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摘要：近年来一些深基坑支护设计与施工，概述了较成熟的深基坑支护类型及适应范围，简述了深基坑设计理论及其存在的一些问题，对深基坑支护工程今后的技术应用进行了探讨，以期进一步完善深基坑支护技术。
关键词：高层建筑；深基坑支護；技术探讨
一、工程背景资料
某栋商业大厦地上20层，地下2层，总高度78m，建筑面积约60590m2。该工程的外形为矩形，尺寸为68.5m×40.2m，占地面积约2500m2。该工程的上部结构采用框架剪力墙结构，基础大部分采用筏板基础，同时配合框架基础和条形基础。基础拟建在天然地基上，根据工程设计，基础开挖至地面以下7.2m。该工程以粉质枯土为天然地基持力层，场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为1类，抗震设计类别为丙类，为建筑抗震一般地段。
本次基坑支护方案比选的原则为首先根据地层、开挖深度、周边环境的不同，详细地对基坑支护分段，然后对每一段按由简单到复杂、由低价到高价的先后顺序进行试算、比较，同时兼顾工期及其它工程条件，在经过计算、比较分析后，本工程支护结构拟采用土钉墙复合体的支护体系。
基坑支护有效深度为4.75m；基坑的支护型式设计一种支护断面分四层支护，坡度为1：0.1：第一层20L=6000mm@1200mm、第二层20L=5000mm@1200mm、第三层20L=4000mm@1200mm、第四层20L=3000mm@1200mm。混凝土面层设计要求为钢筋网片采用HRB235钢筋，间距200mm，喷射混凝土面层均为l00mm厚C20细石混凝土夹钢筋网片。
二、基坑支护的设计
基坑支护体设计要根据实际施工需求，结合基坑侧壁安全等级及重要性系数科学严谨的制定设计方案，应充分做到以下几点：
（1）充分利用新技术、新理念，具体事物具体分析，不要生搬硬套传统的设计理念。在现今的深基坑支护结构的设计领域，还没有公认的、权威的的计算公式，基本上都是摸着石头过河。深基坑支护结构的设计要区别其他设计领域，要改变传统观念，利用施工监测反馈动的态信息指引设计体系。
（2）重视支护结构理论和材料的试验研究，实践是检验真理的唯一标准。正确的理论必须建立在大量试验研究的基础之上。在深基坑支护结构的实验方面，我国与发达国家有较大距离，还有大量的路要走。不过，我国由于经济的飞速发展，大量高层超高层建筑拔地而起，所以积累了拥有大量的第一手施工数据，但缺少科学的测试数据，无法形成理论，我们以后一定要重视。
（3）勇于创新，设计支护结构时，开拓思路，多进行新的尝试。在施工中深基坑支护结构各元素往往是相互结合的，各结构相互结合，这就要求我们从全局出发，寻求新的设计思路，探索更好的计算方法。
三、深基坑支护工程施工
基坑支护施工要综合考虑工程所在地的地理条件、工程类型、基坑开挖规模、周边环境、支护结构等因素。基坑支护施工要注重支护结构的稳定，坑体变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。控制的关键是基坑的稳定性、地面变形及地下水的控制，并要根据实际情况适时地调整方案。在进行深基坑支护的设计和施工时应注意以下几点。
3.1随着人们环保意识的加强，支护体施工时，要尽量减少支护工程施工产生的环境污染
3.2施工场地周围建筑物和地下管线往往限制了基坑的施工，施工时要充分考虑工程对周围设施的影响，尽量不要影响这些设施的正常运转，尽可能把影响降低。
3.3合理安排施工流程，使施工在有限场地和时间内运转顺畅。人员、工序调度要高效。
四、深基坑支护的土压力
4.1土强度指标的选择
