钢筋混凝土板桩支撑或锚碇设计

板桩墙支护结构分类有悬臂式结构、内支撑式结构、锚杆式结构、锚碇式结构四种。

一、悬臂式结构

悬臂式板桩结构亦称自立式板桩结构，或称无拉结无支撑板桩结构,由于在开挖过程中不需要采取任何拉锚或支撑的设置，对于开挖浅基坑或水工基坑易被采用，如图 15-7 悬臂式板桩结构图所示。但由于自立式板桩墙对于高度、载荷、土质、地下水位的变化特别敏感，与锚碇式或支撑式情况相比易于产生较大的侧向变形，除非对侧向变形无严格要求，否则不宜采用。另一方面其挡土高度亦有所限制，一般在软土地区不宜超过 3m。其插入深度按抗倾覆计算，要保证其抗倾覆安全系数不小于 2，由此算得的插入深度尚须增加 15％。由于计算插入深度要比锚碇式、支撑式深得多，且要验算截面抗弯能力，技术经济上不占优势。

二、内支撑式结构

内侧支撑板桩结构也可以说是一种最基本最原始的支护方式，采取边撑边挖法施工，板桩位移可以得到有效控制，内支撑一般采用 H 型钢、各种钢管或现浇钢筋混凝土支撑，如图15-8 内支撑板桩结构图所示。钢支撑可施加预应力，支撑时必须保持先撑后挖紧密配合，支撑的拆除也必须结合内部结构情况，及时换撑或回填，以尽量减少因拆除支撑而带来的板桩的位移。

内支撑预加应力的一般方法，即在钢管支撑或 H 型钢支撑两侧对称设液压千斤顶，顶紧后其端部缝隙浇灌快硬混凝土，一天后，据试块强度，拆除千斤顶。这项技术已在国内外多项大型工程中普遍采用，效果较好，可以保证支撑的顶紧与传力的合理。

三、锚杆式结构

大型基坑采用内支撑方式，因内部支撑纵横交叉，支柱林立，挖土机具难以直接下坑作业，挖土进度缓慢，有时难以满足工期要求，尤其是边长较大或形状复杂的大面积基坑，内支撑布置也很困难，往往是成本高、工期长。采用斜地锚方式替代内部支撑可以解决上述难题，锚杆式板桩结构如图 15-9 所示。因此近几年锚杆支护技术在国内外已得到了明显发展。

采用斜地锚式挡墙结构后内部地下结构施工就可以完全按照地上结构同样方法施工，既毋须考虑支撑与结构层施工时的相互影响，亦毋须考虑支撑如何拆除以及拆除时是否增加挡墙的变形，这些都是当前大基坑采用斜地锚的主要优点。斜地锚在国内外已获得广泛应用，国内北京、广州等地已大量使用。上海地区由于土质软弱地下水位高，在淤泥质软粘土中锚杆的抗拉能力低，施工期间的蠕变位移等问题一直没有完全搞清，锚杆的使用发展受到一定影响。1986 年上海太平洋大饭店基坑开挖深 12.6m，长宽 80m×120m，首次采用钢筋混凝土板桩斜地锚，由于采用先进的二次劈裂注浆工艺，每根锚杆的承受能力在 N=0～2 的淤泥质土层中可达到 880～1000KN，为在淤泥质土层中采用锚杆支护开创了一条道路。2007 年在宝钢某改造项目中应用斜地锚，在老厂房内闭口施工，开挖深 10m、长 60m、宽 30m 基坑，围护墙最大累计水平位移仅仅 29.5mm,宝钢某改造项目地锚，如图 15-10a 和 15-10b 所示。

四、锚碇式结构

锚碇式板桩结构系在板桩墙后用拉杆将板桩所受侧向推力锚拉至其后较远的结构上，通常为另一组锚碇板桩，如图 15-11 锚碇式板桩结构图所示。采用锚拉的方式使基坑内无支撑，便于开挖及坑内作业。锚座式锚碇板桩应设置在下述范围以外：当为非粘性土时，应使锚座或锚碇板桩的被动土楔位于挡墙主动土楔之外而不发生相互影响；当为粘性土时，拉杆长度应使该拉杆长度范围内的总水平抗剪力不小于锚座的极限抵抗力，且不小于构成墙身的板桩总长度。由于锚座设计中采用的被动土压力值都是极限值，因此一般对锚座工作载荷必须乘以不小于 2.0 的载荷系数。对于拉杆，要尽量采用屈服点的 0.45～0.50 作为稳妥的拉杆工作应力，拉杆端头必须配以螺栓或用花篮螺栓（紧固器）紧固拉杆以减少拉杆的延伸伸长。

由于锚碇方式很难有效控制位移，对位移要求比较严格支护工程就不得不采取坑内支撑或用斜地锚锚拉方式。