建筑工程深基坑支護結構選型原則與應用

何劍峰

（福建嘉基閩通建設有限公司，福建 福州 350500）

0 引言

基坑支護是指為保證地下結構施工及基坑周邊環境安全，利用支擋、加固等多種結構加強基坑側壁和周邊環境保護，是保障基坑工程與施工人員安全的關鍵措施[1-3]。目前，我國建筑工程項目土建工程中深基坑工程越來越多，向著更大、更深的趨勢發展，也因此出現了眾多深基坑支護結構形式及相關的施工方式，在建筑工程施工中的影響也愈來愈大[4-6]。深基坑支護結構施工技術直接影響著基礎設施工程的安全可靠性和耐久性，工程設計與施工人員對深基坑支護結構施工技術應有準確的掌握和靈活的應用。本文僅就建筑工程深基坑支護結構的類型和選型原則進行介紹，并以實際案例展示實戰效果。

1 深基坑支護的常見類型

在建筑工程施工中，深基坑支護中的主要類型[7-10]有：地下連續墻支護、土釘墻支護、重力式擋墻支護、樁撐支護、地下連續墻加撐以及雙排樁+錨桿或樁撐等。

（1）地下連續墻。地下連續墻是借助特殊的機械于地下空間建設的連續鋼筋混凝土墻體，可發揮地下室側墻及基坑擋土、截水及防滲過程中的臨時作用。地下連續墻在諸多領域均得以廣泛應用，可以用于軟黏土層和砂土層的深基坑工程支護，具備較好的防潮防漏特性，起著截水、防滲、承重、擋水的作用，具有施工效率高、防水承重性能好、質量可靠、安全效益和經濟效益明顯等優勢，但其施工過程中會產生廢泥漿，處理起來比較麻煩。

（2）土釘墻。不同于被動式擋土維護結構，土釘墻是一種新型的主動支護結構，利用主動嵌固的方式，保證基坑安全、穩定，確保基坑開挖施工后邊坡依然處于穩定狀態。因為土釘墻容易隨著邊坡土體變形，因此土釘墻結構對土質的要求較高，可適用于軟塑、可塑或堅硬的黏性土層基坑的支護。土釘墻適用的基坑深度有限，但也有應用于開挖深度10m 以上基坑支護的成功案例。土釘墻支護具有施工便捷快速、穩定可靠、可節省工期、造價較低等優點，但對于富水地層條件，應做好降排水工作，確保降水到位，才能施作土釘墻。

（3）噴錨支護或復合噴錨支護。噴錨支護或復合噴錨支護是使錨桿、混凝土噴層和基坑邊坡形成共同作用的體系，防止巖土層松動、分離，適用于開挖深度不大（一般不超過6m）且坑壁土體自穩性能較好的基坑開挖支護。

（4）重力式擋墻。重力式擋墻主要應用于深度不足6m 的工程之中，同時，結構施工中也需要投入較高的成本。構成擋土墻的水泥樁主要由深層攪拌或高壓旋噴方式構成，布置水泥土樁的過程中，可結合實際選擇格構式，也可選擇實腹式，從形狀上劃分，其主要可分為直線形、直線+扶壁和連拱形。

（5）排樁+長錨桿。雙排樁是近年來得以廣泛應用的支護模式，該支護模式主要借助前后兩排樁、樁頂連梁和兩排樁間的土體合力，控制深基坑邊坡變形，保證結構穩定性。

（6）內支撐。內支撐是常用的深基坑側向支護結構，是控制邊坡側向變形最有效的手段之一。基坑開挖深度較深且基坑呈狹長分布時，采用排樁+內支撐具有較好的經濟性。內支撐支護的優點包括結構的剛度較大，可以有效抑制邊坡的變形，對基坑周邊的建（構）筑物有很好的保護作用，其不會對基坑外的部分產生負面影響。其在變形控制要求較高的基坑支護施工中應用較為廣泛。但是，其也存在明顯的不足：首先，內支撐結構是干擾土方開挖施工的主要因素，工期也會受到較大的影響；其次，立柱可能引發基礎防水問題；再次，拆除支護的過程中，需結合實際采用換撐等處理措施，會提高工程造價。

（7）鋼板樁。鋼板樁是一種主動式擋土結構，鋼板樁支護的優勢尤為明顯，該支護模式施工便捷，工程的工期不長，基坑施工結束且完成回填處理，便可拔出槽鋼，槽鋼也可多次利用，以此減少支護成本。但是，鋼板樁支護也存在較為明顯的缺陷，其無法實現擋水以及土中細小顆粒的功能，地下水處于高位時，也對降水和隔水提出了較高的要求，因此，該技術通常不用于地下水水位較高，且地下水儲量較多的區域。除此之外，鋼板樁支護不具備強大的抗彎能力，開挖中會產生較為顯著的撓曲變形問題，其主要用于深度在4m 以內的結構當中。

