汕头市达濠建筑总公司
摘要：随着近年粤东经济的高峰速发展，高层建筑越来越多，对地下室空间有很高的要求，因此地下室层数也越来越多，两层甚至三层已经比比皆是，但由于粤东地区多是冲积平原和海蚀地貌以及港湾和岛屿的分布。地质松软承载力不足，对开挖深基坑非常不利。因此选择合适的深基坑支护方式，对施工安全，降低工程造价起重大作用，具体施工中选择哪一种支护方式工程技术人员一定要认真分析、谨慎选型。
关键词：深基坑；支护；选型
通常基坑挖深7m以上被定为深基坑。基坑支护结构由两部分组成（起挡土、止水作用的围护墙（桩）结构，和承担土压力的支撑、锚杆、深入土层钻孔桩等组成受力体系）。
支护结构按受力不同分为(A)边坡稳定式结构; (B)重力式支护结构;(C)重力式支护结构。非重力式支护结构按又可分为：(A)锚杆式支护结构(B)悬臂式支护结构;(C)内撑式支护结构。随着高层建筑基坑深度的增加，基坑施工的技术难度和工程费用急剧提高。
本文介绍几种粤东地区常见的深基坑支护新技术，分析它们的优缺点，供设计施工选型时参考，以促进工程基坑支护技术进一步发展和完善。
一、水泥土重力挡土墙
水泥土重力式挡土墙是指（1）以水泥系材料（一般采用普通硅酸盐水泥或者矿渣水泥）为固化剂；（2）通过搅拌机械采用喷浆施工工艺将固化剂和地基土强行搅拌，（3）最终形成连续搭接有一定厚度（自重）和嵌固深度的水泥土；（4）以承受墙后水、土压力的一种挡土结构。
水泥土重力式围护墙是无支撑自立式挡土墙，依靠墙体自重、墙底摩阻力和墙前基坑开挖 面以下土体的被动土压力稳定墙体，以满足围护墙的整体稳定、抗倾稳定、抗滑稳定和控制墙体变形等要求。水泥土重力式围护墙可近似看作软土地基中的刚性墙体，其变形主要表现为墙体水平平 移、墙顶前倾、墙底前滑以及几种变形的叠加等。
以大部分重力式支护采用深层搅拌桩施工工艺为例，其主要优点：（1），工艺流程简单，施工案例丰富，（2）施工时噪音小，污染小，施工工序少；（3）重力式挡墙，不需设置内支撑也不需要设置外锚杆，不影响坑内施工，能尽量缩短工期;（4）由于采用水泥搅拌工艺，水泥土防水性能非常好，因此具有挡土墙兼止水围幕的双重效果；（4）其造价低，（5）相比悬臂式和锚杆式支护，其对基坑土土质无特别要示，合适在软土地区使用，为大面积基坑支护工程带来较好的经济效益。
二、悬臂式支护
悬臂式支护结构不设置内支撑，也不设置外描杆，一般它的长度是基坑的深度的二倍，超过部分插入基坑坑底的土层，以获得悬臂力，同时依靠自身的抗弯强度来保持整个结构的稳定性，显而易见其优点是：结构简单，施工方便，占用施工场地小，对坑内施工影响小。特点是：防水性能较弱，一般需在其外侧设置一层深层搅拌桩，开挖深度对其受力影响巨大，易产生比较大的变形，对周围构筑物产生一定影响。
悬臂式支护结构一般采用沿地下外墙连续打钻孔灌注桩围护，钻孔灌注桩一般是带形排列，间隔设置，它主要起抵抗土压力作用，但止水作用不大，在地下水位不高、土质较好地区比较常用。当工程位置地下水位较高，应另设挡水措施。挡水帷幕多采用1米以上厚度的水泥土搅拌桩。悬臂式结构不宜大于 8m。通过计算确定桩径和配筋，通常桩径为 600-1000mm。如果受施工场地限制，可考虑在钻孔灌筑桩中套打搅拌桩。减少对施工场地的占用。
三、有内支撑的灌注桩挡土结构
内支撑式支护是由挡土结构和内支撑系统两个部分组成，基坑侧土的土压力和水压力首先是由挡土结构来承担，然后这两部分侧向压力通过挡土结构来传递给内支撑，是当前深基坑支护比较常见的一种支护方式。支撑结构的布置形式由水平支撑体系和竖向承载系统两部分组成。
1）支撑结构可采用钢支撑；
优点：自重轻、安装和拆除方便、安装速度快、环保、绿色能够重复利用。相比混凝土不需养护，安装后即时发挥支撑作用，加快施工进度减少基坑位移的时间效应，是一种十分有效的支撑方式。
缺点：钢支撑节点构造和安装工艺相对混凝土结构还是比较复杂，施工质量和水平要求较高。适用于平面形状简单比如：对撑、角撑等的基坑支护。
2）支撑结构多采用钢筋混凝土支撑；
优点：现场灌注，结构灵活，刚度非常大（相比于钢支撑），一次成型，没有接头整体性好，对基坑的形状没有特殊要求，相比钢支撑节点不会松动进而引起基坑位移，施工质量容易得到保证。
缺点：混凝土结构需要现场制作，养护时间又比较长，拆除工程量大，支撑材料不能重复利用。
3）支撑结构可采用钢支撑与钢筋混凝土支撑的组合；
