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摘要：本文首先分析了高层建筑基坑支护几种常用结构形式的特点，并结合工程实例对基坑支护方案进行对比，以小见大，总结了方案选择的影响因素。
关键词：深基坑；支护结构；方案对比
Abstract: this paper first analyzes the high-rise building foundation pit supporting structure characteristics of several common form, and combined with the engineering practice of foundation pit support scheme, compared with small see big, summarizes the plan selection factors.
Keywords: deep foundation pit; Supporting structure; Scheme contrast
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
一、引 言
随着我国经济的快速发展，无论是高层建筑还是地铁的深基坑工程，由于都是在城市中进行开挖，基坑周围通常存在交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物，这就涉及到基坑开挖的一个很重要内容，要保护其周边构筑物的安全使用。而一般的基坑支护大多又是临时结构、投资太大也易造成浪费，但支护结构不安全又势必会造成工程事故。因此，如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计是基坑工程要解决的主要内容。
二、高层建筑基坑支护常用技术分析
（1）钢板桩支护。钢板桩由带钳口或锁口的热轧型钢制成，钢板桩墙就是将这种钢板桩互相连接起来，钢板桩墙在挡水和挡土中被广泛应用。目前，直腹板型、Z型和U型是钢板桩常用的截面形式。由于施工工艺比较简单，钢板桩被广泛应用。由于钢板桩的施工会产生噪声振动，影响施工场地周围的环境，还可能使临近地基产生变形，所以在人口密度大、建筑物较多的地方会限制其使用。另外，钢板桩具有较大的柔性，如果锚拉或支撑系统没有设置恰当，就会有较大的变形产生，因此在深度大于7m的基坑支护中，不适宜采用。在地下室施工完成后，要将钢板桩拔出来，所以在使用钢板桩支护时，要将拔出过程对附近地表土和地基土的影响考虑进去。
（2）地下连续墙支护。对地下水位以下的砂土和软粘土等多种地层条件和复杂的施工环境，特别是基坑底面以下有深层软土需要将墙体插入很深的情況下，地下连续墙比较适用，这是由于其具有良好的止水防渗能力，整体刚度比较大，因此地下连续墙支护在国内外的地下工程中被广泛使用。在深度大于10m的基坑而且要求附近环境得到很好保护的工程中，在比较经济、技术后，大多采用这种技术。但是在坚硬土体中将地下连续墙开挖成槽是有很大难度的，特别是碰到岩层时，需要有专门的成槽工具，这就加大了施工费用。在施工中泥浆污染施工现场，场地很容易被破坏，使得道路脏乱。现在采用的逆作法施工能将两墙合一，也就是在施工中用作围护结构，而且还作为地下结构的外墙。
（3）土钉墙支护。土钉墙支护，是用于开挖土体和稳定边坡的一种新的挡土技术，由于其可靠、经济、施工简便快速，在我国已经得到了快速推广和应用。土钉是用于对现场原位土体的进行加固的细长杆件，一般使用钻孔，放入变形钢筋并以沿孔全长注浆的方法制成，通过对其与土体之间的摩擦力或粘结力的依靠，在土体发生变形时对拉力被动进行承受。其支护体系由喷射混凝土面层、被加固的土体、密集的土钉群组成。土体强度由于其随挖随支的工艺特点得到了有效维持，还能减少土体的扰动。为了有一定时间进行土钉墙的施工，使用土钉支护要求土体具有临时的自我稳定能力，所以要限制土钉墙适用的地质条件。为了适应以淤泥及淤泥质土为主的软土带的地质条件特性，复合土钉墙支护技术也就是加筋泥土墙在沿海地区发展起来。在水泥土桩中将H型钢（钢管、拉森板桩等）插入组成了加筋水泥土墙。加筋水泥土墙具有良好的止水抗渗和挡土效果，这是由于H型钢能够承受侧向荷载，而水泥土具有很好的抗渗性能。H型钢和水泥土桩的组成形式通常有两种，而且将H型钢插到水泥土桩中，方便了设置支撑。