（8）鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁以其特有的優勢廣泛地應用于路橋、市政、建筑等工程領域。就建筑工程中的基坑支護而言，鉆孔灌注樁多應用于深度為7～10m 的基坑工程。鉆孔灌注樁的工程適用性很好，可適用于礫石、砂土、黏性土等各種地層，施工過程對周圍環境的影響也較小，施工工期短，工藝成熟，樁體成型后整體性較好。但鉆孔灌注樁也存在應用缺陷，首先是成樁質量不好控制（樁體破損、樁身傾斜等），這直接影響著樁體工程性能；鉆孔過程中也可能出現斜孔、塌孔、縮孔等成孔不合格現象，影響后續施工；同時，和地下連續墻類似，施工過程中會產生廢泥漿，處理起來比較麻煩。

2 深基坑支護體系選型原則

在深基坑支護工程施工中，應根據選型原則和現場具體的土質土壤層條件，保證建筑工程施工中選擇支護型式的合理性與適用性，使整個基坑達到安全、經濟、快速的要求。深基坑支護圍護系統的選擇應根據基本的選型原則，策劃設計經濟有效、安全可靠的工程施工方案，確保深基坑開挖過程中附近工程的施工安全，減少工程施工周期。具體反映在以下幾個方面：

（1）安全可靠原則，確?；邮┕ぜ爸車藛T、工程、環境的安全；

（2）經濟合理原則，應符合造價、工期以及環保等方面的經濟技術要求；

（3）便于施工原則，具有施工的可行性與方便性；

（4）因地制宜原則，結合施工現場概況，選擇滿足工程施工要求的支護結構，妥善處理擋土止水問題。

3 深基坑支護選型應用案例

3.1 工程概況

某建筑工程基坑的開挖深度為15.80m，局部開挖深度達18.30m，占地面積也較大，近1000m2?；铀趫龅氐牡刭|條件差，地層巖性主要包括松散填土、淤泥質土、富水砂層，其中砂層透水性很好，且厚度較大，導致止降水難度較大。此外，基坑場地水文條件復雜，水量豐富且水壓較大。該基坑周邊環境也較復雜，基坑施工中，應最大限度規避對周圍市政道路和地下市政、通信管線的負面影響。

3.2 豎向支護體系選型

基于深基坑支護體系選型原則，結合水文地質條件及工程具體要求，確定該深基坑較為適用的豎向支護體系為“地下連續墻”方案和“攪拌樁或旋噴樁+旋挖灌注樁”方案，根據兩種方案的特點進行方案對比優選，具體對比如表1所示。

表1 豎向支護體系選型方案分析

通過表1 的對比分析，確定采用地下連續墻作為該深基坑工程的豎向支護結構，盡管地下連續墻的造價相對較高，但考慮到地下連續墻可作為地下室的側墻結構，有利于降低支護總體造價，且地下連續墻的止水承重效果更好。因此，綜合多方面考慮，該深基坑工程的豎向支護結構采用地下連續墻。

3.3 側向支護體系選型

該深基坑工程側向支護體系主要考慮預應力錨索方案和內支撐方案，基于深基坑支護體系選型原則，結合水文地質條件及工程具體要求，對兩種側向支護方案進行方案對比優選，具體對比如表2所示。

表2 側向支護體系選型方案分析

由表2 可知，該深基坑工程側向支護體系選擇內支撐支護更為合理，對周邊的環境影響較?。皇芰π阅茌^好，安全性高，具有施工可行性且造價較低。

3.4 最終方案

以安全可靠、經濟合理、便于施工、因地制宜為選型原則，綜合考慮該深基坑工程具體施工條件和施工要求，確定該深基坑豎向支護結構采用地下連續墻，側向支護體系選擇內支撐，即采用“地下連續墻+兩道鋼筋混凝土內支撐”的基坑支護方案，可確保工程施工安全和施工質量?；又ёo示意圖如圖1所示。

圖1 基坑支護平面圖及剖面圖

該深基坑工程采用“地下連續墻+兩道鋼筋混凝土內支撐”的基坑支護方案，施工過程安全，無事故發生。施工全程通過監測系統監測基坑的變形情況，監測數據顯示基坑變形均在安全允許范圍內，施工效果很好。施工結束后，基坑工程整體安全可靠，為建筑工程的高質量建設奠定了基礎。

4 結束語

深基坑工程施工過程中支護結構的選擇非常重要，是保障基坑工程與施工人員安全的重要手段。深基坑支護體系的選型也很重要，一旦不合理，則很容易造成安全事故，應從整體出發，遵循安全可靠、經濟合理、便于施工、因地制宜的選型原則，推動深基坑工程的高質量建設。