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[摘 要]随着我国建筑高层的增加，根据构造及使用要求，基础埋深也随之不断增加，这样就出现了大量的深基坑工程，且城市基坑工程往往处于房屋和生命线工程的密集地区，很多情况下不允许采用比较经济的放坡开挖，而需要在人工支护条件下进行基坑开挖，为了保证基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全，应大力研究深基坑支护技术。
[关键词]深基坑；支护结构；计算方法
中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0158-01
一、深基坑工程的主要内容
1、岩土工程勘察与工程调查
确定岩土参数与地下水参数；测定邻近建筑物、周围地下埋设物（管道、电缆、光缆等）、城市道路等工程设施的工作现状，并对其随地层位移的限值作出分析。
2、支护结构设计
包括挡土墙围护结构（如连续墙、柱列式灌注桩挡墙）、支承体系（如内支撑、锚杆）以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合，需要考虑的主要依据有：当地经验，土体和地下水状况，四周环境安全所允许的地层变形限值，可提供的施工设施与施工场地，工期与造价等。
3、基坑开挖与支护的施工
包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。
4、地层位移预测与周边工程保护
地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化，也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值，应修改支护结构设计与施工方案，必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。
5、施工现场量测与监控
根据监测的数据和信息，必要时进行反馈设计，用信息化来指导下一步的施工。
二、 高层建筑基坑支护常用技术
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况下，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、支护结构计算方法
现有的基坑支护结构的内力变形计算的方法很多，如静力平衡法、等值梁法、连续介质有限元法以及弹性地基杆系有限元法等等。静力平衡法是最常用的方法，其要点是选择一定的入土深度以满足整体稳定，抗隆起和抗渗要求的前提下用经典土力学理论计算主动土压力和被动土压力，然后对重力式刚性挡墙验算其抗倾覆、抗滑移稳定性，安全系数沿用设计规范中对普通挡土墙的规定；或者计算柔性挡墙的内力，对墙身和支锚结构进行设计。这种方法对于普通挡土墙或开挖深度不深的钢板桩是比较成熟的。 但对深基坑，特别是软土中的深基坑支护结构设计就难以考虑更为复杂的条件和难以分析支护结构的整体性状。
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。
[关键词]深基坑；支护结构；计算方法
中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0158-01
一、深基坑工程的主要内容
1、岩土工程勘察与工程调查
确定岩土参数与地下水参数；测定邻近建筑物、周围地下埋设物（管道、电缆、光缆等）、城市道路等工程设施的工作现状，并对其随地层位移的限值作出分析。
2、支护结构设计
包括挡土墙围护结构（如连续墙、柱列式灌注桩挡墙）、支承体系（如内支撑、锚杆）以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合，需要考虑的主要依据有：当地经验，土体和地下水状况，四周环境安全所允许的地层变形限值，可提供的施工设施与施工场地，工期与造价等。
3、基坑开挖与支护的施工
包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。
4、地层位移预测与周边工程保护
地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化，也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值，应修改支护结构设计与施工方案，必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。
5、施工现场量测与监控
根据监测的数据和信息，必要时进行反馈设计，用信息化来指导下一步的施工。
二、 高层建筑基坑支护常用技术
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况下，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、支护结构计算方法
现有的基坑支护结构的内力变形计算的方法很多，如静力平衡法、等值梁法、连续介质有限元法以及弹性地基杆系有限元法等等。静力平衡法是最常用的方法，其要点是选择一定的入土深度以满足整体稳定，抗隆起和抗渗要求的前提下用经典土力学理论计算主动土压力和被动土压力，然后对重力式刚性挡墙验算其抗倾覆、抗滑移稳定性，安全系数沿用设计规范中对普通挡土墙的规定；或者计算柔性挡墙的内力，对墙身和支锚结构进行设计。这种方法对于普通挡土墙或开挖深度不深的钢板桩是比较成熟的。 但对深基坑，特别是软土中的深基坑支护结构设计就难以考虑更为复杂的条件和难以分析支护结构的整体性状。
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。