下设1层地下室，为现浇钢砼框架结构。

工程东、西侧为已建多层建筑，基坑内边线最近处距建筑约为9.0米，北侧距河道约16米，考虑布置临时设施，南侧距主干道为10米。

基坑开挖深度考虑到承台垫层底100mm，黄海-2.350～-2.600，挖深为4.60m～6.10m。

为确保周围道路及地下管线和建筑物安全，必须对基坑进行支护。

本基坑周边条件复杂，均是建筑、道路及河道，开挖深度较深，采用SMW工法结合内支撑，基坑平面图及支撑平面图如图1、2所示。

三、基坑支护设计1、基坑支护方案选择本工程对变形的控制要求严格，故采用带撑桩墙式支护结构。

沉管桩对周围环境影响较大，钻孔灌注桩支护结构工期较慢，排污不便，且经济性较差，鉴于此，我们采用SMW工法。

SMW工法是水泥搅拌桩内插H型钢结合支撑的围护体系，因SMW工法水泥搅拌桩连续施工，套打的水泥搅拌桩可兼作止水帷幕，无需另外设置止水帷幕，节省工程造价，且围护体占地少。

同时H型钢在地下室工程施工结束后可拔出再利用，可循环使用，材料损耗小，既节约造价，缩短工期，又环保节能，符合可持续发展的要求。

综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度及周围环境等多种因素，在“安全可靠、技术先进、经济合理、方便施工”的原则下，经多方案分析比较，最后确定基坑采用SMW工法，采用直径650的水泥搅拌桩内插H型钢作为围护桩，结合一道混凝土内支撑的围护体系。

本支护形式结合基坑的平面布置特点和周边环境，具體问题具体分析，因地制宜，这种围护形式无论是在技术上还是经济上，均比较适合于本工程。

本方案的特点主要如下：（1）本工程采用SMW工法水泥搅拌桩加一道支撑的围护形式，集围护桩和止水帷幕于一身，可最大程度利用场地空间；H型钢可回收利用，从而节省造价，缩短了工期。

基坑支护及土方开挖注意事项基坑支护结构类型及其与适用范围：不同深度的基坑和作业条件，所采取的支护方式也不同。

一般基坑深度小于3m时，可采用一次性放坡。

当深度达到4~5m时，也可采用分级放坡。

明挖放坡必须保证边坡的稳定，根据土的类别进行稳定计算确定安全系数。

原状土放坡适用于较浅的基坑，对于深基坑可采用打桩、土钉墙或地下连续墙方法来确保边坡的稳定。

深基坑必须进行支护设计。

根据不同的基坑深度、地质、环境与荷载情况采用不同的支护结构。

常见的深基坑支护结构类型及其适用范围为:1、深层搅拌桩支护：它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂通过深层搅拌机械, 将软土和固化剂( 浆液或粉体) 强制搅拌, 利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应, 使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体( 水泥土搅拌桩) , 利用搅拌桩作为基坑的支护结构。

水泥搅拌桩适宜于各种成因的饱和粘性土, 包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等, 加固深度可从数米至50～60 米。

由于其抗拉强度远小于抗压强度, 故常适用于基坑深度不大( 5～7 米) 、可采用重力式挡墙结构形式的基坑。

这种支护结构防水性能好,可不设支撑, 基坑能在开敞的条件下开挖, 具有较好的经济效益。

2、排桩支护。

排桩包括钢板桩、钢筋混凝土板桩及钻孔灌注桩、人工挖孔桩等, 其支护形式包括:①柱列式排桩支护: 当边坡土质较好、地下水位较低时, 可利用土拱作用, 以稀疏的钻孔灌注桩或挖孔桩作为支护结构;②连续排桩支护: 在软土中常不能形成土拱, 支护桩应连续密排, 并在桩间做树根桩或注浆防水; 也可以采用钢板桩、钢筋混凝土板桩密排。