土的抗剪强度指标C，与土的固结度有密切的关系，土的固结过程就是土中孔隙水压力的消散过程，对于同一种土，在不同排水条件下进行试验，可以得出不同的抗剪指标C和，故试验条件的选取应尽可能反映地基土的实际工作状态。在基坑支护设计中应采用三轴试验的指标，才能保证选取参数值的客观性和准确性。对于黏性土，计算围护结构背后由自重应力而产生的主动土压力采用三轴试验的固结不排水剪的指标与实际工作状态较致，但由地面临时荷载而产生的土压力，通常采用三轴不排水剪指标较合理。特别对于软黏性土，最好采用现场十字板的原位测试方法确定c和妒，因为室内试验的扰动影响太明显，强度指标偏低，使设计过于保守。计算基坑内被动土压力时，一般宜采用三轴固结不排水剪。对于砂土，由于排水固结迅速，对于任何情况，均可采用排水剪指标，或采用固结不排水剪经孔隙水压力修正后的c，值来计算土压力。
4.2土压力计算理论及方法
1）试验结果证实了太沙基理论的定性结论，土压力大小取决于位移的大小和位移方向；2）实测结果表明，当变形小于5%H（H为开挖深度）时，被动土压力仍然能得到充分发挥，所以说，对于深基坑工程的实际变形情况而言，套用一些经验的位移指标来判断墙前土体是否达到被动极限状态，是有局限性的；3）在黏性土上的许多基坑支护工程，护坡桩钢筋强度未完全发挥，实际钢筋应力还低于钢筋的设计强度，造成很大浪费，而造成钢筋应力低的原因主要是计算土压力大于实际土压力。实验还表明，把基坑支护结构视为平面不合理，因为基坑工程的“角效应”即土压力的空间效应，对墙体位移有明显的抑制作用。利用这种空间效应可以在两边折减桩数或减少配筋量。
4.3水土压力的合算与分算
按照有效应力原理，可知“土、水压力分算”比“土、水压力合算”概念要清楚。但由于要测得有效应力强度指标，一般试验难以做好，而且水、土压力合算法在一些软黏土地区的临时性开挖工程中土压力计算值与实测值较为符合。
土在有水作用时，墙后土压力主要是水、土压力共同作用的结果，在未搞清水、土耦合效应的前提下，水、土压力合算是一个包含一定的实践经验的综合方法，对工程实践来说是有利的。为搞清墙后土体在水、土共同作用下的破坏机理，进行水、土压力分算，是符合系统科学原理的方法。
五、支护结构计算方法
5.1静力平衡法
静力平衡法亦称自由端支承法，该法假定围护结构是刚性的，并可绕支撑点转动。围护结构的前侧产生被动土压力，后侧产生主动土压力。静力平衡法适用于围护结构的入土深度不太深即底端非嵌固的情况，此时围护结构由于土压力的作用而达到极限平衡状态。利用墙前后土压力的极限平衡条件来求插入深度、结构内力等。
5.2等值梁法
单支撑（锚拉）埋深板桩计算，将其视为上端简支、下端固定支承，变形曲线有一反弯点，一般认为该点弯矩值为零，于是可把挡土结构划分为两段假想梁，上部为简支，下部为一次超静定结构，其弯矩图不变，该法称为等值梁法。实践表明，等值梁法计算板桩是偏于安全的，实际设计计算常将最大弯矩予以折减，折减经验系数为0.6～0.8，一般取0.74。等值梁法基于极限平衡状态理论，假定支挡结构前后受极限状态的主被动土压力作用，不能反映支挡结构的变形情况，亦即无法预先估计开挖对周围建筑物的影响，故一般仅作支护体系内力计算的校核方法之一。
5.3弹性地基梁的m法
基坑工程弹性地基梁法取单位宽度的挡墙作为竖直放置的弹性地基梁，支撑简化为与截面面积、弹性模量和计算长度等有关的二力杆弹簧。弹性地基梁法中土对支挡结构的抗力（地基反力）用土弹簧模拟，地基反力的大小与挡墙的变形有关，即地基反力由水平地基反力系数同该深度挡墙变形的乘积确定。即f=mzy，其中，.f为土对支挡结构的水平地基反力，kN/m2；为比例系数，kN/m4；为计算深度，m；为计算点处挡墙的水平位移m。弹性地基梁的m法优点是考虑了支护结构与土体的变形协调。工程实践表明，在软土中的悬臂桩支护计算采用m法，计算位移与实测位移有很大差异，实测位移是计算值的好几倍。这说明桩后土体变形已不再属于弹性范围。另外，m法无法直接确定支护结构的插入深度，通常假定试算有很大的随意性，有时桩底落在软弱土层中，还需经验来修正。
