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【摘要】由于高层房屋建筑上部荷载大，为了维持结构稳，基坑支护成为安全施工极为关键的影响因素。本文结合实例探讨了基坑支护施工技术在高层建筑中的应用。
【关键词】基坑 支护 技术
中图分类号：TU551 文献标识码： A
前言
随着我国城市化进程的逐步加快，可资利用的土地资源越来越紧少，再加上我国人口数量大、人口基数大，导致土地资源的利用也来越紧张。为了解决用地紧张的问题，最大限度的利用每块土地的价值，高层建筑显得越来越普遍，作为高层建筑工程施工建设中的一个比较重要的环节，基坑支护技术在高层建筑的建设中显得越来越重要。
一、基坑工程的特点
1、基坑工程问题是一个综合性的岩土工程问题
高层建筑、地下停车场、人防工程等大多建造在密集的城区, 在基坑开挖平面以外没有足够的空间安全放坡, 必须进行基坑支护。基坑的开挖和支护是一个综合性的岩土工程难题, 不仅涉及到土力学中的强度与稳定问题, 还包括变形问题, 涉及到土与支护结构的共同作用。
2、临时性与风险性大
大多情况下基坑支护是临时措施, 支护结构的安全储备较小, 风险也大。基坑工程的经济指标荷刻, 对周圍环境要求严格,基坑工程的临时性与经济性的矛盾较为突出。
3、基坑工程的地区性差异大
各城市之间,各地区之间甚至邻近场地的地质条件(工程地质与水文地质)不同, 造成基坑工程支护结构形式多样。因此, 要因地制宜, 不能简单照搬
二、常用的基坑支护方法
1、土钉墙支护
土钉墙支护是一种边坡稳定式的支护，它与挡土墙的被动作用不同，是通过土钉的锚固起到主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，使基坑开挖后的边坡保持稳定。土钉墙支护主要用于地质较好的地区，由于其施工简便、工期较短、效果较好、造价较低、稳定可靠等优点，在我国华北、华东、华南等地均有广泛的应用，甚至已经在一些深度达l0m以上的基坑中都得到了应用。在地质条件较好的条件下，土钉墙支护应是上选。
2、高强预应力管桩支护
高强预应力管桩支护是近年来新兴的一种支护方式，由于其对周边环境影响小、施工速度快、施工现场干净整洁、桩身强度大、承载力较高、工程造价较低、质量可靠、施工便利、无外排泥浆等优势，已经逐渐替代了钢筋混凝土桩支护，在基坑支护工程中崭露头角。
3、钢板桩支护
钢板桩支护，具有强度高、适应性强、结合紧密、不漏水性好、施工简便、工期短，可以多次重复使用等优点，在我国深基坑支护中得到了广泛的应用。但对技术要求也高，特别是设计过程中的验算，应当慎之又慎，一旦有失，损失巨大。
4、螺旋钻孔压浆桩支护
螺旋钻孔压浆桩支护，是采用长螺旋钻机成孔后，提升钻杆，再用高压泵将水泥浆通过长螺旋钻杆的内管和高压管路压入孔内，然后再下钢筋笼、投入碎石，从而成桩。它能够在人口稠密、环境质量要求高的区域进行施工，同时造价也比钢筋混凝土桩支护低。
5、水泥土搅拌桩支护
水泥土搅拌桩支护，是采用水泥作为固化剂主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地将固化剂和软土强制拌和，使软土硬结从而提高地基强度的一种方法。但在其他的地质条件下，因其效果的急剧下降而基本不能得到应用。
6、预应力锚索支护
预应力锚索支护，原理类似于土钉墙支护，是通过钢管和单根预应力钢绞线的锚固起主动作用，增加边坡的稳定性。它具有施工简便、工期较短、控制变形能力强、造价较低、安全可靠等优点，由于预应力锚索支护在其帷幕结构的支持下隔水、防管涌的能力都较强。
7、SMW工法桩支护
SMW工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合城市中的深基坑工程。