四、双排桩支护结构
近年来依托粤东城市群的快速发展，最近几年，双排桩支护技术这种占地小的支护结构得到很快发展（最近已有工程采用多达四排桩支护的）。其主要原因是粤东城市群高速发展，建筑物越来越密，施工场地越来越多的工程施工受到场地条件的限制。
双排桩是一类种空间组合桩支护结构，由前后两排平行的钢筋混凝土钻孔桩、前后桩连系梁以及压顶梁组成的空间体系。和桩锚杆支护、内支撑支护比较，双排桩有更高的强度和整体刚度，而且占地面积小。此外，双排桩可随施工现场环境灵活运用，按工程需要进行布置，通常布置如下图所示。主要形式的区别在于前后两排桩相对桩间距变化和前后排桩联系梁形式的区别。
（1）双排桩支护结构比较适合施工场地限制作，同时对基坑侧向变形要求比较高的工程，它使由于场地和土质限制而不能使用描杆的工程，能很好地解决基坑变形大的问题，减少位移，保证安全。有时设计人员会同时采用双排桩与锚杆组合。多个工程实例表明，双排桩和锚杆组合的支护结构在深基坑的支护工程实践中，效果非常好。是一种适应比较深、侧向变形要求非常高的基坑的一种有效支护结构形式。
（2）双排桩中桩间土和桩一起组成挡土结构，发挥类似重力式挡土的受力形式，土压力一般只考虑外部土体。后排桩桩后土压力既可通过联系梁使前排桩受到推力，又可通过桩间土体将侧压力传递到前排桩。
（3）实测数据表明，双排桩类似于刚性围护结构，即使有连系梁约束，桩身最大变形仍发生在桩顶。
五、逆作法技术新应用
（一）原理与工艺
逆作法施工技术打破一直以来从下而上施工的传统，地下结构变成自上往下逐层施工。其施工顺序为：
A）首先沿地下室外侧四周设置连续墙或排桩，把它作为地下室外墙挡模板和基坑的围护结构，同时在地下室内部打支撑桩，支撑桩的主要作用是逆作法施工过程中承载上部结构的竖向承重系统，B）然后从上向下挖土，每挖一层浇筑一层地下室梁板结构，当达到规定强度后，作为围护结构的水平支撑，符合继续往下施工的安全要求。C）由于地下室顶板最先施工，所以上部结构可以同时逐层向上进行地上结构的施工，为加快工期创造了条件。
（二）工艺特点与优缺点
（1）以地下室顶板为界，地下基础结构和上部结构可以同时平行作业，对于超过三层地下室的工程可节省工期大约20-30%。（2）受力合理，安全度高，围护结构变形小，对相邻构筑物影响小。（3）地下室施工过程变户外为户内，受天气影响很小，特别适合在多雨季节施工。（4）由于挡墙墙结构受力较小，占用施工平面小，因此能更好地利用地下空间，扩大地下室建筑面积。（5）利用永久性楼层结构平面作为挡土结构内支撑，一般不需再搭设临时性的水平支撑系统，这样减少了设置专门支撑系统，节约了施工成本。（6）因为开挖和施工的同时进行，逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了基坑内地基回弹量。（7）首层平板结构最先完成，利用它作为内支撑。我们可以认为楼板的平面刚度无限大，其变形值相对围护的要求来讲几乎可以忽略不计。从根本上解决支护结构的侧向变形，因此周围环境也不会因变形过大而导致危险，比如：路面沉陷、基础下沉等问题，保证了周围建筑物的安全。
（三）存在的一些不足
A)由于楼板位置决定了内支撑的位置，而楼板的标高是不能随意调整的，因此当地下室层高较高时，由地下室各楼层板组成的内支撑间距有可能满足不了力学要求，这时可能需另加设支撑或加大围护墙的截面尺寸。 B)挖土时顶部楼板已经封闭，只有少量楼板不封闭作为土方吊装口，而且还分布有中间支承柱和降水用井点管，施工效率有所下降。C) 小型、灵活、高效的小型挖土机械在当前建筑设备市场上还比较少,造成了挖土难度较大。但这些技术问题相信很快会得到解决。
六、结束语：
随着越来越多的大型深基坑出现，其支护方案的选择与优化，不仅事关工程经济效益，还关系到社会效益，在保证工程安全的前提下，节约工程造价，加快工程进度，因此应其给予高度的重视。在进行支护方案选择时，必须要因地制宜，从具体情况出发，使选择的支护方案达到最优化。
论文作者:江洁琼
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月上
论文发表时间:2017/6/6
标签：结构论文; 基坑论文; 地下室论文; 粤东论文; 重力论文; 工程论文; 悬臂论文; 《建筑学研究前沿》2017年2月上论文;