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【摘 要】 在用地愈发紧张的密集城市中心，改造开发大型地下空间已经成为一种必然。地下空间开发规模越来越大，开挖深度越来越深，对深基坑支护技术的需求日益旺盛。该文介绍了深基坑支护技术的应用现状和发展水平，重点阐述了当前基坑支护的型钢水泥土搅拌墙技术、旋喷加劲桩支护技术、预应力鱼腹梁钢结构支撑技术的主要特征、应用情况。结合地下空间开发需求和地层特点，指出了我国新型深基坑支护技术的市场占有率和应用前景。
【关键词】 基坑支护；SWM工法：旋喷搅拌加劲桩；预应力装配支撑
前言：
随着经济的发展，城市化步伐的加快，在用地愈发紧张的密集城市中心，改造开发大型地下空间已成为一种必然，诸如高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、地下道路、地下停车场、地下街道、地下商场、地下变电站、地下仓库、地下民防工事以及多种地下民用和公用设施等。地下空间开发规模越来越大，开挖深度也越来越深，尤其是城市民防空间的新要求和快速增加的停车位需求，对深基坑支护的需求日益旺盛。
1、深基坑支护技术的分类
深基坑工程在国外称为“Deep Excavation”，直译为“深开挖工程”，这比称之为“深基坑”更合适。为了设置建筑物的地下室需要开挖深基坑，所以深基坑开挖只是深开挖的一种类型。深开挖还包括为了埋设各种地下设施而必须进行的深层开挖。深基坑的衡量标准，国外有的把深度20ft（约6.1m）作为深基坑的界限。我国的施工及验收规范对深基坑未作明确的界定。
深基坑工程常处于城市中密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远胜于永久性的基础结构或上部结构，设计或施工稍有不妥，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。从另一方面讲，深基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据，但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变化，传统的设计方法难以事先设定或事后处理。
基坑支护包括两个主要的功能：一是挡土，二是止水。传统的施工方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统，其优点是材料可以回收，但却存在着诸多致命的弱点，比如支撑往往是在开挖之后施加的，拔出板樁时又会引起无法避免的土体进一步变形。目前工程所采用的支护结构型式多样，通常可分为桩（墙）式支护体系和重力式支护体系两大类；根据不同的工程类型和具体情况这两类又可派生出各种支护结构型式，且其分类方法也有多种。因为支护结构分挡土（挡水）及支撑拉结两部分，而挡土部分因地质水文情况不同又分透水部分及止水部分，其各部分采用的结构类型分类如下：
2、基坑支护的主要先进技术及其应用
2.1水泥土搅拌桩及SMW工法
水泥土搅拌桩是指利用一种特殊的搅拌头或钻头，在地基中钻进至一定深度后，喷出固化剂，使其沿着钻孔深度与地基土强行拌合而成的加固土桩体。固化剂通常采用水泥浆体或石灰浆体。
型钢水泥土搅拌墙，通常称为SMW工法（Soil Mixed Wall），是一种在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土隔水结构。这种结构充分发挥了水泥土混合体和型钢的力学特性，具有经济、工期短、隔水性强、对周围环境影响小等特点。型钢水泥土搅拌墙维护结构在地下室施工完成后，可以将H型钢从水泥土搅拌桩中拔出，达到回收和再次利用的目的，因此该工法与常规的维护形式相比不仅工期短，施工过程无污染，场地整洁干净、噪声小，而且可以节约社会资源，避免维护体在地下室施工完毕后永远遗留于地下，成为地下障碍物，在提倡建设节约型社会、实现可持续发展的今天，推广应用该技术更加具有现实意义。