三、工程概况
本工程位于益阳市益阳大道以南（相距30m），梓山湖以北（相距40m），东侧为梓山湖广场，西有部分建筑物（大都为3～5 层商品房），其周边环境较复杂（见图1）。该工程地面标高51.88m，基坑底面标高42.28m，基坑开挖深度9.6m，基坑长120m，宽40m，底面积4800m2，土方量4.6 万m3，计划工期16 天。
图1 拟建场地示意图
1、基坑支护
（1）基坑支护方法
拟建场地基坑工程地质和水文地质条件较复杂，采用其它支护方法不太适应，采用锚杆挂网喷混凝土法支护基坑，支护前在基坑周边相距1.0m 左右的地方修建地表排水沟（规格：宽30cm×深30cm），用红砖砌水泥砂浆抹面，以防地表水沿基坑壁渗入，然后分层支护，基坑支护完工后，基坑内侧采用“明沟加集水坑”的方法进行疏干降水。
（2）基坑支护设计
a.基坑支护等级：基坑临时支护（见图2、图3）。
b.锚杆设计：锚杆孔径75mm，长600～900cm，插入锚筋φ22mm，固结锚杆的砂浆强度等级为M10，单锚杆固结力为30KN，锚杆分布规格为250cm×150cm，采用Ⅱ级钢筋。
c.挂网设计： 钢筋网受力筋为φ12@200， 构造筋φ10@200，钢筋网保护层为50mm，采用Ⅱ级钢筋。
d.排水设计：坡面按2.0m×3.0m 的网度设置泄水孔，材料为φ80mm 的PVC 管，内侧采用土工包扎反滤，基坑周边按30cm×30cm 的规格修建地表排水沟。
e.注浆设计：采用425R 普通硅酸盐水泥，水灰比0.5。
f.喷射砼设计：喷射砼强度等级C20，厚度15cm ，配合比为水泥∶砂浆∶砾石（15mm）=1∶2∶2，水灰比0.4～0.45。
2、施工技术要点
（1）上层锚杆注浆体及喷射砼面层达到设计强度的70%后，方可开挖下层土方及下层锚喷施工。基坑开挖时应考虑施工作业周期和降雨、振动等环境因素对开挖面土体稳定性的影响，以减少边坡变形。基坑内允许在距离四周边坡8～10m 的基坑中部分层开挖，坑底预留30cm 土由人工清除，不得超挖，在开挖至底板设计标高（包括垫层）之后，应及时满封闭并进行基础施工。
（2）基坑四周支护范围内应预修整，墙顶采用水泥砂浆或混凝土护面，里高外低，便于径流，远离边坡，防止地表水灌入基坑，且紧邻护面设置排水沟。坡面按2.0m×3.0m 设置泄水管，以便将喷射混凝土面层后的积水排出。坑底离开边壁0.5m～1.0m 设置砖砌排水沟和集水坑，并宜用砂浆抹面以防止渗漏，坑内积水应及时抽出。
（3）钻孔时要保证位置正确（上下左右及角度），防止高低参差不齐和相互交错，钻进时要比设计深度多钻进100～200mm，以防止孔深不够，锚杆采用Ⅱ级钢筋，由专人制作，接长应采用对焊或帮条焊，且接送位置应错开布置，锚杆与水平夹角为15°。为使锚杆置于钻孔的中心，应在其上每隔1500mm 处设置定位器一个，钻孔完毕后立即安插杆筋以防塌孔。
（4）注浆材料为普硅425 水泥制作的水泥漿，水灰比0.5，水泥浆强度等级为M10，水泥浆应随制随用，且应在初凝前用完。注浆管随锚杆筋同时插入，注浆管离孔底300mm，孔口部位设置止浆塞及排气管，注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净，注浆时若中途注浆停止超过30 分钟，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及输浆管道，灌浆要饱满，孔中部分不实时，采用砂浆填实。