（4）深层搅拌支护。深层搅拌支护就是以水泥为固化剂，通过机械搅拌，强制将软土剂和固化剂拌合，这样有一系列的物理化学反应会在软土剂和固化剂之间产生，然后逐渐硬化，具有稳定性、整体性和一定强度的水泥土挡墙就会形成。作为支护结构，其适用于粉土、粘土、淤泥、素填土、粉质粘土、淤泥质土等土层，基坑开挖深度不要比6m大。通过试验确定泥炭质土、有机质土的开挖深度。
（5）排桩支护。排桩支护是挡土结构以柱列式间隔布置钢筋混凝土钻孔、挖孔灌注桩作为主的一种支护形式。桩与桩相切的密排布置形式和桩与桩之间具有一定净距的疏排布置形式柱列式间隔布置形式都属于柱列式间隔布置形式。作为挡土围护结构，柱列式灌注桩的刚度很好，但是需要依靠桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁来联系各桩。通过桩背或桩间的高压注浆，设置旋喷桩、搅拌桩，或专门在桩后构筑防水帷幕等措施，夹带土体颗粒的地下水从桩间孔隙流入或者渗入坑内。灌注桩能用人工挖孔或机械钻孔，不需要大型机械，施工比较简单，而且没有打入桩的震动、噪音和挤压周围土体带来的危害，与地下连续墙相比成本较低。
（6）土层锚杆支护。土层锚杆简称土锚杆，它是在地面或深开挖的地下室墙面（桩、挡土墙或地下连续墙）或没有开挖的基坑立壁土层掏孔或钻孔，在设计深度达到一定程度后再将孔的端部扩大，形成柱状或其他形状，在孔内放入抗拉材料，如钢丝束、钢管、钢筋、钢绞线等，将化学浆液或水泥浆灌入，使之与土层进行结合，形成具有很强抗拉力的锚杆。其特点是：能和土体结合在一起，承受很大的拉力，为了形成稳定的结构，可以用高强度钢材，并施加一定的预应力，这样就能将建筑物的变形量进行有效控制；不需要大型机械，因为需要的钻孔孔径都比较小；能提供开阔的工作面方便地下工程施工；代替钢横撑作侧壁支护，这样就能节省大量钢材；经济效益明显，能够将大量劳动力节省下来，使工程进度加快。
三、工程实例分析
某工程位于惠阳区中心地带，属于繁华商业区，工地现场周围商铺林立，交通拥挤，并且基坑面积为30700m2，基坑深度8m，属于大型深基坑，基坑侧壁安全等级按照规范为一级，为一级基坑，因此本基坑的支护结构形式的选用必须严格按照一级基坑的规定。
根据地质勘察资料，由于场地地下水的埋深为0.8～1.2m，地下室底板和记坑的开挖深度处于第三层细砂中砂层这一富含水层中，而且其上覆土层的含水量较高，引起较大的地下水水头压力差，基坑的防水问题基坑底部土体隆起和承压问题必须特别慎重处理应对。支护结构除了考虑围护墙的刚度与变形能力以外，还需要选择合适的防水止水结构。由于第三层下卧土层为粉质粘土层，是良好的隔水层，因此可以充分利用该土层，把止水结构嵌入其中，达到隔断基坑内外水力联系，确保基坑内的施工排水不影响基坑外的土体稳定，防止场地外路面和建构筑物发生沉降变形。通过对我国目前所采用的基坑支护结构形式和特点的分析，结合实际工程处地质与水文地质条件，基坑周围环境和开挖要求条件，提出以下几个基坑支护方案进行参考：
（1）搅拌桩止水幕墙加土钉墙支护结构。搅拌桩止水幕墙加土钉墙支护结构的有利使用条件是：该法可应用在基坑周围地面施工场地较小，土质好，基坑开挖深度不超过16m，临近基坑边无重要建构筑物，一般采用双排搅拌桩幕墙，基坑周边采用分层密集锚杆喷锚网垂直支护到底，此支护形式施工速度快工程造价较低。由于本场地南北两个方向的地质差异较大，南区岩面高淤泥及细砂层较薄，北区岩面低淤泥及细砂层较厚，所以土钉的施工差异较大，质量控制不利，难于保证基坑的安全，故该方案有缺陷。