早在20世纪80年代末，型钢水泥土搅拌墙曾引起了我国工程界的关注，20世纪80年代后期传至台湾地区。1998年至1999年，型钢水泥土搅拌墙在上海地区逐步推广应用。目前的三轴搅拌桩水泥土墙的施工深度均限制在30m以内。但随着基坑开挖深度的越来越深，对于大于30m以上的水泥土搅拌墙施工技术的需求将越来越多。
2.2旋喷搅拌加劲桩支护技术
旋喷搅拌加劲桩的形成过程是：利用旋喷钻机按一定角度（与水平方向夹角为15°-45°左右）在土体中成孔，孔径一般为300-1000mm，同时通过旋喷机向土体喷射高压水泥浆（按一定比例配合），使水泥浆与土体充分搅拌混合，形成水泥土锚固体；在成孔搅拌的同时，将加筋体（一般为Φ15.2钢绞线束）通过钻机钻头带入桩体中，当成桩桩体达到设计深度时，将螺旋钻杆退出，从而形成水泥土凝固体，即旋喷搅拌加劲桩。旋喷搅拌加劲桩一端与支护结构（地下连续墙、排桩和围檩构件）连接，另一端锚固在深层土体中，将支护结构承受的侧向荷载通过水泥土锚固体传递到稳固土体中，利用土体自身的抗剪强度来平衡这种外力荷载，从而保证基坑开挖过程中支护结构的稳定安全。
旋喷搅拌加劲桩锚固技术打破了在软弱土层中不能施工锚杆禁区，同时也解决了锚杆在松软土施工中遇到管涌、缩径和渗流等问题。该基坑支护结构最大的技术的特点是就地取材、充分利用天然土体作为建筑材料，用少量水泥作为固结剂，配少量的刚性加筋体，形成水泥土复合锚固柱体结构。施工过程不会造成地面污染，施工操作简便。对于有特殊要求的工程，旋喷搅拌加劲桩中的加筋体可以回收，不会造成地下垃圾，也不会影响周边环境。
目前，该技术主要用于基坑边坡支护工程，并在上海、广州、江苏、天津和武汉等地得到广泛应用，特别是该支护技术适用于软弱土层中，解决了普通锚杆不能在软土中使用的难题，取得了良好的经济效益和社会效益。
2.3预应力鱼腹梁钢结构支撑技术
预应力鱼腹梁装配式钢支撑支护系统，是通过大量的工程研究和实践应用，基于预应力原理开发出一种先进的软土深基坑支护的内支撑结构——简称IPS（Innovative Support System）。 该系统实现了基坑支护结构技术的跨越式发展，不仅能显著改善地下工程的施工作业条件，而且大大减少了维护结构的安装、拆除、土方开挖及主体结构施工的造价及工期。
相对于传统支撑系统的脆性破坏模式，IPS支护结构的破坏模式为延性破坏，从而提高了支护结构的安全度。在基坑开挖工程中，IPS支护结构能针对可能产生的较大水土压力或突发的施工荷载，通过加装组件、施工预应力等措施，能确保支护结构的安全和控制周边土体的变形，从而有效的保护了周边的建筑物、道路和管线。为了实现对基坑侧壁水土压力和围护结构变形的有效监控，采用多功能监测警报系统，从而完全消除了基坑支护结构破坏的可能性。
IPS系统，通过在安装阶段施加预应力、挖土阶段的随时补加预应力和增设支护构件，能够方便而又迅速的提高支护系统的刚度和强度，从而有效地消除了临时增加的施工荷载作用、不良的地质条件等不利影响，大大提高了基坑支护系统在各种不利施工条件的适应能力。该支护结构的主要特点如下：
1）与传统内支撑支护系统相比，该支护系统的支护成本和施工成本降低30%以上（大大减少了立柱和支撑的数量）；
2）该支护系统安装、拆除、挖土及地下室施工工期缩短40%以上；
3）及时支护并施加预应力使基坑周边地层的沉降和水平位移控制在20mm以内；
4）支护系统的可靠性使基坑事故可以完全避免；
5）形成开阔的空间，使挖土、运土及地下室施工变得很方便；
6）极大地提高了支撑安装的效率。该支护系统构件全部重复使用，符合国家节能减排的产业政策。
通过在上海、江苏、浙江等地的应用，取得了来那个好的应用效果，与传统支护结构相比具有很强的市场竞争力。
3、结论
基坑支护方案繁多，应根据基坑的开挖深度、周边环境、地层性质，综合考虑支护结构的安全性、经济性和施工便利性，选取最优的支护形式。深基坑支護设计应严格把握安全、适用、经济的设计原则，及时对设计方案进行调整，把理论成果与实践经验相结合，这是深基坑支护成功的关键。
参考文献：
[1]陈建国，胡文发.《深基坑支护技术的现状及其应用前景》[J]城市道桥与防洪，2011，1