（5）为保证锚杆筋和面层有效连接，设置加强钢筋（φ12）与锚杆筋焊接连接。砼面层中设置钢筋网规格200mm×200mm，钢筋网片可用焊接工绑扎而成，网格允许偏差为10mm，钢筋网铺设时水平方向每边的搭接长度不小于200mm，坡面上下段搭接长度不小于300mm，钢筋保护层厚度为20mm。喷射混凝土采用掺速凝剂的C20 细石砼，喷射砼内粗骨料最大粒径不超过15mm。喷射作业应分段进行，同一分段内自下而上喷射，一次喷射厚度不宜小于40mm 并及时养护。为保证喷射砼厚度达到规定值，应在边壁上垂直插入短钢筋作为标志，并按规定留置试块进行喷射砼强度测定。
（6）施工中应对锚杆位置、钻孔直径、深度和角度、锚杆筋插入长度、注浆配合比、压力及注浆量、喷锚墙面厚度和强度、锚杆应力等进行检查，每段支护体施工完成后应检查坡顶及坡面位移、坡顶沉降和周围环境变化，如有异常情况应采取措施，待恢复正常后方可继续施工。
（7）基坑开挖后如发现局部含水量较大，应将锚杆加密、加长，对土层渗水段，应在面层后填碎石并设置导水管引水出坡面。
（8）锚杆支护施工必须进行现场抗拔试验，按相关规范要求在专门设置的非工作锚杆上进行抗拔试验以确定极限荷载，据此估计锚杆的界面极限黏结强度，反馈修改设计。
（9）施工期间应按监测方案加强基坑监测工作。基坑各侧影响范围以外各设置不少于2 个位移基准点，沿基坑边缘以外2 倍开挖深度范围内的需要保护体均作为监控对象，监测内容包括：坡顶水平、垂直位移的测量，地表开裂状态（位置、裂宽）的观察，附近建筑物和道路等设施的变形测量，基坑渗、漏水和基坑内外的地下水位变化。
结论
支护结构型式多样, 各有优缺点。不同的支护结构适应于不同的岩土工程条件, 因此在开挖深基坑工程时, 岩土工程师一定要全面了解主体工程结构特点、工程所处岩土工程条件、周围环境和施工条件, 按规范细心勘察, 精心设计, 安全施工并周密监测，确保深基坑工程顺利进行。
【参考文献】
[1]褚清顺.基坑支护工程中常用方法介绍与分析[J].中国新技术新产品，2010(05)．
[2]孙少楠, 郭院明, 张志臣. 基于多层高程深基坑施工技术研究[ J]. 中州大学学报, 2006( 3) : 118- 120
【关键词】基坑 支护 技术
中图分类号：TU551 文献标识码： A
前言
随着我国城市化进程的逐步加快，可资利用的土地资源越来越紧少，再加上我国人口数量大、人口基数大，导致土地资源的利用也来越紧张。为了解决用地紧张的问题，最大限度的利用每块土地的价值，高层建筑显得越来越普遍，作为高层建筑工程施工建设中的一个比较重要的环节，基坑支护技术在高层建筑的建设中显得越来越重要。
一、基坑工程的特点
1、基坑工程问题是一个综合性的岩土工程问题
高层建筑、地下停车场、人防工程等大多建造在密集的城区, 在基坑开挖平面以外没有足够的空间安全放坡, 必须进行基坑支护。基坑的开挖和支护是一个综合性的岩土工程难题, 不仅涉及到土力学中的强度与稳定问题, 还包括变形问题, 涉及到土与支护结构的共同作用。
2、临时性与风险性大
大多情况下基坑支护是临时措施, 支护结构的安全储备较小, 风险也大。基坑工程的经济指标荷刻, 对周圍环境要求严格,基坑工程的临时性与经济性的矛盾较为突出。
3、基坑工程的地区性差异大
各城市之间,各地区之间甚至邻近场地的地质条件(工程地质与水文地质)不同, 造成基坑工程支护结构形式多样。因此, 要因地制宜, 不能简单照搬
二、常用的基坑支护方法
1、土钉墙支护
土钉墙支护是一种边坡稳定式的支护，它与挡土墙的被动作用不同，是通过土钉的锚固起到主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，使基坑开挖后的边坡保持稳定。土钉墙支护主要用于地质较好的地区，由于其施工简便、工期较短、效果较好、造价较低、稳定可靠等优点，在我国华北、华东、华南等地均有广泛的应用，甚至已经在一些深度达l0m以上的基坑中都得到了应用。在地质条件较好的条件下，土钉墙支护应是上选。
