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【摘要】 本文介绍了深基坑施工方案的一种——钻孔灌注桩和钢筋混凝土内支撑联合支护结构形式，针对工程施工实际情况，从安全、经济、可行性方面对设计方案进行剖析。
【关键词】 深基坑内支撑联合支护结构体系设计方案施工工序
随着城市的飞速发展，为满足使用功能及人防要求，大型项目一般都有较深的地下室，基坑深度甚至达到10米以上。因而选择一个好的、合理的基坑支护方案至关重要，必须满足安全、经济、可行性三个基本要求，既要保证基坑本身的安全，也要考虑周边环境的安全。
每一个基坑支护方案都有它自己特定的环境和条件，只有适合这种特定的环境和条件下采用的某一种支护结构类型、支撑体系、防渗措施和环境保护方法才能是合理、经济、安全和可行的，所以选择基坑支护方案重要的是融会贯通，取其内涵，切不可生搬硬套。笔者作为施工单位参与了一综合楼工程的建设，通过切身的实践，对本工程的深基坑支护方案和施工过程进行分析，希望对以后类似工程的深基坑施工有所帮助。
一、工程概况
该工程东面为一办公大楼，北临沿山河，南、北两侧均是人流量较大的交通道路。工程主楼地上21层，地下2层（设有人防），建筑高度为82.6米，建筑面积25746平方米，其中地下室5006平方米。基坑底标高大面积为-10.800米和-9.500米，电梯井处为-14.100米，自然地坪相对标高为-0.700米，基坑开挖深度较大。
二、水文地质条件
1、根据地质勘察报告分析，该工程各岩土层的性质特征自上而下依次分述如下：
—1 杂填土：灰褐色，温~饱和，松散状，含瓦砾、碎石约40%~50%，局部含量较多，局部夹快石，最大粒径约10~12㎝。覆盖整个场地地表。
—2 素填土：灰褐，温~饱和，稍密状，含少量砖瓦瓦屑及有机质，局部分布。
—3 有机质填土：灰黑色，饱和，松软，含瓦砾砖屑约20%，多含有机腐蚀质。局部分布。
粉质粘土：灰黄、褐黄色，局部夹灰色，饱和，软塑状，含氧化铁质、云母碎屑、少量有机质及朽木。基本上全区分布。
③ 淤泥：灰色，饱和，流塑状，含有机腐植质，夹少量粉土薄层。全区分布。
④—1 粉质粘土：浅灰夹绿，饱和，流塑，局部为软塑，含云母屑、少量腐殖质。
④—2 粉质粘土：褐黄、浅青灰，饱和，可塑，含云母屑、氧化铁质、锰质、夹少量粉土薄层。
④—3 粉质粘土混砂：黄褐，饱和，可塑，含氧化铁、锰质、夹少量碎砾石。
④—4粘土：黄褐夹灰白色，饱和，可塑+~硬塑，含氧化铁质。
⑤—1 全风化熔结凝灰岩：砖红色夹淡黄、灰白色，湿，硬塑，岩芯呈柱状，岩性已基本风化或土状，结构模糊，手易掰断。
⑤—2 强风化熔结凝灰岩：黄褐，湿，略硬，岩芯呈柱状，岩性结构模糊，手易掰断，裂隙发育，锤击易碎，击声发闷。
⑤—3夹 中等风化流纹岩：紫红夹黄白，岩芯呈短柱状，裂隙发育，锤击易碎，击声清脆。
⑤—3 中等风化熔结凝灰岩：斑白色，岩芯呈短柱状，岩性结构松散清晰，风化裂隙发育，锤击难碎，击声清脆。
2、地下水及水质
该工程存在一层地下水，埋深较浅，当时在钻孔内测得其稳定水位约在地表下0.84~2.0米，属孔隙性潜水，该潜水的升降主要受大气降水补给和蒸发，地下水对混凝土不具有腐蚀性
三、支护方案的设计
该工程采用钻孔灌注桩和钢筋混凝土内支撑联合支护的结构形式，并在钻孔灌注桩后侧，打设一排深层水泥搅拌桩，作为防渗止水帷幕，深、浅坑交接处采用放坡开挖，其中，内支撑2道，支撑梁面标高分别为-2.500米和-6.800米。钻孔灌注桩直径为Φ600、Φ700和Φ800，中心间距1米，水泥搅拌桩直径为Φ700，桩间搭接200。内支撑竖向立柱桩采用Φ800钻孔灌注桩，上部采用井形钢板桩，所有构件混凝土强度等级均为C25。
