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摘 要：近年来，随着国内外大量高层建筑的建造，基坑深度不断加深，规模和复杂程度不断加大，基坑支护已成为高、大建筑中的一个非常大的课题，建筑基坑支护的安全性也成为施工人员十分关注的热点问题。本文对基坑支护的特点、类型、基坑工程水效应和支护设计计算进行了分析，并对存在的问题提出了建议。
关键词：高层建筑；基坑支护；特点；施工技术
基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。几十年来，随着国内外大量高层建筑的建造，基坑深度不断加深，规模和复杂程度不断加大，基坑支护已成为高、大建筑中的一个非常大的课题，建筑基坑支护的安全性也成为施工人员十分关注的热点问题。
一、深基坑支护工程的特点
基坑支护工程具有许多特征，概括起来有以下各点：
1、基坑支护工程是个临时工程，设计的安全储备相对可以小些，但又与地区性有关。不同区域地质条件其特点也不相同。基坑支护工程又是岩土工程、结构工程以及施工技术互相交叉的学科，是多种复杂因素交互影响的系统工程，是理论上尚待发展的综合技术学科。
2、由于基坑支护工程造价高，开工数量多，是各施工单位争夺的重点，又由于技术复杂，涉及范围广，变化因素多，事故频繁，是建筑工程中最具有挑战性的技术上的难点，同时也是降低工程造价，确保工程质量的重点。
3、基坑支护工程正向大深度、大面积方向发展，有的长度和宽度均超过百余米，深度超过20余米。工程规模日益增大。
4、岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性，往往造成勘察所得的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，并且精确度较低，给基坑支护工程的设计和施工增加了难度。
5、在软土、高地下水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体变位、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损等病害，对周边建筑物、地下构筑物及管线的安全造成很大威胁。
6、工程实践证明，要做好基坑支护工程，必须包括整个开挖支护的全过程，它包括勘察、设计、施工和监测工作等整个系列，因而强调要精心做好每个环节的工作。
7、随着旧城改造的推进，各城市的主要高层、超高层建筑大都集中在建筑密度大、人口密集、交通拥挤的狭小场地中，基坑支护工程施工的条件均很差。邻近常有必须保护的永久性建筑和市政公用设施，不能放坡开挖，对基坑稳定和位移控制的要求很严。
8、基坑支护工程包含挡土、支护、防水、降水、挖土等许多紧密联系的环节，其中的某一环节失效将会导致整个工程的失败。
9、相邻场地的基坑施工，如打桩、降水、挖土等各项施工环节都会产生相互影响与制约，增加事故诱发因素。
10、在支护工程设计中应包括支护体系选型、围护结构的承载力、变形计算、场地内外土体稳定性、降水要求、挖土要求、监测内容等，应注意避免“工况”和计算内容之间可能出现的“漏项”，从而导致基坑失误。在施工过程中，尤其在软土地区中施工时，应该认真研究合理安排好挖土的方法，以及支撑与挖土的配合，将会显著地减少基坑变形和基坑支护事故的发生。
11、基坑支护工程造价较高，但又是临时性工程，一般不愿投入较多资金。可是，一旦出现事故，处理十分困难，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。
12、基坑支护工程施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常需经历多次降雨、周边堆载、振动、施工不当等许多不利条件，其安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。
二、常见的基坑支护方式
常见的基坑支护方式主要有：
1、排桩支护，桩撑、桩锚、排桩悬臂。
2、地下连续墙支护，地连墙+支撑。
3、水泥档土墙。
4、钢板桩：型钢桩横挡板支护，钢板桩支护。
5、土钉墙（喷锚支护）。
6、逆作拱墙。
7、原状土放坡。
8、基坑内支撑。