2、高强预应力管桩支护
高强预应力管桩支护是近年来新兴的一种支护方式，由于其对周边环境影响小、施工速度快、施工现场干净整洁、桩身强度大、承载力较高、工程造价较低、质量可靠、施工便利、无外排泥浆等优势，已经逐渐替代了钢筋混凝土桩支护，在基坑支护工程中崭露头角。
3、钢板桩支护
钢板桩支护，具有强度高、适应性强、结合紧密、不漏水性好、施工简便、工期短，可以多次重复使用等优点，在我国深基坑支护中得到了广泛的应用。但对技术要求也高，特别是设计过程中的验算，应当慎之又慎，一旦有失，损失巨大。
4、螺旋钻孔压浆桩支护
螺旋钻孔压浆桩支护，是采用长螺旋钻机成孔后，提升钻杆，再用高压泵将水泥浆通过长螺旋钻杆的内管和高压管路压入孔内，然后再下钢筋笼、投入碎石，从而成桩。它能够在人口稠密、环境质量要求高的区域进行施工，同时造价也比钢筋混凝土桩支护低。
5、水泥土搅拌桩支护
水泥土搅拌桩支护，是采用水泥作为固化剂主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地将固化剂和软土强制拌和，使软土硬结从而提高地基强度的一种方法。但在其他的地质条件下，因其效果的急剧下降而基本不能得到应用。
6、预应力锚索支护
预应力锚索支护，原理类似于土钉墙支护，是通过钢管和单根预应力钢绞线的锚固起主动作用，增加边坡的稳定性。它具有施工简便、工期较短、控制变形能力强、造价较低、安全可靠等优点，由于预应力锚索支护在其帷幕结构的支持下隔水、防管涌的能力都较强。
7、SMW工法桩支护
SMW工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合城市中的深基坑工程。
三、工程概况
本工程位于益阳市益阳大道以南（相距30m），梓山湖以北（相距40m），东侧为梓山湖广场，西有部分建筑物（大都为3～5 层商品房），其周边环境较复杂（见图1）。该工程地面标高51.88m，基坑底面标高42.28m，基坑开挖深度9.6m，基坑长120m，宽40m，底面积4800m2，土方量4.6 万m3，计划工期16 天。
图1 拟建场地示意图
1、基坑支护
（1）基坑支护方法
拟建场地基坑工程地质和水文地质条件较复杂，采用其它支护方法不太适应，采用锚杆挂网喷混凝土法支护基坑，支护前在基坑周边相距1.0m 左右的地方修建地表排水沟（规格：宽30cm×深30cm），用红砖砌水泥砂浆抹面，以防地表水沿基坑壁渗入，然后分层支护，基坑支护完工后，基坑内侧采用“明沟加集水坑”的方法进行疏干降水。
（2）基坑支护设计
a.基坑支护等级：基坑临时支护（见图2、图3）。
b.锚杆设计：锚杆孔径75mm，长600～900cm，插入锚筋φ22mm，固结锚杆的砂浆强度等级为M10，单锚杆固结力为30KN，锚杆分布规格为250cm×150cm，采用Ⅱ级钢筋。
c.挂网设计： 钢筋网受力筋为φ12@200， 构造筋φ10@200，钢筋网保护层为50mm，采用Ⅱ级钢筋。
d.排水设计：坡面按2.0m×3.0m 的网度设置泄水孔，材料为φ80mm 的PVC 管，内侧采用土工包扎反滤，基坑周边按30cm×30cm 的规格修建地表排水沟。
e.注浆设计：采用425R 普通硅酸盐水泥，水灰比0.5。
f.喷射砼设计：喷射砼强度等级C20，厚度15cm ，配合比为水泥∶砂浆∶砾石（15mm）=1∶2∶2，水灰比0.4～0.45。
2、施工技术要点
（1）上层锚杆注浆体及喷射砼面层达到设计强度的70%后，方可开挖下层土方及下层锚喷施工。基坑开挖时应考虑施工作业周期和降雨、振动等环境因素对开挖面土体稳定性的影响，以减少边坡变形。基坑内允许在距离四周边坡8～10m 的基坑中部分层开挖，坑底预留30cm 土由人工清除，不得超挖，在开挖至底板设计标高（包括垫层）之后，应及时满封闭并进行基础施工。