四、设计原因分析
对于基坑开挖的围护方案来说，采用放坡开挖比较经济，那该工程为什么采用这种支护方案呢？我认为有以下几点原因：
水文地质因素
基坑底土质为粘性土，不透水层，可以同水泥搅拌桩止水帷幕组成良好的封闭式防渗系统；
周边环境因素
该工程东面为11层办公大楼，离基坑边只有12米，如采用土钉墙围护则必须放坡，而开挖的最深点位于东北角，如放坡，坡顶离已有办公楼距离太小，很可能对其造成危害，同时土钉墙支护结构过程中一般都配合有降水措施，距离太近，降水也会造成办公楼地下水位下降，导致建筑物沉降过大；
北临沿山河，离基坑边只有15米左右，采用放坡开挖且开挖后的基坑底标高比沿山河水位要低得多，坑边土体所受的水压力很大，同时靠近河流，地下水比较丰富，给降水造成困难，这一方面的因素使得采用其他方式的基坑支护方案非但不安全，也不经济。
西、南侧均为交通要道，且南面公路距基坑边只有5米左右，西面也只有10米左右，为保证其交通畅通，也不能采用放坡开挖。
总的来说，周边环境均为重要性建筑，且施工场地太小，基坑东、南、北三面距施工现场围墙都只有3米左右，西面10米左右，但建有现场办公室，6米宽，办公楼距离坑边也只有4米左右，综合考虑周遍环境因素，基坑开挖不能放坡。
经验因素
目前，采用这种基坑围护方案的比较多，经验及施工工艺已成熟，安全系数可以保证。
以上三个方面是该工程采取这种围护结构的重要因素。总体而言，这种形式实际工程中应用非常广泛，而地层的适应性强，施工质量容易保证，造价相对比较低，比较适合，无论在技术上还是在经济上都是合理的。
五、设计方案分析
该工程除了在基坑围护方案的选择上比较合理之外，围护方案的本身也是非常合理的。
一道支撑位置比较适当：第一道支撑面标高为-2.500米，在自然地坪下1.8米，压顶梁以上挖深比较浅，可以采取自然放坡解决，无需在基坑外侧进行降水。
采用两道水平支撑：因开挖深度较大，侧向土压力也大，而围护桩多为Φ600和Φ700，桩径偏小，截面抗弯有效高度不够，采用二道支撑可以改变桩身受力形式，改善受力状况，Mmax减小，比较安全。
平面支撑系统的布置：针对本工程的具体平面形状，采用对撑、角撑结合桁架的形式，以及它的平面布置都是比较合理的。
基坑中间留下较大的挖土空间，挖土施工方便
支撑杆受力明确，支撑竖向位置的确定对围护桩的内力及变形影响较大，设计确定了以下一些原则：
设置压顶梁并尽量降低了第一道支撑的标高，以使围护桩在不同情况的内力下，变形比较合理。并在支撑梁上设置了受力、位移监控点，对施工过程进行全过程监控。
支撑底面与基础底板之间留有足够的施工净空。
支撑与支撑之间留有足够的净空方便小型挖机挖土施工。
4、止水帷幕
深层水泥搅拌法工艺成熟，适应性强，水泥土质量易于保证，防渗效果良好，桩与桩之间搭接有效，同基坑底的不透水土层形成良好的止水帷幕圈。
六、施工工序
围护系统的完善与退出是同施工过程相结合的，工序如下：
围护桩、水泥搅拌桩施工完毕 第一层土方开挖 第一道支撑施工
第二层土方开挖 第二道支撑施工 第三层土方开挖 基础底板第二道支撑凿除±0.0楼板混凝土第一道支撑凿除地下室工程施工完毕土方回填
上面的工序中，在基础底板施工过程中完成第二道支撑的等效替换，在地下一层楼板混凝土施工完毕完成第一道支撑的等效替换。
★支撑替换做法：