9、桩、墙加支撑系统。
10、简单水平支撑。
11、钢筋混凝土排桩。
12、上述两种或者两种以上方式的合理组合等。
三、深基坑支护施工注意事项
基坑支护工程方案的实施内容主要包括支护的设计和施工工艺。基坑支护设计与施工要综合考虑工程地质与水文条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素。基坑支护施工控制的关键是基坑的稳定性、地面变形及地下水的控制、防止基坑隆起、管涌与流砂等险情，并要根据地质、环境因素的变化适时地调整支护方案。在进行深基坑支护的设计和施工时应注意以下几点。
1、在城市中，对环保要求较高，选择支护体系时，要考虑到支护工程施工产生的振动，噪音、泥浆、化学浆液等对城市环境的影响。 （下转第69页）（上接第62页）
2、注意周边陈旧民居。施工场地周围的老旧建筑物一般存在室内墙面、平面及外立面的不同程度的开裂、渗漏等损坏现象，主要考虑深基坑施工对周围环境温度、材料收缩变形以及房屋沉降变性等的影响。
3、高层建筑一般位于城市中心，建筑场地周围建筑物密集，地下管线较多，限制了基坑的施工，往往需要垂直开挖，而在开挖中应考虑边坡侧移和地面沉降对周围建筑物和地下设施安全构成的潜在威胁。
4、一般情况下深基坑的施工场地比较狭小。有时工期有比较紧。所以深基坑施工时要注意综合考虑施工场地的局限性合理安排施工流程，要注意施工过程的环保工程。
四、基坑支护的设计注意要点
1、转变传统的基坑支护的设计理念
目前，对于深基坑支护结构的设计，至今仍没找到一种精确的计算方法，多数是处于摸索和探讨阶段，国内也没有统一的支护结构设计规范。所以深基坑支护结构的设计应彻底改变传统的设计观念，逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系。 2、建立变形控制的新工程设计方法
在建立新的变形控制设计法时，应着重研究支护结构变形控制的标准、空间效应转化为平面应变和地面超载的确定及其对支护结构的影响等。
3、重视支护结构的试验研究
正确的理论必须建立在大量试验研究的基础之上。但是，在深基坑支护结构方面，我国至今尚未进行科学系统的试验研究。而在深基坑支护工程现场施工过程却积累了大料的技术资料，却缺少科学的测试数据，无法进行抖学分析。不能上升到理论的高度，这是一个很大的遗憾。
五、深基坑支护设计计算
基坑支护设计必须满足安全性、经济性和可行性这三项基本要求。设计的基本原则是在满足安全与技术可行的前提下，尽量节省工程造价。在基坑支护设计中，首先应满足支护结构的强度要求，然后，根据基坑周边环境的复杂程度进行变形控制。基坑各侧环境不同，其变形控制值也应相应变化，避免由于支护结构变形过大，造成周边建（构）筑物、地下管线破坏。
1、岩土层计算指标的选用。基坑支护设计首先遇到的是岩土层抗剪强度c值的选取。如何根据场地的工程地质资料，以及基坑工程特点和采用的计算理论来选用合适的抗剪强度指标是至关重要的。不同的试验方法，得出的抗剪强度指标差别很大。
目前，确定抗剪强度指标的方法主要有：直剪试验的快剪和固结快剪；三轴试验；原位测试的十字板剪切试验。
（2）土压力计算。基坑支护结构土压力计算大多以朗肯土压力和库伦土压力理论为基础。用的更多的是朗肯土压力理论。有的采用土压力三角形分布简图；有的采用梯形简图。墙或桩顶发生很小位移时，主动土压力即可发挥出来，而被动土压力充分发挥时需有大得多的位移，这往往是实际工程所不允许的；对于悬臂式和单层支撑（或单锚式）支护，开挖过程中一般都能达到主动土压力极限状态；而对多层支撑（或多层拉锚）式，其土压力比较复杂，墙或桩位移产生拱效应，从而在挖方以下的土压力减小，在支撑附近侧压力增大，此外，侧压力还与支撑是否施加预载及支撑刚度有关，故对于排桩悬臂式支护，一般采用三角形简图，但被动土压力需作一定折减，以减小排桩的水平变位；当用等值梁法计算排桩内支撑支护、排桩锚拉支护时，可选用梯形简图。对软土、冲洪积粘性土、残积粘性土等渗透性能较差的土层，采用水土合算；而对于砂层和杂填土等渗透性良好土层，采用水土分算。对于无止水帷幕的基坑支护工程，应考虑渗透力的影响。但计算土压力的大小，与实际情况是否相符，应通过大量现场测试，不断总结经验，才能使土压力计算符合实际。