③组合式排桩支护: 在地下水位较高的软土地区, 可采用钻孔灌注桩排桩与水泥搅拌桩防渗墙组合的形式。

对于开挖深度小于6 米的基坑,在无法采用重力式深层搅拌桩的情况下, 可采用600mm 密排钻孔桩, 桩后用树根桩防护, 也可采用打入预制混凝土板桩或钢板桩, 板桩后注浆或加搅拌桩防渗, 顶部设圈梁和支撑; 对于开挖深度为6～10 米的基坑, 常采用800～1000mm 的钻孔桩, 后面加深层搅拌桩或注浆防水, 并设置2～3 道支撑; 对于开挖深度大于10 米的基坑,可采用地下连续墙加支撑的方法, 也可采用800～1000mm 大直径钻孔桩加深层搅拌桩防水, 设置多道支撑。

建筑物基坑支护技术规程基本规定设计原则3.1.1基坑支护设计应规定其设计使用期限。

基坑支护的设计使用期限不应小于一年。

3.1.2基坑支护应满足下列功能要求：1 保证基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路的安全和正常使用；2 保证主体地下结构的施工空间。

3.1.3基坑支护设计时，应综合考虑基坑周边环境和地质条件的复杂程度、基坑深度等因素，按下表采用支护结构的安全等级。

对同一基坑的不同部位，可采用不同的安全等级。

支护结构的安全等级3.1.4支护结构设计时应采用下列极限状态：1承载能力极限状态1）支护结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承受荷载，或出现压屈、局部失稳；2）支护结构和土体整体滑动；3）底坑因隆起而丧失稳定；4）对支挡式结构，挡土构件因坑底土体丧失嵌固能力而推移或倾覆；5）对锚拉式支挡结构或土钉墙，锚杆或土钉因土体丧失锚固能力而拨动；6）对重力式水泥土墙，墙体倾覆或滑移；7）对重力式水泥土墙、支挡式结构，其持力土层因丧失承载能力而破坏；8）地下水渗流引起的土体渗透破坏。

2正常使用极限状态1）造成基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的支护结构位移；2）因地下水位下降、地下水渗流或施工因素而造成基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路等损坏或影响正常使用的土体变形；3）影响主体地下结构正常施工的支护结构位移；4）影响主体地下结构正常施工的地下水渗流。

3.1.5支护结构、基坑周边建筑物和地面沉降、地下水控制的计算和验算应采用下列设计表达式：1 承载能力极限状态1）支护结构构件或连接因超过材料强度或过度变形的承载能力极限状态设计，应符合下列要求：Ύ0S d≤R d式中：Ύ0——支护结构重要性系数S d——作用基本组合的效应（轴力、弯矩等）设计值；R d——结构构件的抗力设计值。

对临时性支护结构，作用基本组合的效应设计值应按下式确定：3.1.8基坑支护设计应按下列要求设定支护结构的水平位移控制值和基坑周边环境的沉降控制值：1 当基坑开挖影响范围内有建筑物时，支护结构水平位移控制值、建筑物的沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定，并应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007中对地基变形允许值的规定；当基坑开挖影响范围内有地下管线、地下构筑物、道路时，支护结构水平位移控制值、地面沉降控制值应按步影响其正常使用的要求确定，并应符合现行相关标准对其允许变形的规定；2 当支护结构构件同时用作主体地下结构构件时，支护结构水平位移控制值不应大于主体结构对其变形的限值；3 当无本条第1款、第2款情况时，支护结构水平位移控制值应根据地区经验按工程的集体条件确定。

文章编号:1672-4011(2008)06-0135-03关于软土基坑开挖中土钉支护技术探讨黄清云(福州市第一建筑工程公司,福建福州　350003) 摘　要:本文作者对某工程在开挖过程中采用土钉支护技术的设计与施工进行简单的阐述,供同行参考。

关键词:土钉支护设计;地基承载力;基坑开挖;施工监测 中图分类号:T U223 【文献标识码】:B1　工程简介某商住大厦地下1层,地面以上16层。

地下层为车库,一、二层为商业用房,三层以上为住宅,总建筑面积约7200m2。

建设场地南侧为市交通主干道,其人行道下面埋设有供水管、通信管、煤气管等设施,埋深110m;场地东侧和北侧3m处的地下埋设有直径115m的市政污水管,埋深110m～115m;场地西侧紧邻高层写字楼。