第二道支撑底板基础边缘与四周围护桩并非紧挨，有40cm左右的空隙，基础底板不能与围护桩形成完整的受力体系，所以该工程用毛石混凝土将其填实，毛石混凝土强度等级同底板混凝土且先浇捣，當底板混凝土强度达到设计强度的80%后，将第二道支撑凿除，完成第二道支撑的替换。
第一道支撑沿围护桩周边，在地下一层楼板结构主梁（对应建筑轴线位置）处设置传力板带，传力板带混凝土强度等级同结构主梁，传力带与围护桩相交的主筋与围护桩主筋焊接，另一端按受拉钢筋要求锚入地下室外墙板，传力带顶面标高同地下一层楼面结构标高并一同浇捣，当混凝土达到设计强度的80%后，将楼板，梁底模拆除，再将第一道支撑凿除，完成第一道支撑的替换。
在土方开挖过程中除注意一般的土方开挖事项外，还应注意以下几点：
土方分三层开挖，每层挖到支撑梁顶面标高或底板垫层面标高上300mm，然后人工挖土，保证支撑梁的标高严格按设计要求；
在每道支撑梁的强度达到设计强度的80%后才能进行下一层的土方开挖；
支撑梁上严禁堆载，严禁挖机直接在支撑梁上作业，如施工道路需通过支撑梁时，必须将支撑梁的两侧土填高至支撑梁上200mm，并铺路基箱；
基坑内采取明沟、集水井排水；
必须在支撑替换的混凝土强度达到设计强度的80%以上才能将对应的支撑凿除。
七、结束语
在本工程整个地下室工程施工过程中，该工程的基坑围护系统都比较成功，没出现任何的不良现象，支撑梁受力也很理想，完全符合设计要求，可以说对于这个工程来说，基坑围护是相当成功的。
总之，深基坑施工必须做到安全、经济、可行。在满足安全、可行的前提下，要达到工程成本最低的目标，既要熟悉各种类型的支护结构的特点、适用条件，也要熟悉和正确使用那些有效的、经济的保护周边环境的成功经验和方法，因地制宜，对支护方案进行优化和筛选，并进行可行性分析，得出最优方案。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】 深基坑内支撑联合支护结构体系设计方案施工工序
随着城市的飞速发展，为满足使用功能及人防要求，大型项目一般都有较深的地下室，基坑深度甚至达到10米以上。因而选择一个好的、合理的基坑支护方案至关重要，必须满足安全、经济、可行性三个基本要求，既要保证基坑本身的安全，也要考虑周边环境的安全。
每一个基坑支护方案都有它自己特定的环境和条件，只有适合这种特定的环境和条件下采用的某一种支护结构类型、支撑体系、防渗措施和环境保护方法才能是合理、经济、安全和可行的，所以选择基坑支护方案重要的是融会贯通，取其内涵，切不可生搬硬套。笔者作为施工单位参与了一综合楼工程的建设，通过切身的实践，对本工程的深基坑支护方案和施工过程进行分析，希望对以后类似工程的深基坑施工有所帮助。
一、工程概况
该工程东面为一办公大楼，北临沿山河，南、北两侧均是人流量较大的交通道路。工程主楼地上21层，地下2层（设有人防），建筑高度为82.6米，建筑面积25746平方米，其中地下室5006平方米。基坑底标高大面积为-10.800米和-9.500米，电梯井处为-14.100米，自然地坪相对标高为-0.700米，基坑开挖深度较大。
二、水文地质条件
1、根据地质勘察报告分析，该工程各岩土层的性质特征自上而下依次分述如下：
—1 杂填土：灰褐色，温~饱和，松散状，含瓦砾、碎石约40%~50%，局部含量较多，局部夹快石，最大粒径约10~12㎝。覆盖整个场地地表。
—2 素填土：灰褐，温~饱和，稍密状，含少量砖瓦瓦屑及有机质，局部分布。
—3 有机质填土：灰黑色，饱和，松软，含瓦砾砖屑约20%，多含有机腐蚀质。局部分布。