（2）地下连续墙支护结構。该方案可应用于所有止水严格以及各类复杂土层的支护工程，尤其是周围环境复杂的基坑工程。根据基坑的地质条件，环境条件，结构形式，埋置深度，地下水条件，施工要求等因素，确定地下连续墙的单元墙段的形状，长度和进行必要的成槽试验。采用地下连续墙+逆作法方案，是基于本工程的实际情况而制定，它切合实际地在工程的质量、安全、造价与工期上得到较佳的平衡。地下连续墙做挡土止水结构兼作地下室外墙，利用逆作法施工到-1层时的楼板结构作为支撑，减少了临时支护结构的制作与拆除的浪费，降低工程造价。由于连续墙作为永久支护，其施工厚度取值800mm。
（3）组合式支护结构。这种方法使用条件是临近基坑边有重要的建构筑物或管线，基坑开挖深度大，对基坑边土体的水平位移要求严格，一般结合场地的地质水文条件，周围环境和基坑开挖的施工难度等实际情况，选择合适的钻（挖）孔灌注桩作排桩，并且在桩间施工止水帷幕，在其顶部及中部分别设置压顶梁和腰梁，在腰梁部位设置预应力锚杆并锁于腰梁上，但是这种支护结构形式工程造价较高。钻孔排桩+ 桩间旋喷帷幕+支撑+锚杆：利用ф1200钻孔排桩挡土，桩间设600单管旋喷桩止水，顶部加压顶梁，中部加锚杆，以便控制支护结构的变形。由于本工程所处的场地狭窄，地下管线较多，使用钻孔桩，将会由于占用基坑的一部分面积，使得基坑的建成面积减少，降低了经济效益，而且锚杆的施工也会因为南北方向地质条件的差异，对于施工质量有很大的影响，所以本方案非最优。
通过分析比较，由于地下连续墙施工工艺较先进，施工对环境污染少，墙体整体性与防渗性好，基坑变形小，能够最大限度地保护周围的地下管线和建构筑物，所以，本工程的基坑支护选择地下连续墙+逆作法这个方案较为合适。
四、结语
高层建筑深基坑工程是一个集设计、施工管理、工程结构和水文结构等多方面、多学科的系统工程。每个方面都影响着基坑的施工质量，任何一个方面有问题都会造成严重的损失。只有做好施工监测工作，设计好施工方案，重视施工质量，才能确保基坑工程质量，保证工程的顺利完成。
参考文献：
[1]地基处理手册编写委员会，地基处理手册[M]，北京:中国建筑工业出版社
[2]刘建航、侯学渊主编，基坑工程手册[M]，北京:中国建筑工业出版社
关键词：深基坑；支护结构；方案对比
Abstract: this paper first analyzes the high-rise building foundation pit supporting structure characteristics of several common form, and combined with the engineering practice of foundation pit support scheme, compared with small see big, summarizes the plan selection factors.
Keywords: deep foundation pit; Supporting structure; Scheme contrast
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
一、引 言
随着我国经济的快速发展，无论是高层建筑还是地铁的深基坑工程，由于都是在城市中进行开挖，基坑周围通常存在交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物，这就涉及到基坑开挖的一个很重要内容，要保护其周边构筑物的安全使用。而一般的基坑支护大多又是临时结构、投资太大也易造成浪费，但支护结构不安全又势必会造成工程事故。因此，如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计是基坑工程要解决的主要内容。
二、高层建筑基坑支护常用技术分析