建设场地土层自上而下依次为:杂填土层,厚113m～215m;粉质粘土层,厚015m～115m;淤泥层,厚710m～918m;砂质粘土层,厚111m～114m;基岩为微风化大理岩,揭露厚度118m～514m,基岩面起伏变化大,埋深1410m～3413m。

土层主要物理力学性质见表1。

场地地下水较为丰富,以潜水为主,部分为上层滞水,地下水位较高,埋深115m左右。

大夏设计采用框架-剪力墙结构,总高55m,基础设计采用钻孔灌注桩,共68根(其中直径Φ112m的50根,Φ115m的18根),桩长8m～12m;地下室采用C25、P8级防水混凝土箱形结构,底板厚018m～112m,基坑开挖深度418m～518m。

表1土层主要物理力学性质号土层名称含水量w/%天然容重k N/m3固结快剪C/kPa<°压缩模量E S/MPa锚固体极限摩阻力qu/kPa承载力标准值fk/kP a1杂填土1810810　191035～451202粘土35～4517161510　121831930～401003淤泥65～801514910　101011314～18502　基坑施工方案对比 该工程的主要特点有:(1)距场地南侧是市交通主干道路,周围建、构筑物密集,施工场地极为狭窄;(2)场地土层多为软弱土层,地下水较为丰富且水位高,基坑土体开挖和边坡支护较困难,施工条件恶劣;(3)施工工期仅250天,时间紧迫,必须对基坑开挖和边坡支护进行详细的分析和研究,以确保工程的经济、安全、可靠及工程顺利竣工。

2024年基坑支护及安全要求1．基坑开挖遇有下列情况之一时，应设置坑壁支护结构：（1）因放坡开挖工程量过大而不符合技术经济要求；（2）因附近有建（构）筑物而不能放坡开挖；（3）边坡处于容易丧失稳定的松散土或饱和软土；（4）地下水丰富而又不宜采用井点降水的场地；2．基坑支护结构，应根据开挖深度、土质条件、地下水位、邻近建（构）筑物、施工环境和方法等情况进行选择和设计。

大型深基坑可选用喷锚、排桩式挡土墙等作结构支护，必要时应设置支撑或拉锚系统予以加强。

3．基坑的支护结构在整个施工期间应有足够的强度和刚度，当地下水位较高时，尚应具有良好的隔水防漏性能。

设计时应对安装、使用和拆除支锚系统的各个不同阶段进行相应的验算。

4．对一般较简易的基坑（管沟）支撑可根据已有施工经验，因地制宜地加以设计。

5．采用灌注桩作坑壁支撑时，应符合下列要求：（1）应尽量减少打桩时产生的振动和噪声对邻近建筑物、构筑物、仪器设备和城市环境的影响；（2）灌注桩的施工安全要求应按桩基施工的有关要求执行；（3）在桩附近挖土时，应防止桩身受到损伤；（4）采用钢筋混凝土灌注桩时，应在桩的混凝土强度达到设计强度等级后，方可挖土；6．采用钢筋混凝土桩作坑壁支撑并加设锚杆时，应符合下列要求：（1）锚杆宜选用螺纹钢筋，使用前应清除油污和浮锈，以便增强粘结的握裹力和防止发生意外；（2）锚固段应设置在稳定性较好的土层或岩层中，长度应大于或等于计算规定；（3）钻孔时不得损坏已有的管沟、电缆等地下埋设物；（4）施工前应作抗拔试验，测定错杆的抗拨拉力，验证可靠后，方可施工；（5）锚固段应用水泥砂浆灌注密实；（6）应经常检查锚头紧固和锚杆周围的土质情况。

7．采用排桩式挡土墙作基坑开挖的支护结构时，一般可选用钻（冲）孔灌注桩、大直径沉管灌注桩等桩型，其中桩型选择、桩身直径、入土深度、混凝土强度等级和配筋、排桩布置形式以及是否需要设置支锚系统等应由有经验的工程技术人员设计，并按照有关桩基础施工的规定进行施工，保证施工质量和安全。