软土地区复杂环境下深基坑支护结构设计

王素娟

【摘要】基于近几年来软土地区深基坑支护工程实践施工情况发现，我国深基坑支护方面取得了一定的成就，本文主要针对现阶段软土地区的深基坑支护结构设计展开论述，探究如何面向软土地区复杂情况选择合适的支护方式，明确影响软土地区深基坑支护的影响因素，提出符合地质条件以及设计要求的围护结构设计方案。

【关键词】软土地区;深基坑;支护结构

1、深基坑支护结构

地下连续墙支护结构。这种在软土地区深基坑开挖施工的支护结构，主要是适合深度超过10m的地质环境，特别是建筑物对土地沉降和偏移有较高要求时，用连续墙作为支护，更能保证质量。一方面，地质较为坚硬的土地，不利于连续墙的开挖施工，软土地区地下连续墙的开挖施工更加便捷，另一方面，这种结构能在软土地质条件中发挥较大的作用，工程建设低下连续墙支护结构也利于软土地区深基坑的实施，降低开挖难度的同时，也能更好地控制成本。

钢板桩支护结构，其施工工艺较少，且经济效益比较突出，深基坑施工应用钢板桩支护结构，可灵活地依据深基坑施工要求选择合适的钢板桩类型，常用的有z型、u型及直腹板型。因为，钢板桩支护结构是可以重复使用的，虽然结构上有一定的缺陷，对技术要求较高，但是这种结构十分适合软土地区的深基坑支护，对于深度在7m以上，非住宅区范围内的深基坑支护都会优先考虑此结构。

排桩支护结构，比较适合基坑周边边坡的土质较软的环境，这种环境下很难建设有效的土拱，設置排列支护桩就能有效的形成支护作用。只是这种支护结构的设置，要先对支护桩进行防水和注浆处理，使得钢筋混凝土的板桩钢板的分布紧密。常用的是柱列式的排桩支护，若是周边环境良好，且地下水位比较低，就能打造土拱架构，将一部分的挖孔桩改造成支护结构;若是土地比较软，且地下水位较高，则可以利用水泥搅拌桩构成防渗墙或是灌注桩打造成排桩负责深基坑支护。若是深度不超过6m，难以使用深层搅拌桩，则应该选择600mm的钻孔桩负责深基坑支护。

土钉墙支护结构，这种支护结构，是将一定长度杆件钉进土地结构中，然后在边坡上安装好钢筋制成的网，并进行喷锚，利用了原有的土地结构，借助土钉和喷射的混凝土进行支护，形成复合型土地。借助土地自由的稳定性，使得深基坑施工能顺利开展，土钉墙支护结构也会用在开挖比较大且周边建筑对土地沉降和位移要求不高的条件下。

2、软土地区下深基坑支护结构的设计

不同的深基坑支护结构所适用的条件有一定的差异性，实际深基坑施工时要依据工程条件，选择合适的支护形式以及设计支护结构，确保支护能满足深基坑的后续施工要求。

首先，支护结构计算，要依据基坑开挖的阶段的支挡结构，内力计算则是以实际施工情况，依据增量法原则模拟施工过程，将支护结构作为主体结构之一，分析支护结构的受力情况。因此，支护结构计算中要先按照设定好的开挖结构与施工顺序，依据结构在软土地区的竖向弹性梁模型逐阶段计算其内力及变形，再用土弹簧来模拟软土层对支护结构的作用情况，基于增量法原理，分析加、拆撑，预加力等对支护结构手里的影响，明确结构体系的受力情况。对于开挖面以下的分析，则是在分布计算的基础上跟踪整个施工过程逐步进行计算，采用弹性支点法借助理正深基坑支护结构设计软件F-SPW7.0软件，确定矩形载荷模式。

其次，深基坑支护结构，常用的结构支撑体系分为内支撑和预应力锚索（锚杆），常用的是预应力锚索（锚杆）支撑体系，但在软土地区上应少用预应力锚索（锚杆）支撑体系，因为软土地质条件很容易造成支护力分布不均，导致后续工程无法连续开展，为降低软土地区的深基坑施工风险和对地下环境的影响，应尽可能采用可回收的回收锚索，选择内支撑体系，优先选用混凝土支撑，并在支撑拆除和主体结构浇筑中，减少倒换支撑次数。考虑到软土地区地质条件的复杂性，主体结构应该优先选择地下连续墙体结构，结构设计与计算也以此结构为主。

最后，完成结构内应力计算和结构选取后，则要确定基坑的开挖步骤。当前深基坑施工中较为成熟的开挖方法有明挖法、盖挖法和浅埋暗挖法等，各大方法的适用环境与条件不同。例如，暗挖法的难度较大，工程造价高，也具有一定的风险性，而盖挖法则是减少对道路的影响，比较相对工程造价成本较高，施工速度较慢，适合交通量较大的施工环境，明挖法的难度小，造价比较低，工程质量较好，比较适合绿地和空地。正常情况下，深基坑施工中都会优先选择明挖法，这种施工法的步骤主要是，先进行临时道路的敷设或是地下管线的改移和保护，完成结构施工及基坑内降水，再从上至下进行基坑挖掘至设计标高，施作接地网及垫层和底板下防水层、浇筑底板、梁并进行防水防渗处理，得到地板和梁、侧墙的混凝土强度达到80%左右时，拆除第三道钢支撑，浇筑边墙、中柱及中板、中板梁，浇筑后强度达到80%左右则拆除第二道支撑，顶板和梁强度高达100%后，再拆除第一道支撑，完成工程施工后在回复填土。

3、软土地区复杂环境下深基坑支护结构的组合应用

实际软土地区深基坑施工中，会根据工程施工要求和地质条件等，将上述四种主要的支护形式进行组合或是按照施工条件设计特殊的支护结构，以满足不同地区的水文地质条件要求。因为通过组合和特殊结构设计，能在克服单一支护结构缺点的同时，适应不同地区环境。目前，比较常见的组合支护结构有复合土钉墙，这是由是那种常见的支护应用形式组成的，分别是土钉墙+止水帷幕形式、土钉墙+微型桩形式、土钉墙+预应力锚杆形式，这种结构在软土地质条件下能显著增加基坑的安全系数，在某体育馆项目基坑支护工程就是使用了此种滞后于结构，借助土钉墙+预应力锚杆的复合支护方式，解决了深基坑支护无嵌固空间的问题，提高支护体系强度的同时，有效降低了工程成本;地下连续墙+内支撑，这种支护方案，净在符合规范规程的同时，能增强支护体系的稳定性，某项目工程基坑工程就利用了地下连续墙加内支撑支护系统，显著优化了深基坑支护稳定性;双排桩支护结构，这种支护结构具有较强的空间效应，有效控制了基坑侧向变形，在某城市东南角的深基坑工程中体现出了施工方便、受力条件优良和界坑稳定等优势。

结语：

综上所述，软土地区的深基坑工程具有自身的特点，实际施工中要针对软土的地质条件，选择合适的支护结构。毕竟不同地区的地质条件具有一定的差异，支护结构形式也要依据施工环境相应调整。当前，深基坑的支护形式主要为土钉墙支护结构形式、钢板桩支护结构形式、地下连续墙支护结构形式及排桩支护结构形式，深基坑工程会依据实际地质条件选择合适的支护形式，设计对应的支护结构，以确保深基坑施工质量。

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