[2]李晓芳.《深基坑支护施工技术的应用与发展》[D]天津：天津大学，2008
[3]甄精莲，段仲源，贾瑞晨.《深基坑支护技术综述》[J]工业建筑，2006，36
[4]龚维明，童小东，缪林昌等.《地下结构工程》[M]南京：东南大学出版社，2004
【关键词】 基坑支护；SWM工法：旋喷搅拌加劲桩；预应力装配支撑
前言：
随着经济的发展，城市化步伐的加快，在用地愈发紧张的密集城市中心，改造开发大型地下空间已成为一种必然，诸如高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、地下道路、地下停车场、地下街道、地下商场、地下变电站、地下仓库、地下民防工事以及多种地下民用和公用设施等。地下空间开发规模越来越大，开挖深度也越来越深，尤其是城市民防空间的新要求和快速增加的停车位需求，对深基坑支护的需求日益旺盛。
1、深基坑支护技术的分类
深基坑工程在国外称为“Deep Excavation”，直译为“深开挖工程”，这比称之为“深基坑”更合适。为了设置建筑物的地下室需要开挖深基坑，所以深基坑开挖只是深开挖的一种类型。深开挖还包括为了埋设各种地下设施而必须进行的深层开挖。深基坑的衡量标准，国外有的把深度20ft（约6.1m）作为深基坑的界限。我国的施工及验收规范对深基坑未作明确的界定。
深基坑工程常处于城市中密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远胜于永久性的基础结构或上部结构，设计或施工稍有不妥，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。从另一方面讲，深基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据，但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变化，传统的设计方法难以事先设定或事后处理。
基坑支护包括两个主要的功能：一是挡土，二是止水。传统的施工方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统，其优点是材料可以回收，但却存在着诸多致命的弱点，比如支撑往往是在开挖之后施加的，拔出板樁时又会引起无法避免的土体进一步变形。目前工程所采用的支护结构型式多样，通常可分为桩（墙）式支护体系和重力式支护体系两大类；根据不同的工程类型和具体情况这两类又可派生出各种支护结构型式，且其分类方法也有多种。因为支护结构分挡土（挡水）及支撑拉结两部分，而挡土部分因地质水文情况不同又分透水部分及止水部分，其各部分采用的结构类型分类如下：
2、基坑支护的主要先进技术及其应用
2.1水泥土搅拌桩及SMW工法
水泥土搅拌桩是指利用一种特殊的搅拌头或钻头，在地基中钻进至一定深度后，喷出固化剂，使其沿着钻孔深度与地基土强行拌合而成的加固土桩体。固化剂通常采用水泥浆体或石灰浆体。
型钢水泥土搅拌墙，通常称为SMW工法（Soil Mixed Wall），是一种在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土隔水结构。这种结构充分发挥了水泥土混合体和型钢的力学特性，具有经济、工期短、隔水性强、对周围环境影响小等特点。型钢水泥土搅拌墙维护结构在地下室施工完成后，可以将H型钢从水泥土搅拌桩中拔出，达到回收和再次利用的目的，因此该工法与常规的维护形式相比不仅工期短，施工过程无污染，场地整洁干净、噪声小，而且可以节约社会资源，避免维护体在地下室施工完毕后永远遗留于地下，成为地下障碍物，在提倡建设节约型社会、实现可持续发展的今天，推广应用该技术更加具有现实意义。
早在20世纪80年代末，型钢水泥土搅拌墙曾引起了我国工程界的关注，20世纪80年代后期传至台湾地区。1998年至1999年，型钢水泥土搅拌墙在上海地区逐步推广应用。目前的三轴搅拌桩水泥土墙的施工深度均限制在30m以内。但随着基坑开挖深度的越来越深，对于大于30m以上的水泥土搅拌墙施工技术的需求将越来越多。