粉质粘土：灰黄、褐黄色，局部夹灰色，饱和，软塑状，含氧化铁质、云母碎屑、少量有机质及朽木。基本上全区分布。
③ 淤泥：灰色，饱和，流塑状，含有机腐植质，夹少量粉土薄层。全区分布。
④—1 粉质粘土：浅灰夹绿，饱和，流塑，局部为软塑，含云母屑、少量腐殖质。
④—2 粉质粘土：褐黄、浅青灰，饱和，可塑，含云母屑、氧化铁质、锰质、夹少量粉土薄层。
④—3 粉质粘土混砂：黄褐，饱和，可塑，含氧化铁、锰质、夹少量碎砾石。
④—4粘土：黄褐夹灰白色，饱和，可塑+~硬塑，含氧化铁质。
⑤—1 全风化熔结凝灰岩：砖红色夹淡黄、灰白色，湿，硬塑，岩芯呈柱状，岩性已基本风化或土状，结构模糊，手易掰断。
⑤—2 强风化熔结凝灰岩：黄褐，湿，略硬，岩芯呈柱状，岩性结构模糊，手易掰断，裂隙发育，锤击易碎，击声发闷。
⑤—3夹 中等风化流纹岩：紫红夹黄白，岩芯呈短柱状，裂隙发育，锤击易碎，击声清脆。
⑤—3 中等风化熔结凝灰岩：斑白色，岩芯呈短柱状，岩性结构松散清晰，风化裂隙发育，锤击难碎，击声清脆。
2、地下水及水质
该工程存在一层地下水，埋深较浅，当时在钻孔内测得其稳定水位约在地表下0.84~2.0米，属孔隙性潜水，该潜水的升降主要受大气降水补给和蒸发，地下水对混凝土不具有腐蚀性
三、支护方案的设计
该工程采用钻孔灌注桩和钢筋混凝土内支撑联合支护的结构形式，并在钻孔灌注桩后侧，打设一排深层水泥搅拌桩，作为防渗止水帷幕，深、浅坑交接处采用放坡开挖，其中，内支撑2道，支撑梁面标高分别为-2.500米和-6.800米。钻孔灌注桩直径为Φ600、Φ700和Φ800，中心间距1米，水泥搅拌桩直径为Φ700，桩间搭接200。内支撑竖向立柱桩采用Φ800钻孔灌注桩，上部采用井形钢板桩，所有构件混凝土强度等级均为C25。
四、设计原因分析
对于基坑开挖的围护方案来说，采用放坡开挖比较经济，那该工程为什么采用这种支护方案呢？我认为有以下几点原因：
水文地质因素
基坑底土质为粘性土，不透水层，可以同水泥搅拌桩止水帷幕组成良好的封闭式防渗系统；
周边环境因素
该工程东面为11层办公大楼，离基坑边只有12米，如采用土钉墙围护则必须放坡，而开挖的最深点位于东北角，如放坡，坡顶离已有办公楼距离太小，很可能对其造成危害，同时土钉墙支护结构过程中一般都配合有降水措施，距离太近，降水也会造成办公楼地下水位下降，导致建筑物沉降过大；
北临沿山河，离基坑边只有15米左右，采用放坡开挖且开挖后的基坑底标高比沿山河水位要低得多，坑边土体所受的水压力很大，同时靠近河流，地下水比较丰富，给降水造成困难，这一方面的因素使得采用其他方式的基坑支护方案非但不安全，也不经济。
西、南侧均为交通要道，且南面公路距基坑边只有5米左右，西面也只有10米左右，为保证其交通畅通，也不能采用放坡开挖。
总的来说，周边环境均为重要性建筑，且施工场地太小，基坑东、南、北三面距施工现场围墙都只有3米左右，西面10米左右，但建有现场办公室，6米宽，办公楼距离坑边也只有4米左右，综合考虑周遍环境因素，基坑开挖不能放坡。
经验因素
目前，采用这种基坑围护方案的比较多，经验及施工工艺已成熟，安全系数可以保证。
以上三个方面是该工程采取这种围护结构的重要因素。总体而言，这种形式实际工程中应用非常广泛，而地层的适应性强，施工质量容易保证，造价相对比较低，比较适合，无论在技术上还是在经济上都是合理的。
五、设计方案分析
该工程除了在基坑围护方案的选择上比较合理之外，围护方案的本身也是非常合理的。