六、结语
良好的基坑支护施工技术，是整个工程施工顺利的前提与保证，是整个庞大工程的重要开端。因此，加强对建筑深基坑施工技术的认识与研究意义重大。
关键词：高层建筑；深基坑支護；技术探讨
一、工程背景资料
某栋商业大厦地上20层，地下2层，总高度78m，建筑面积约60590m2。该工程的外形为矩形，尺寸为68.5m×40.2m，占地面积约2500m2。该工程的上部结构采用框架剪力墙结构，基础大部分采用筏板基础，同时配合框架基础和条形基础。基础拟建在天然地基上，根据工程设计，基础开挖至地面以下7.2m。该工程以粉质枯土为天然地基持力层，场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为1类，抗震设计类别为丙类，为建筑抗震一般地段。
本次基坑支护方案比选的原则为首先根据地层、开挖深度、周边环境的不同，详细地对基坑支护分段，然后对每一段按由简单到复杂、由低价到高价的先后顺序进行试算、比较，同时兼顾工期及其它工程条件，在经过计算、比较分析后，本工程支护结构拟采用土钉墙复合体的支护体系。
基坑支护有效深度为4.75m；基坑的支护型式设计一种支护断面分四层支护，坡度为1：0.1：第一层20L=6000mm@1200mm、第二层20L=5000mm@1200mm、第三层20L=4000mm@1200mm、第四层20L=3000mm@1200mm。混凝土面层设计要求为钢筋网片采用HRB235钢筋，间距200mm，喷射混凝土面层均为l00mm厚C20细石混凝土夹钢筋网片。
二、基坑支护的设计
基坑支护体设计要根据实际施工需求，结合基坑侧壁安全等级及重要性系数科学严谨的制定设计方案，应充分做到以下几点：
（1）充分利用新技术、新理念，具体事物具体分析，不要生搬硬套传统的设计理念。在现今的深基坑支护结构的设计领域，还没有公认的、权威的的计算公式，基本上都是摸着石头过河。深基坑支护结构的设计要区别其他设计领域，要改变传统观念，利用施工监测反馈动的态信息指引设计体系。
（2）重视支护结构理论和材料的试验研究，实践是检验真理的唯一标准。正确的理论必须建立在大量试验研究的基础之上。在深基坑支护结构的实验方面，我国与发达国家有较大距离，还有大量的路要走。不过，我国由于经济的飞速发展，大量高层超高层建筑拔地而起，所以积累了拥有大量的第一手施工数据，但缺少科学的测试数据，无法形成理论，我们以后一定要重视。
（3）勇于创新，设计支护结构时，开拓思路，多进行新的尝试。在施工中深基坑支护结构各元素往往是相互结合的，各结构相互结合，这就要求我们从全局出发，寻求新的设计思路，探索更好的计算方法。
三、深基坑支护工程施工
基坑支护施工要综合考虑工程所在地的地理条件、工程类型、基坑开挖规模、周边环境、支护结构等因素。基坑支护施工要注重支护结构的稳定，坑体变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。控制的关键是基坑的稳定性、地面变形及地下水的控制，并要根据实际情况适时地调整方案。在进行深基坑支护的设计和施工时应注意以下几点。
3.1随着人们环保意识的加强，支护体施工时，要尽量减少支护工程施工产生的环境污染
3.2施工场地周围建筑物和地下管线往往限制了基坑的施工，施工时要充分考虑工程对周围设施的影响，尽量不要影响这些设施的正常运转，尽可能把影响降低。
3.3合理安排施工流程，使施工在有限场地和时间内运转顺畅。人员、工序调度要高效。
四、深基坑支护的土压力
4.1土强度指标的选择