2.2旋喷搅拌加劲桩支护技术
旋喷搅拌加劲桩的形成过程是：利用旋喷钻机按一定角度（与水平方向夹角为15°-45°左右）在土体中成孔，孔径一般为300-1000mm，同时通过旋喷机向土体喷射高压水泥浆（按一定比例配合），使水泥浆与土体充分搅拌混合，形成水泥土锚固体；在成孔搅拌的同时，将加筋体（一般为Φ15.2钢绞线束）通过钻机钻头带入桩体中，当成桩桩体达到设计深度时，将螺旋钻杆退出，从而形成水泥土凝固体，即旋喷搅拌加劲桩。旋喷搅拌加劲桩一端与支护结构（地下连续墙、排桩和围檩构件）连接，另一端锚固在深层土体中，将支护结构承受的侧向荷载通过水泥土锚固体传递到稳固土体中，利用土体自身的抗剪强度来平衡这种外力荷载，从而保证基坑开挖过程中支护结构的稳定安全。
旋喷搅拌加劲桩锚固技术打破了在软弱土层中不能施工锚杆禁区，同时也解决了锚杆在松软土施工中遇到管涌、缩径和渗流等问题。该基坑支护结构最大的技术的特点是就地取材、充分利用天然土体作为建筑材料，用少量水泥作为固结剂，配少量的刚性加筋体，形成水泥土复合锚固柱体结构。施工过程不会造成地面污染，施工操作简便。对于有特殊要求的工程，旋喷搅拌加劲桩中的加筋体可以回收，不会造成地下垃圾，也不会影响周边环境。
目前，该技术主要用于基坑边坡支护工程，并在上海、广州、江苏、天津和武汉等地得到广泛应用，特别是该支护技术适用于软弱土层中，解决了普通锚杆不能在软土中使用的难题，取得了良好的经济效益和社会效益。
2.3预应力鱼腹梁钢结构支撑技术
预应力鱼腹梁装配式钢支撑支护系统，是通过大量的工程研究和实践应用，基于预应力原理开发出一种先进的软土深基坑支护的内支撑结构——简称IPS（Innovative Support System）。 该系统实现了基坑支护结构技术的跨越式发展，不仅能显著改善地下工程的施工作业条件，而且大大减少了维护结构的安装、拆除、土方开挖及主体结构施工的造价及工期。
相对于传统支撑系统的脆性破坏模式，IPS支护结构的破坏模式为延性破坏，从而提高了支护结构的安全度。在基坑开挖工程中，IPS支护结构能针对可能产生的较大水土压力或突发的施工荷载，通过加装组件、施工预应力等措施，能确保支护结构的安全和控制周边土体的变形，从而有效的保护了周边的建筑物、道路和管线。为了实现对基坑侧壁水土压力和围护结构变形的有效监控，采用多功能监测警报系统，从而完全消除了基坑支护结构破坏的可能性。
IPS系统，通过在安装阶段施加预应力、挖土阶段的随时补加预应力和增设支护构件，能够方便而又迅速的提高支护系统的刚度和强度，从而有效地消除了临时增加的施工荷载作用、不良的地质条件等不利影响，大大提高了基坑支护系统在各种不利施工条件的适应能力。该支护结构的主要特点如下：
1）与传统内支撑支护系统相比，该支护系统的支护成本和施工成本降低30%以上（大大减少了立柱和支撑的数量）；
2）该支护系统安装、拆除、挖土及地下室施工工期缩短40%以上；
3）及时支护并施加预应力使基坑周边地层的沉降和水平位移控制在20mm以内；
4）支护系统的可靠性使基坑事故可以完全避免；
5）形成开阔的空间，使挖土、运土及地下室施工变得很方便；
6）极大地提高了支撑安装的效率。该支护系统构件全部重复使用，符合国家节能减排的产业政策。
通过在上海、江苏、浙江等地的应用，取得了来那个好的应用效果，与传统支护结构相比具有很强的市场竞争力。
3、结论
基坑支护方案繁多，应根据基坑的开挖深度、周边环境、地层性质，综合考虑支护结构的安全性、经济性和施工便利性，选取最优的支护形式。深基坑支護设计应严格把握安全、适用、经济的设计原则，及时对设计方案进行调整，把理论成果与实践经验相结合，这是深基坑支护成功的关键。
参考文献：
[1]陈建国，胡文发.《深基坑支护技术的现状及其应用前景》[J]城市道桥与防洪，2011，1
[2]李晓芳.《深基坑支护施工技术的应用与发展》[D]天津：天津大学，2008
[3]甄精莲，段仲源，贾瑞晨.《深基坑支护技术综述》[J]工业建筑，2006，36
[4]龚维明，童小东，缪林昌等.《地下结构工程》[M]南京：东南大学出版社，2004