（2）基坑四周支护范围内应预修整，墙顶采用水泥砂浆或混凝土护面，里高外低，便于径流，远离边坡，防止地表水灌入基坑，且紧邻护面设置排水沟。坡面按2.0m×3.0m 设置泄水管，以便将喷射混凝土面层后的积水排出。坑底离开边壁0.5m～1.0m 设置砖砌排水沟和集水坑，并宜用砂浆抹面以防止渗漏，坑内积水应及时抽出。
（3）钻孔时要保证位置正确（上下左右及角度），防止高低参差不齐和相互交错，钻进时要比设计深度多钻进100～200mm，以防止孔深不够，锚杆采用Ⅱ级钢筋，由专人制作，接长应采用对焊或帮条焊，且接送位置应错开布置，锚杆与水平夹角为15°。为使锚杆置于钻孔的中心，应在其上每隔1500mm 处设置定位器一个，钻孔完毕后立即安插杆筋以防塌孔。
（4）注浆材料为普硅425 水泥制作的水泥漿，水灰比0.5，水泥浆强度等级为M10，水泥浆应随制随用，且应在初凝前用完。注浆管随锚杆筋同时插入，注浆管离孔底300mm，孔口部位设置止浆塞及排气管，注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净，注浆时若中途注浆停止超过30 分钟，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及输浆管道，灌浆要饱满，孔中部分不实时，采用砂浆填实。
（5）为保证锚杆筋和面层有效连接，设置加强钢筋（φ12）与锚杆筋焊接连接。砼面层中设置钢筋网规格200mm×200mm，钢筋网片可用焊接工绑扎而成，网格允许偏差为10mm，钢筋网铺设时水平方向每边的搭接长度不小于200mm，坡面上下段搭接长度不小于300mm，钢筋保护层厚度为20mm。喷射混凝土采用掺速凝剂的C20 细石砼，喷射砼内粗骨料最大粒径不超过15mm。喷射作业应分段进行，同一分段内自下而上喷射，一次喷射厚度不宜小于40mm 并及时养护。为保证喷射砼厚度达到规定值，应在边壁上垂直插入短钢筋作为标志，并按规定留置试块进行喷射砼强度测定。
（6）施工中应对锚杆位置、钻孔直径、深度和角度、锚杆筋插入长度、注浆配合比、压力及注浆量、喷锚墙面厚度和强度、锚杆应力等进行检查，每段支护体施工完成后应检查坡顶及坡面位移、坡顶沉降和周围环境变化，如有异常情况应采取措施，待恢复正常后方可继续施工。
（7）基坑开挖后如发现局部含水量较大，应将锚杆加密、加长，对土层渗水段，应在面层后填碎石并设置导水管引水出坡面。
（8）锚杆支护施工必须进行现场抗拔试验，按相关规范要求在专门设置的非工作锚杆上进行抗拔试验以确定极限荷载，据此估计锚杆的界面极限黏结强度，反馈修改设计。
（9）施工期间应按监测方案加强基坑监测工作。基坑各侧影响范围以外各设置不少于2 个位移基准点，沿基坑边缘以外2 倍开挖深度范围内的需要保护体均作为监控对象，监测内容包括：坡顶水平、垂直位移的测量，地表开裂状态（位置、裂宽）的观察，附近建筑物和道路等设施的变形测量，基坑渗、漏水和基坑内外的地下水位变化。
结论
支护结构型式多样, 各有优缺点。不同的支护结构适应于不同的岩土工程条件, 因此在开挖深基坑工程时, 岩土工程师一定要全面了解主体工程结构特点、工程所处岩土工程条件、周围环境和施工条件, 按规范细心勘察, 精心设计, 安全施工并周密监测，确保深基坑工程顺利进行。
【参考文献】
[1]褚清顺.基坑支护工程中常用方法介绍与分析[J].中国新技术新产品，2010(05)．
[2]孙少楠, 郭院明, 张志臣. 基于多层高程深基坑施工技术研究[ J]. 中州大学学报, 2006( 3) : 118- 120