综上所述，深基坑工程项目越来越多，基坑开挖深度也越来越深。由于基坑周边地面建筑和地下设施密集，且地质条件复杂多变，深基坑支护的难度也越来越大，造成经济损失和不良社会影响。因此，研究适用地质条件的新深基坑支护技术是必要的。
关键词：高层建筑；基坑支护；特点；施工技术
基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。几十年来，随着国内外大量高层建筑的建造，基坑深度不断加深，规模和复杂程度不断加大，基坑支护已成为高、大建筑中的一个非常大的课题，建筑基坑支护的安全性也成为施工人员十分关注的热点问题。
一、深基坑支护工程的特点
基坑支护工程具有许多特征，概括起来有以下各点：
1、基坑支护工程是个临时工程，设计的安全储备相对可以小些，但又与地区性有关。不同区域地质条件其特点也不相同。基坑支护工程又是岩土工程、结构工程以及施工技术互相交叉的学科，是多种复杂因素交互影响的系统工程，是理论上尚待发展的综合技术学科。
2、由于基坑支护工程造价高，开工数量多，是各施工单位争夺的重点，又由于技术复杂，涉及范围广，变化因素多，事故频繁，是建筑工程中最具有挑战性的技术上的难点，同时也是降低工程造价，确保工程质量的重点。
3、基坑支护工程正向大深度、大面积方向发展，有的长度和宽度均超过百余米，深度超过20余米。工程规模日益增大。
4、岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性，往往造成勘察所得的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，并且精确度较低，给基坑支护工程的设计和施工增加了难度。
5、在软土、高地下水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体变位、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损等病害，对周边建筑物、地下构筑物及管线的安全造成很大威胁。
6、工程实践证明，要做好基坑支护工程，必须包括整个开挖支护的全过程，它包括勘察、设计、施工和监测工作等整个系列，因而强调要精心做好每个环节的工作。
7、随着旧城改造的推进，各城市的主要高层、超高层建筑大都集中在建筑密度大、人口密集、交通拥挤的狭小场地中，基坑支护工程施工的条件均很差。邻近常有必须保护的永久性建筑和市政公用设施，不能放坡开挖，对基坑稳定和位移控制的要求很严。
8、基坑支护工程包含挡土、支护、防水、降水、挖土等许多紧密联系的环节，其中的某一环节失效将会导致整个工程的失败。
9、相邻场地的基坑施工，如打桩、降水、挖土等各项施工环节都会产生相互影响与制约，增加事故诱发因素。
10、在支护工程设计中应包括支护体系选型、围护结构的承载力、变形计算、场地内外土体稳定性、降水要求、挖土要求、监测内容等，应注意避免“工况”和计算内容之间可能出现的“漏项”，从而导致基坑失误。在施工过程中，尤其在软土地区中施工时，应该认真研究合理安排好挖土的方法，以及支撑与挖土的配合，将会显著地减少基坑变形和基坑支护事故的发生。
11、基坑支护工程造价较高，但又是临时性工程，一般不愿投入较多资金。可是，一旦出现事故，处理十分困难，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。
12、基坑支护工程施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常需经历多次降雨、周边堆载、振动、施工不当等许多不利条件，其安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。
二、常见的基坑支护方式
常见的基坑支护方式主要有：
1、排桩支护，桩撑、桩锚、排桩悬臂。
2、地下连续墙支护，地连墙+支撑。
3、水泥档土墙。
4、钢板桩：型钢桩横挡板支护，钢板桩支护。
5、土钉墙（喷锚支护）。
6、逆作拱墙。
7、原状土放坡。
8、基坑内支撑。
9、桩、墙加支撑系统。
10、简单水平支撑。
11、钢筋混凝土排桩。
12、上述两种或者两种以上方式的合理组合等。
三、深基坑支护施工注意事项
