建筑工程深基坑支护结构选型原则与应用

何剑峰

（福建嘉基闽通建设有限公司，福建 福州 350500）

0 引言

基坑支护是指为保证地下结构施工及基坑周边环境安全，利用支挡、加固等多种结构加强基坑侧壁和周边环境保护，是保障基坑工程与施工人员安全的关键措施[1-3]。目前，我国建筑工程项目土建工程中深基坑工程越来越多，向着更大、更深的趋势发展，也因此出现了众多深基坑支护结构形式及相关的施工方式，在建筑工程施工中的影响也愈来愈大[4-6]。深基坑支护结构施工技术直接影响着基础设施工程的安全可靠性和耐久性，工程设计与施工人员对深基坑支护结构施工技术应有准确的掌握和灵活的应用。本文仅就建筑工程深基坑支护结构的类型和选型原则进行介绍，并以实际案例展示实战效果。

1 深基坑支护的常见类型

在建筑工程施工中，深基坑支护中的主要类型[7-10]有：地下连续墙支护、土钉墙支护、重力式挡墙支护、桩撑支护、地下连续墙加撑以及双排桩+锚杆或桩撑等。

（1）地下连续墙。地下连续墙是借助特殊的机械于地下空间建设的连续钢筋混凝土墙体，可发挥地下室侧墙及基坑挡土、截水及防渗过程中的临时作用。地下连续墙在诸多领域均得以广泛应用，可以用于软黏土层和砂土层的深基坑工程支护，具备较好的防潮防漏特性，起着截水、防渗、承重、挡水的作用，具有施工效率高、防水承重性能好、质量可靠、安全效益和经济效益明显等优势，但其施工过程中会产生废泥浆，处理起来比较麻烦。

（2）土钉墙。不同于被动式挡土维护结构，土钉墙是一种新型的主动支护结构，利用主动嵌固的方式，保证基坑安全、稳定，确保基坑开挖施工后边坡依然处于稳定状态。因为土钉墙容易随着边坡土体变形，因此土钉墙结构对土质的要求较高，可适用于软塑、可塑或坚硬的黏性土层基坑的支护。土钉墙适用的基坑深度有限，但也有应用于开挖深度10m 以上基坑支护的成功案例。土钉墙支护具有施工便捷快速、稳定可靠、可节省工期、造价较低等优点，但对于富水地层条件，应做好降排水工作，确保降水到位，才能施作土钉墙。

（3）喷锚支护或复合喷锚支护。喷锚支护或复合喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和基坑边坡形成共同作用的体系，防止岩土层松动、分离，适用于开挖深度不大（一般不超过6m）且坑壁土体自稳性能较好的基坑开挖支护。

（4）重力式挡墙。重力式挡墙主要应用于深度不足6m 的工程之中，同时，结构施工中也需要投入较高的成本。构成挡土墙的水泥桩主要由深层搅拌或高压旋喷方式构成，布置水泥土桩的过程中，可结合实际选择格构式，也可选择实腹式，从形状上划分，其主要可分为直线形、直线+扶壁和连拱形。

（5）排桩+长锚杆。双排桩是近年来得以广泛应用的支护模式，该支护模式主要借助前后两排桩、桩顶连梁和两排桩间的土体合力，控制深基坑边坡变形，保证结构稳定性。

（6）内支撑。内支撑是常用的深基坑侧向支护结构，是控制边坡侧向变形最有效的手段之一。基坑开挖深度较深且基坑呈狭长分布时，采用排桩+内支撑具有较好的经济性。内支撑支护的优点包括结构的刚度较大，可以有效抑制边坡的变形，对基坑周边的建（构）筑物有很好的保护作用，其不会对基坑外的部分产生负面影响。其在变形控制要求较高的基坑支护施工中应用较为广泛。但是，其也存在明显的不足：首先，内支撑结构是干扰土方开挖施工的主要因素，工期也会受到较大的影响；其次，立柱可能引发基础防水问题；再次，拆除支护的过程中，需结合实际采用换撑等处理措施，会提高工程造价。

（7）钢板桩。钢板桩是一种主动式挡土结构，钢板桩支护的优势尤为明显，该支护模式施工便捷，工程的工期不长，基坑施工结束且完成回填处理，便可拔出槽钢，槽钢也可多次利用，以此减少支护成本。但是，钢板桩支护也存在较为明显的缺陷，其无法实现挡水以及土中细小颗粒的功能，地下水处于高位时，也对降水和隔水提出了较高的要求，因此，该技术通常不用于地下水水位较高，且地下水储量较多的区域。除此之外，钢板桩支护不具备强大的抗弯能力，开挖中会产生较为显著的挠曲变形问题，其主要用于深度在4m 以内的结构当中。