（1）钢板桩支护。钢板桩由带钳口或锁口的热轧型钢制成，钢板桩墙就是将这种钢板桩互相连接起来，钢板桩墙在挡水和挡土中被广泛应用。目前，直腹板型、Z型和U型是钢板桩常用的截面形式。由于施工工艺比较简单，钢板桩被广泛应用。由于钢板桩的施工会产生噪声振动，影响施工场地周围的环境，还可能使临近地基产生变形，所以在人口密度大、建筑物较多的地方会限制其使用。另外，钢板桩具有较大的柔性，如果锚拉或支撑系统没有设置恰当，就会有较大的变形产生，因此在深度大于7m的基坑支护中，不适宜采用。在地下室施工完成后，要将钢板桩拔出来，所以在使用钢板桩支护时，要将拔出过程对附近地表土和地基土的影响考虑进去。
（2）地下连续墙支护。对地下水位以下的砂土和软粘土等多种地层条件和复杂的施工环境，特别是基坑底面以下有深层软土需要将墙体插入很深的情況下，地下连续墙比较适用，这是由于其具有良好的止水防渗能力，整体刚度比较大，因此地下连续墙支护在国内外的地下工程中被广泛使用。在深度大于10m的基坑而且要求附近环境得到很好保护的工程中，在比较经济、技术后，大多采用这种技术。但是在坚硬土体中将地下连续墙开挖成槽是有很大难度的，特别是碰到岩层时，需要有专门的成槽工具，这就加大了施工费用。在施工中泥浆污染施工现场，场地很容易被破坏，使得道路脏乱。现在采用的逆作法施工能将两墙合一，也就是在施工中用作围护结构，而且还作为地下结构的外墙。
（3）土钉墙支护。土钉墙支护，是用于开挖土体和稳定边坡的一种新的挡土技术，由于其可靠、经济、施工简便快速，在我国已经得到了快速推广和应用。土钉是用于对现场原位土体的进行加固的细长杆件，一般使用钻孔，放入变形钢筋并以沿孔全长注浆的方法制成，通过对其与土体之间的摩擦力或粘结力的依靠，在土体发生变形时对拉力被动进行承受。其支护体系由喷射混凝土面层、被加固的土体、密集的土钉群组成。土体强度由于其随挖随支的工艺特点得到了有效维持，还能减少土体的扰动。为了有一定时间进行土钉墙的施工，使用土钉支护要求土体具有临时的自我稳定能力，所以要限制土钉墙适用的地质条件。为了适应以淤泥及淤泥质土为主的软土带的地质条件特性，复合土钉墙支护技术也就是加筋泥土墙在沿海地区发展起来。在水泥土桩中将H型钢（钢管、拉森板桩等）插入组成了加筋水泥土墙。加筋水泥土墙具有良好的止水抗渗和挡土效果，这是由于H型钢能够承受侧向荷载，而水泥土具有很好的抗渗性能。H型钢和水泥土桩的组成形式通常有两种，而且将H型钢插到水泥土桩中，方便了设置支撑。
（4）深层搅拌支护。深层搅拌支护就是以水泥为固化剂，通过机械搅拌，强制将软土剂和固化剂拌合，这样有一系列的物理化学反应会在软土剂和固化剂之间产生，然后逐渐硬化，具有稳定性、整体性和一定强度的水泥土挡墙就会形成。作为支护结构，其适用于粉土、粘土、淤泥、素填土、粉质粘土、淤泥质土等土层，基坑开挖深度不要比6m大。通过试验确定泥炭质土、有机质土的开挖深度。
（5）排桩支护。排桩支护是挡土结构以柱列式间隔布置钢筋混凝土钻孔、挖孔灌注桩作为主的一种支护形式。桩与桩相切的密排布置形式和桩与桩之间具有一定净距的疏排布置形式柱列式间隔布置形式都属于柱列式间隔布置形式。作为挡土围护结构，柱列式灌注桩的刚度很好，但是需要依靠桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁来联系各桩。通过桩背或桩间的高压注浆，设置旋喷桩、搅拌桩，或专门在桩后构筑防水帷幕等措施，夹带土体颗粒的地下水从桩间孔隙流入或者渗入坑内。灌注桩能用人工挖孔或机械钻孔，不需要大型机械，施工比较简单，而且没有打入桩的震动、噪音和挤压周围土体带来的危害，与地下连续墙相比成本较低。
（6）土层锚杆支护。土层锚杆简称土锚杆，它是在地面或深开挖的地下室墙面（桩、挡土墙或地下连续墙）或没有开挖的基坑立壁土层掏孔或钻孔，在设计深度达到一定程度后再将孔的端部扩大，形成柱状或其他形状，在孔内放入抗拉材料，如钢丝束、钢管、钢筋、钢绞线等，将化学浆液或水泥浆灌入，使之与土层进行结合，形成具有很强抗拉力的锚杆。其特点是：能和土体结合在一起，承受很大的拉力，为了形成稳定的结构，可以用高强度钢材，并施加一定的预应力，这样就能将建筑物的变形量进行有效控制；不需要大型机械，因为需要的钻孔孔径都比较小；能提供开阔的工作面方便地下工程施工；代替钢横撑作侧壁支护，这样就能节省大量钢材；经济效益明显，能够将大量劳动力节省下来，使工程进度加快。