基坑支护工程方案的实施内容主要包括支护的设计和施工工艺。基坑支护设计与施工要综合考虑工程地质与水文条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素。基坑支护施工控制的关键是基坑的稳定性、地面变形及地下水的控制、防止基坑隆起、管涌与流砂等险情，并要根据地质、环境因素的变化适时地调整支护方案。在进行深基坑支护的设计和施工时应注意以下几点。
1、在城市中，对环保要求较高，选择支护体系时，要考虑到支护工程施工产生的振动，噪音、泥浆、化学浆液等对城市环境的影响。 （下转第69页）（上接第62页）
2、注意周边陈旧民居。施工场地周围的老旧建筑物一般存在室内墙面、平面及外立面的不同程度的开裂、渗漏等损坏现象，主要考虑深基坑施工对周围环境温度、材料收缩变形以及房屋沉降变性等的影响。
3、高层建筑一般位于城市中心，建筑场地周围建筑物密集，地下管线较多，限制了基坑的施工，往往需要垂直开挖，而在开挖中应考虑边坡侧移和地面沉降对周围建筑物和地下设施安全构成的潜在威胁。
4、一般情况下深基坑的施工场地比较狭小。有时工期有比较紧。所以深基坑施工时要注意综合考虑施工场地的局限性合理安排施工流程，要注意施工过程的环保工程。
四、基坑支护的设计注意要点
1、转变传统的基坑支护的设计理念
目前，对于深基坑支护结构的设计，至今仍没找到一种精确的计算方法，多数是处于摸索和探讨阶段，国内也没有统一的支护结构设计规范。所以深基坑支护结构的设计应彻底改变传统的设计观念，逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系。 2、建立变形控制的新工程设计方法
在建立新的变形控制设计法时，应着重研究支护结构变形控制的标准、空间效应转化为平面应变和地面超载的确定及其对支护结构的影响等。
3、重视支护结构的试验研究
正确的理论必须建立在大量试验研究的基础之上。但是，在深基坑支护结构方面，我国至今尚未进行科学系统的试验研究。而在深基坑支护工程现场施工过程却积累了大料的技术资料，却缺少科学的测试数据，无法进行抖学分析。不能上升到理论的高度，这是一个很大的遗憾。
五、深基坑支护设计计算
基坑支护设计必须满足安全性、经济性和可行性这三项基本要求。设计的基本原则是在满足安全与技术可行的前提下，尽量节省工程造价。在基坑支护设计中，首先应满足支护结构的强度要求，然后，根据基坑周边环境的复杂程度进行变形控制。基坑各侧环境不同，其变形控制值也应相应变化，避免由于支护结构变形过大，造成周边建（构）筑物、地下管线破坏。
1、岩土层计算指标的选用。基坑支护设计首先遇到的是岩土层抗剪强度c值的选取。如何根据场地的工程地质资料，以及基坑工程特点和采用的计算理论来选用合适的抗剪强度指标是至关重要的。不同的试验方法，得出的抗剪强度指标差别很大。
目前，确定抗剪强度指标的方法主要有：直剪试验的快剪和固结快剪；三轴试验；原位测试的十字板剪切试验。
（2）土压力计算。基坑支护结构土压力计算大多以朗肯土压力和库伦土压力理论为基础。用的更多的是朗肯土压力理论。有的采用土压力三角形分布简图；有的采用梯形简图。墙或桩顶发生很小位移时，主动土压力即可发挥出来，而被动土压力充分发挥时需有大得多的位移，这往往是实际工程所不允许的；对于悬臂式和单层支撑（或单锚式）支护，开挖过程中一般都能达到主动土压力极限状态；而对多层支撑（或多层拉锚）式，其土压力比较复杂，墙或桩位移产生拱效应，从而在挖方以下的土压力减小，在支撑附近侧压力增大，此外，侧压力还与支撑是否施加预载及支撑刚度有关，故对于排桩悬臂式支护，一般采用三角形简图，但被动土压力需作一定折减，以减小排桩的水平变位；当用等值梁法计算排桩内支撑支护、排桩锚拉支护时，可选用梯形简图。对软土、冲洪积粘性土、残积粘性土等渗透性能较差的土层，采用水土合算；而对于砂层和杂填土等渗透性良好土层，采用水土分算。对于无止水帷幕的基坑支护工程，应考虑渗透力的影响。但计算土压力的大小，与实际情况是否相符，应通过大量现场测试，不断总结经验，才能使土压力计算符合实际。
综上所述，深基坑工程项目越来越多，基坑开挖深度也越来越深。由于基坑周边地面建筑和地下设施密集，且地质条件复杂多变，深基坑支护的难度也越来越大，造成经济损失和不良社会影响。因此，研究适用地质条件的新深基坑支护技术是必要的。