本站原创深基坑的支护,不仅要保证基坑内能正常安全作业,而且要防止基体及基坑外土体移动,保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行.
深基坑支护结构的型式.为适应不同的地质及环境条件,设计者针对不问的工程实际,往往会根据当地建筑材料、施工条件等设计出不同的结构型式.根据支护结构受力特点,考虑设计计算模式,在此将基坑支护结构主要分为三大类：悬臂式支护结构、重力式挡土墙结构、拱圈式支护结构.
一、 深基坑支护工程的结构型式
(一)悬臂式支护结构
悬臂式支护结构是利用基坑底面以下土体提供的土压力来维持支护体系的平衡的一种结构.它类似于悬臂梁,一般用于深度不太大的基坑支护工程,其主要结构型式有下列几种：
1.桩排支护结构
（1）稀疏桩排
当边坡土质较好,地下水位较低时,可利用土拱作用,以稀疏桩排支挡边坡.
（2）连续桩排
对于不能形成土拱作用的软土边坡,支护桩必须连续密排.
密排的钻孔桩可以互相搭接,或在桩身混凝土强度尚未形成时在相连桩之间做一根素混凝土和树根桩把钻孔桩排连接起来,从而形成一种既能挡土又能防渗的简易连续墙.
（3）双排桩
当土质软弱或开挖深度较大时,单排桩的横向刚度往往不能满足控制变形的要求.这时,可采用双排桩通过桩顶盖梁联成门式刚架式的整体,这种框架式桩排具有较大的侧向刚度,可以有效地限制边坡的侧向变形.
（4）组合人桩排
主桩与挡板组合：这实际上也是一种稀疏桩排支挡,只是桩距较大,利用挡板把桩间土的侧压力传递给主桩,同时起到一定的防渗作用.
主桩与水泥土拱组合：以水泥搅拌桩相互搭接组成平面拱代替挡板,把侧压力传递给主桩.这种支档具有较好的防渗效果,施工更方便,使用于更深的基坑.
桩排与水泥土防渗墙结合：在地下水位高的软土地区,防渗是保证基坑支护成功的重要一环.采用稀疏桩排（单排或双排）挡土,水泥搅拌桩排防渗的组合结构被证明是经济有效的一种支护型式.
2.地下连续墙
地下连续墙的优点是对周围的影响小、对地层条件适应性强、墙体长度可任意调节.它适用于各种深度的基坑开挖,即可将地下连续墙作为支护结构,又可作为主体结构,从而大大降低工程造价,还可采用逆作法施工,减少对环境和地面交通等的影响.地下连续墙作为支护结构,具有抗弯刚度、防渗性能和整体性能好等优点,开挖深度可达30m.目前用于支护的地下连续墙,已从单一的一字型发展出折板型和Ⅱ型等多种型式,以获得更大的侧向刚度.
(二)重力挡土墙结构
1.水泥搅拌桩加固法
水泥搅拌桩是软土加固的一种有效方法.其突出优点表现为：施工无环境污染（无噪声、无振动、无排污）、造价低廉及防渗性能好.
加固原理是：利用具有一定强度的水泥搅拌桩相互搭接组成结构体系,从而使边坡滑动棱体范围内的土体得以加固,保持边坡稳定.加固体按重力式挡土墙验算,当稳定性不足时可增加固体厚度和深度,直到满足稳定性.
2.高压旋喷桩加固法
高压旋喷桩也是加固软弱地基的方法,由于其水泥含量高,强度比水泥搅拌桩高得多,因此,加固边坡时其厚度可以较薄.当基坑为圆形时,可利用拱效应进一步减小加固厚度.
3.注浆加固法
其基本原理是：用气压、液压或电化学方法,把水泥浆或其它化学溶液注入土体孔隙中,改善地基土的物理学性质,达到加固土体和防渗的目的.
4.网状树根加固法
其原理是：使边坡破坏棱体范围内的土体于树根桩网构成一个桩土复合体,它具有良好的整体稳定性,足以抵御土压力、水压力和地面超载.
5.土钉支护,亦称插筋补墙法,也称之为挂网喷锚支护
土钉支护技术是通过边坡土体中插入一定数量抗拉强度较大,并具有一定刚度的插筋锚体,使之与土体形成复合土体.它以发挥土钉与土体相互作用形成复合土体的补强效应为基本特征,以土钉作为补墙的基本手段,与其它护坡技术相比,它不需要大型施工机械,几乎不需单独占用场地,而且具有施工简便,适用性广泛,费用低,可以竖直开挖等特点,因而在我国已大量使用并有广泛的应用前景.
（三）拱圈式支护结构
拱圈式支护结构充分利用了基坑的弧状及拱式结构受力特点,使以受弯距为主的支护结构由于拱式受力特征而改变为受压为主,大大改善了结构受力状态.其主要形式如下：
1.圆形拱圈支护
根据建筑物地下室为圆形或接近于圆形,支护结构可按地下室的轮廓近似地做成圆形结构.此时,支护结构主要承受压应力.
2.椭圆形支护结构
当基坑周边条件允许,且建筑物地下室接近于椭圆形时,支护结构可做成椭圆形结构.支护结构的受力状态根据椭圆形的长短轴比值而变化.长短轴比值越大,则在长轴方向上愈趋于悬臂式支护结构状态,反之长短轴比值越小,则愈类似于圆形受力状态.