一道支撑位置比较适当：第一道支撑面标高为-2.500米，在自然地坪下1.8米，压顶梁以上挖深比较浅，可以采取自然放坡解决，无需在基坑外侧进行降水。
采用两道水平支撑：因开挖深度较大，侧向土压力也大，而围护桩多为Φ600和Φ700，桩径偏小，截面抗弯有效高度不够，采用二道支撑可以改变桩身受力形式，改善受力状况，Mmax减小，比较安全。
平面支撑系统的布置：针对本工程的具体平面形状，采用对撑、角撑结合桁架的形式，以及它的平面布置都是比较合理的。
基坑中间留下较大的挖土空间，挖土施工方便
支撑杆受力明确，支撑竖向位置的确定对围护桩的内力及变形影响较大，设计确定了以下一些原则：
设置压顶梁并尽量降低了第一道支撑的标高，以使围护桩在不同情况的内力下，变形比较合理。并在支撑梁上设置了受力、位移监控点，对施工过程进行全过程监控。
支撑底面与基础底板之间留有足够的施工净空。
支撑与支撑之间留有足够的净空方便小型挖机挖土施工。
4、止水帷幕
深层水泥搅拌法工艺成熟，适应性强，水泥土质量易于保证，防渗效果良好，桩与桩之间搭接有效，同基坑底的不透水土层形成良好的止水帷幕圈。
六、施工工序
围护系统的完善与退出是同施工过程相结合的，工序如下：
围护桩、水泥搅拌桩施工完毕 第一层土方开挖 第一道支撑施工
第二层土方开挖 第二道支撑施工 第三层土方开挖 基础底板第二道支撑凿除±0.0楼板混凝土第一道支撑凿除地下室工程施工完毕土方回填
上面的工序中，在基础底板施工过程中完成第二道支撑的等效替换，在地下一层楼板混凝土施工完毕完成第一道支撑的等效替换。
★支撑替换做法：
第二道支撑底板基础边缘与四周围护桩并非紧挨，有40cm左右的空隙，基础底板不能与围护桩形成完整的受力体系，所以该工程用毛石混凝土将其填实，毛石混凝土强度等级同底板混凝土且先浇捣，當底板混凝土强度达到设计强度的80%后，将第二道支撑凿除，完成第二道支撑的替换。
第一道支撑沿围护桩周边，在地下一层楼板结构主梁（对应建筑轴线位置）处设置传力板带，传力板带混凝土强度等级同结构主梁，传力带与围护桩相交的主筋与围护桩主筋焊接，另一端按受拉钢筋要求锚入地下室外墙板，传力带顶面标高同地下一层楼面结构标高并一同浇捣，当混凝土达到设计强度的80%后，将楼板，梁底模拆除，再将第一道支撑凿除，完成第一道支撑的替换。
在土方开挖过程中除注意一般的土方开挖事项外，还应注意以下几点：
土方分三层开挖，每层挖到支撑梁顶面标高或底板垫层面标高上300mm，然后人工挖土，保证支撑梁的标高严格按设计要求；
在每道支撑梁的强度达到设计强度的80%后才能进行下一层的土方开挖；
支撑梁上严禁堆载，严禁挖机直接在支撑梁上作业，如施工道路需通过支撑梁时，必须将支撑梁的两侧土填高至支撑梁上200mm，并铺路基箱；
基坑内采取明沟、集水井排水；
必须在支撑替换的混凝土强度达到设计强度的80%以上才能将对应的支撑凿除。
七、结束语
在本工程整个地下室工程施工过程中，该工程的基坑围护系统都比较成功，没出现任何的不良现象，支撑梁受力也很理想，完全符合设计要求，可以说对于这个工程来说，基坑围护是相当成功的。
总之，深基坑施工必须做到安全、经济、可行。在满足安全、可行的前提下，要达到工程成本最低的目标，既要熟悉各种类型的支护结构的特点、适用条件，也要熟悉和正确使用那些有效的、经济的保护周边环境的成功经验和方法，因地制宜，对支护方案进行优化和筛选，并进行可行性分析，得出最优方案。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。