（8）钻孔灌注桩。钻孔灌注桩以其特有的优势广泛地应用于路桥、市政、建筑等工程领域。就建筑工程中的基坑支护而言，钻孔灌注桩多应用于深度为7～10m 的基坑工程。钻孔灌注桩的工程适用性很好，可适用于砾石、砂土、黏性土等各种地层，施工过程对周围环境的影响也较小，施工工期短，工艺成熟，桩体成型后整体性较好。但钻孔灌注桩也存在应用缺陷，首先是成桩质量不好控制（桩体破损、桩身倾斜等），这直接影响着桩体工程性能；钻孔过程中也可能出现斜孔、塌孔、缩孔等成孔不合格现象，影响后续施工；同时，和地下连续墙类似，施工过程中会产生废泥浆，处理起来比较麻烦。

2 深基坑支护体系选型原则

在深基坑支护工程施工中，应根据选型原则和现场具体的土质土壤层条件，保证建筑工程施工中选择支护型式的合理性与适用性，使整个基坑达到安全、经济、快速的要求。深基坑支护围护系统的选择应根据基本的选型原则，策划设计经济有效、安全可靠的工程施工方案，确保深基坑开挖过程中附近工程的施工安全，减少工程施工周期。具体反映在以下几个方面：

（1）安全可靠原则，确保基坑施工及周围人员、工程、环境的安全；

（2）经济合理原则，应符合造价、工期以及环保等方面的经济技术要求；

（3）便于施工原则，具有施工的可行性与方便性；

（4）因地制宜原则，结合施工现场概况，选择满足工程施工要求的支护结构，妥善处理挡土止水问题。

3 深基坑支护选型应用案例

3.1 工程概况

某建筑工程基坑的开挖深度为15.80m，局部开挖深度达18.30m，占地面积也较大，近1000m2。基坑所在场地的地质条件差，地层岩性主要包括松散填土、淤泥质土、富水砂层，其中砂层透水性很好，且厚度较大，导致止降水难度较大。此外，基坑场地水文条件复杂，水量丰富且水压较大。该基坑周边环境也较复杂，基坑施工中，应最大限度规避对周围市政道路和地下市政、通信管线的负面影响。

3.2 竖向支护体系选型

基于深基坑支护体系选型原则，结合水文地质条件及工程具体要求，确定该深基坑较为适用的竖向支护体系为“地下连续墙”方案和“搅拌桩或旋喷桩+旋挖灌注桩”方案，根据两种方案的特点进行方案对比优选，具体对比如表1所示。

表1 竖向支护体系选型方案分析

通过表1 的对比分析，确定采用地下连续墙作为该深基坑工程的竖向支护结构，尽管地下连续墙的造价相对较高，但考虑到地下连续墙可作为地下室的侧墙结构，有利于降低支护总体造价，且地下连续墙的止水承重效果更好。因此，综合多方面考虑，该深基坑工程的竖向支护结构采用地下连续墙。

3.3 侧向支护体系选型

该深基坑工程侧向支护体系主要考虑预应力锚索方案和内支撑方案，基于深基坑支护体系选型原则，结合水文地质条件及工程具体要求，对两种侧向支护方案进行方案对比优选，具体对比如表2所示。

表2 侧向支护体系选型方案分析

由表2 可知，该深基坑工程侧向支护体系选择内支撑支护更为合理，对周边的环境影响较小；受力性能较好，安全性高，具有施工可行性且造价较低。

3.4 最终方案

以安全可靠、经济合理、便于施工、因地制宜为选型原则，综合考虑该深基坑工程具体施工条件和施工要求，确定该深基坑竖向支护结构采用地下连续墙，侧向支护体系选择内支撑，即采用“地下连续墙+两道钢筋混凝土内支撑”的基坑支护方案，可确保工程施工安全和施工质量。基坑支护示意图如图1所示。

图1 基坑支护平面图及剖面图

该深基坑工程采用“地下连续墙+两道钢筋混凝土内支撑”的基坑支护方案，施工过程安全，无事故发生。施工全程通过监测系统监测基坑的变形情况，监测数据显示基坑变形均在安全允许范围内，施工效果很好。施工结束后，基坑工程整体安全可靠，为建筑工程的高质量建设奠定了基础。

4 结束语

深基坑工程施工过程中支护结构的选择非常重要，是保障基坑工程与施工人员安全的重要手段。深基坑支护体系的选型也很重要，一旦不合理，则很容易造成安全事故，应从整体出发，遵循安全可靠、经济合理、便于施工、因地制宜的选型原则，推动深基坑工程的高质量建设。