3.曲线形支护结构
建筑物地下室往往上不规则的,其曲线形状无法满足理想圆形或椭圆形,但大多具有一定的曲线形状,或基坑周边条件允许做成某一曲线形状.这样,就可充分利用拱圈形的良好受力特性,将支护结构设计成主要承受应力的曲线支护结构.
在实际的建筑工程施工中,特别是对比较大型的建筑工程,深基坑支护并不是简单的采用某种单一的支护结构,而是多种支护结构的混合使用.以下所引用的两个例子,分别就使用单一支护结构和混合的支护结构进行说明.
二、工程实例
（一）工程概况
浙江日报新闻大楼是杭州市重点建设工程,占地面积约2600m2,总建筑面积32000m2,总高度104.0m,地上28层,地下2层,基础采用大直径钻孔灌注桩,基坑开挖深度一般为-7.3m最深处达8.0m大楼主体呈正方形,边长为29.7m框筒结构.
1. 地质及环境条件
该工程位于浙江日后大院内,拟建场地原为办公大楼,楼中间还有一个小池塘,地下障碍物较为复杂,场地地层自上而下依次为杂填土、粉土、淤泥质粘土.从地质报告上看,是典型的老城区地基,含有大量碎砖及深浅不一的条石.地下管线复杂,浅层地下水属潜水,静止水位约为1.15~1.20m,为防止土方开挖引起地基沉降,带来管线折断、房屋倾斜、开裂等一系列问题,施工须采取有效措施确保安全.
大楼东西两侧紧邻院内活水河道,河床底部浅于基坑底部,南侧是浙报交通主干道,北侧距编辑部大楼仅9.40m,为确保人员及车辆的安全通行,以及维护浙江这一枢纽新闻机构的清洁面貌,两侧道路均不可侵占.施工场地狭小,造成施工困难.
鉴于业主单位的行业特殊性,施工单位必须在最短的时间内抢出最成功的工程,因此,施工工期紧,施工质量要求相对较高.针对以上地质以及环境条件,选择一种合理、有效的支护方案显得尤为重要.
2.基坑支护结构设计
根据以上方案比较,该工程宜采用地下连续墙方案,用地下墙导板抓斗设备来对付杂填土层中的块石是最有效果的,一方面,它将减少不必要的费用开支,另一方面,最为重要的是它将大大缩短工期.
(二)工程概况
上海银都商城主楼为一幢集商业、娱乐、办公及高级公寓于一体的高级商住综合楼.建筑面积55491m2,地下2层,地上40层,建筑物高度156m.
本工程基坑支护在主楼区采用了无对撑体系的拱圈结构,以有利挖土和地下结构的施工,这在国内尚属首例.
1.地质及环境条件
银都商城建造在浦东新区张杨路北侧,基南、西侧均有新建大厦进入结构施工阶段,其唯一通道又因张杨路拓宽工程及路两侧的共同沟已进入封路施工高峰,这给工程的施工造成了极大的困难.更由于此工程基地标高为2.9m～3.5m,处于低洼地的底部,严重积水,而工程桩、支护桩考虑到环保条件限制,必须采用无震动、无挤土影响的钻孔灌注桩及水泥土拌桩,但钻孔灌注桩施工时产生的大量泥浆因出路严重受阻,更加大了施工的难度.
2.基坑支护结构设计
经过多次方案探讨比较,最后经专家认证,确定以钻孔灌注桩和深层搅拌桩复合坝体加混凝土环形圈梁的无对支撑体系作为本工程的支护方案
本工程支护系统的混凝土圈梁与钻孔桩的连接采用了上部斜拉,中间在钻孔桩内预留锚筋与圈梁锚固,下部以钢牛腿托柱等三种措施,使圈梁支撑立柱等三维梁单元与支护排桩组合成一个空间体系,挖土时把钻孔桩之间夹档内的土掏净,使圈梁混凝土能与钻孔桩更加密切地结合成整体.圈梁支撑的施工与土方开挖交叉进行,边挖土边凿出支护桩侧锚固盘和预埋弧形钢板并焊上承托圈梁的钢牛腿,再跟上圈梁底模及钢筋的绑扎,这样既缩短了工期,又能使圈梁支撑及时起作用,减少了支护体系的变形.
三、几点体会
大型工程开工前必须做好充分的调研工作,对周围环境条件与相邻工程之关系以及外界因素的发展趋势等等要有充分的了解,制订好相应的对策,以免被动.
深基坑支护工程是基础施工所必须的临时结构,深大基坑支护的施工造价与设计的合理紧密相关,合理的设计是影响整个工程施工的关键所在.由于地基图的不定性,周围环境条件的不同等,尤其是设计者的经验,往往是影响基坑设计合理的因素,不同的设计方案可能会使同一个支护工程花较少的费用而获得更安全的结果.
支护工程的施工必须按施工方案有计划的实施,且要求在施工中始终围绕一个“抢”字.无论在基坑开挖时,还是在地下室底板施工时,在加快施工进度同时确保维护系统的安全.