三、工程实例分析
某工程位于惠阳区中心地带，属于繁华商业区，工地现场周围商铺林立，交通拥挤，并且基坑面积为30700m2，基坑深度8m，属于大型深基坑，基坑侧壁安全等级按照规范为一级，为一级基坑，因此本基坑的支护结构形式的选用必须严格按照一级基坑的规定。
根据地质勘察资料，由于场地地下水的埋深为0.8～1.2m，地下室底板和记坑的开挖深度处于第三层细砂中砂层这一富含水层中，而且其上覆土层的含水量较高，引起较大的地下水水头压力差，基坑的防水问题基坑底部土体隆起和承压问题必须特别慎重处理应对。支护结构除了考虑围护墙的刚度与变形能力以外，还需要选择合适的防水止水结构。由于第三层下卧土层为粉质粘土层，是良好的隔水层，因此可以充分利用该土层，把止水结构嵌入其中，达到隔断基坑内外水力联系，确保基坑内的施工排水不影响基坑外的土体稳定，防止场地外路面和建构筑物发生沉降变形。通过对我国目前所采用的基坑支护结构形式和特点的分析，结合实际工程处地质与水文地质条件，基坑周围环境和开挖要求条件，提出以下几个基坑支护方案进行参考：
（1）搅拌桩止水幕墙加土钉墙支护结构。搅拌桩止水幕墙加土钉墙支护结构的有利使用条件是：该法可应用在基坑周围地面施工场地较小，土质好，基坑开挖深度不超过16m，临近基坑边无重要建构筑物，一般采用双排搅拌桩幕墙，基坑周边采用分层密集锚杆喷锚网垂直支护到底，此支护形式施工速度快工程造价较低。由于本场地南北两个方向的地质差异较大，南区岩面高淤泥及细砂层较薄，北区岩面低淤泥及细砂层较厚，所以土钉的施工差异较大，质量控制不利，难于保证基坑的安全，故该方案有缺陷。
（2）地下连续墙支护结構。该方案可应用于所有止水严格以及各类复杂土层的支护工程，尤其是周围环境复杂的基坑工程。根据基坑的地质条件，环境条件，结构形式，埋置深度，地下水条件，施工要求等因素，确定地下连续墙的单元墙段的形状，长度和进行必要的成槽试验。采用地下连续墙+逆作法方案，是基于本工程的实际情况而制定，它切合实际地在工程的质量、安全、造价与工期上得到较佳的平衡。地下连续墙做挡土止水结构兼作地下室外墙，利用逆作法施工到-1层时的楼板结构作为支撑，减少了临时支护结构的制作与拆除的浪费，降低工程造价。由于连续墙作为永久支护，其施工厚度取值800mm。
（3）组合式支护结构。这种方法使用条件是临近基坑边有重要的建构筑物或管线，基坑开挖深度大，对基坑边土体的水平位移要求严格，一般结合场地的地质水文条件，周围环境和基坑开挖的施工难度等实际情况，选择合适的钻（挖）孔灌注桩作排桩，并且在桩间施工止水帷幕，在其顶部及中部分别设置压顶梁和腰梁，在腰梁部位设置预应力锚杆并锁于腰梁上，但是这种支护结构形式工程造价较高。钻孔排桩+ 桩间旋喷帷幕+支撑+锚杆：利用ф1200钻孔排桩挡土，桩间设600单管旋喷桩止水，顶部加压顶梁，中部加锚杆，以便控制支护结构的变形。由于本工程所处的场地狭窄，地下管线较多，使用钻孔桩，将会由于占用基坑的一部分面积，使得基坑的建成面积减少，降低了经济效益，而且锚杆的施工也会因为南北方向地质条件的差异，对于施工质量有很大的影响，所以本方案非最优。
通过分析比较，由于地下连续墙施工工艺较先进，施工对环境污染少，墙体整体性与防渗性好，基坑变形小，能够最大限度地保护周围的地下管线和建构筑物，所以，本工程的基坑支护选择地下连续墙+逆作法这个方案较为合适。
四、结语
高层建筑深基坑工程是一个集设计、施工管理、工程结构和水文结构等多方面、多学科的系统工程。每个方面都影响着基坑的施工质量，任何一个方面有问题都会造成严重的损失。只有做好施工监测工作，设计好施工方案，重视施工质量，才能确保基坑工程质量，保证工程的顺利完成。
参考文献：
[1]地基处理手册编写委员会，地基处理手册[M]，北京:中国建筑工业出版社
[2]刘建航、侯学渊主编，基坑工程手册[M]，北京:中国建筑工业出版社