土的抗剪强度指标C，与土的固结度有密切的关系，土的固结过程就是土中孔隙水压力的消散过程，对于同一种土，在不同排水条件下进行试验，可以得出不同的抗剪指标C和，故试验条件的选取应尽可能反映地基土的实际工作状态。在基坑支护设计中应采用三轴试验的指标，才能保证选取参数值的客观性和准确性。对于黏性土，计算围护结构背后由自重应力而产生的主动土压力采用三轴试验的固结不排水剪的指标与实际工作状态较致，但由地面临时荷载而产生的土压力，通常采用三轴不排水剪指标较合理。特别对于软黏性土，最好采用现场十字板的原位测试方法确定c和妒，因为室内试验的扰动影响太明显，强度指标偏低，使设计过于保守。计算基坑内被动土压力时，一般宜采用三轴固结不排水剪。对于砂土，由于排水固结迅速，对于任何情况，均可采用排水剪指标，或采用固结不排水剪经孔隙水压力修正后的c，值来计算土压力。
4.2土压力计算理论及方法
1）试验结果证实了太沙基理论的定性结论，土压力大小取决于位移的大小和位移方向；2）实测结果表明，当变形小于5%H（H为开挖深度）时，被动土压力仍然能得到充分发挥，所以说，对于深基坑工程的实际变形情况而言，套用一些经验的位移指标来判断墙前土体是否达到被动极限状态，是有局限性的；3）在黏性土上的许多基坑支护工程，护坡桩钢筋强度未完全发挥，实际钢筋应力还低于钢筋的设计强度，造成很大浪费，而造成钢筋应力低的原因主要是计算土压力大于实际土压力。实验还表明，把基坑支护结构视为平面不合理，因为基坑工程的“角效应”即土压力的空间效应，对墙体位移有明显的抑制作用。利用这种空间效应可以在两边折减桩数或减少配筋量。
4.3水土压力的合算与分算
按照有效应力原理，可知“土、水压力分算”比“土、水压力合算”概念要清楚。但由于要测得有效应力强度指标，一般试验难以做好，而且水、土压力合算法在一些软黏土地区的临时性开挖工程中土压力计算值与实测值较为符合。
土在有水作用时，墙后土压力主要是水、土压力共同作用的结果，在未搞清水、土耦合效应的前提下，水、土压力合算是一个包含一定的实践经验的综合方法，对工程实践来说是有利的。为搞清墙后土体在水、土共同作用下的破坏机理，进行水、土压力分算，是符合系统科学原理的方法。
五、支护结构计算方法
5.1静力平衡法
静力平衡法亦称自由端支承法，该法假定围护结构是刚性的，并可绕支撑点转动。围护结构的前侧产生被动土压力，后侧产生主动土压力。静力平衡法适用于围护结构的入土深度不太深即底端非嵌固的情况，此时围护结构由于土压力的作用而达到极限平衡状态。利用墙前后土压力的极限平衡条件来求插入深度、结构内力等。
5.2等值梁法
单支撑（锚拉）埋深板桩计算，将其视为上端简支、下端固定支承，变形曲线有一反弯点，一般认为该点弯矩值为零，于是可把挡土结构划分为两段假想梁，上部为简支，下部为一次超静定结构，其弯矩图不变，该法称为等值梁法。实践表明，等值梁法计算板桩是偏于安全的，实际设计计算常将最大弯矩予以折减，折减经验系数为0.6～0.8，一般取0.74。等值梁法基于极限平衡状态理论，假定支挡结构前后受极限状态的主被动土压力作用，不能反映支挡结构的变形情况，亦即无法预先估计开挖对周围建筑物的影响，故一般仅作支护体系内力计算的校核方法之一。
5.3弹性地基梁的m法
基坑工程弹性地基梁法取单位宽度的挡墙作为竖直放置的弹性地基梁，支撑简化为与截面面积、弹性模量和计算长度等有关的二力杆弹簧。弹性地基梁法中土对支挡结构的抗力（地基反力）用土弹簧模拟，地基反力的大小与挡墙的变形有关，即地基反力由水平地基反力系数同该深度挡墙变形的乘积确定。即f=mzy，其中，.f为土对支挡结构的水平地基反力，kN/m2；为比例系数，kN/m4；为计算深度，m；为计算点处挡墙的水平位移m。弹性地基梁的m法优点是考虑了支护结构与土体的变形协调。工程实践表明，在软土中的悬臂桩支护计算采用m法，计算位移与实测位移有很大差异，实测位移是计算值的好几倍。这说明桩后土体变形已不再属于弹性范围。另外，m法无法直接确定支护结构的插入深度，通常假定试算有很大的随意性，有时桩底落在软弱土层中，还需经验来修正。
六、结语
良好的基坑支护施工技术，是整个工程施工顺利的前提与保证，是整个庞大工程的重要开端。因此，加强对建筑深基坑施工技术的认识与研究意义重大。