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摘要：由于现代建筑工程施工环境日趋复杂，因此在具体的施工过程中，需要确保施工安全和质量，就需要尽可能确保地下结构施工的质量以及基坑周边建筑的安全。文章对深基坑技术中的柱列式灌注桩、锚杆、土钉墙、逆作法等关键技术进行分析，结合工程实际进行关键技术探索，具有较强的工程实践性。
关键词：建筑工程；深基坑；支护技术；柱列式灌注桩
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）10-0044-03
1 概述
深基坑支护，主要是对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施，一般来说，建筑工程的深基坑支护结构，会在施工的过程中，承受各方面的压力，包括水土压力及地面荷载、邻近建筑物基底压力等。为确保整个工程能够顺利进行，确保整个工程的施工质量，就需要根据工程的实际需要，采取合适的深基坑支护技术。一般来说，深基坑技术主要有柱列式灌注桩、锚杆、土钉墙、逆作法等。
2 柱列式灌注桩
柱列式灌注桩是以直径为80～120cm的钢筋混凝土灌注桩为立柱，配合土锚杆或横向支撑以减少桩身弯矩的挡土结构。它的优点是可使用钻孔机械，按通常灌注桩施工方法施工。在地下水位较低时还可用人工挖孔，施工简便，造价较低，无噪声；其缺点是整体性能较差，无防水能力。因此，必须在桩顶做断面较大的圈梁，以增强其整体性。采用降水或用水泥搅拌桩，组成具有一定强度的防渗墙，如图1所示。采用土锚杆或横向支撑时还需加纵向环梁，一般用工字钢。其尺寸需通过计算确定。待地下室施工完成后可以拆除。
柱列式灌注桩的净距一般为20～50cm，根据土的抗剪强度及开挖深度确定。目前采用柱列式灌注桩作为地下基坑支护的施工方法较为普遍。一是因施工简便易行，二是它适合2～3层地下室施工要求，从综合指标分析，可能是最佳方案。在国外还有柱列式H型钢桩挡土结构。在型钢之间插入木挡板作为挡土，完工后拔出，但重复使用率较低，造价较高。H型钢桩最大的优点是便于逆作法施工，室内梁板钢筋与挡土桩的连接问题可通过焊接解决。
3 土锚杆
土层锚杆，简称土锚杆，是在地面或深开挖的地下室墙面或基坑立壁未开挖的土层钻孔，达到设计深度后，在孔内放入钢筋或其他抗拉材料，灌入水泥浆使土层结合成为抗拉力强的锚杆。为了均匀分配传到连续墙或柱列式灌注桩上的土压力，减少墙、柱的水平位移和配筋，一端采用锚杆与墙、柱连接，另一端锚固在土层中，用以维持坑壁的稳定。图2为锚杆示意图。它由头部连接、拉杆、锚固体三部分组成。
3.1 施工机械
施工机械有冲击式钻机、旋转式钻机及旋转式冲击钻机等。冲击式钻机适用于砂石层地层；旋转式钻机可用于各种地层。它靠钻具旋转切削钻进成孔，也可加套管成孔。锚杆承受拉力，一般采用螺纹钢、钢绞线等强度高、延伸率大、疲劳强度高的材料。永久性锚杆尚需进行防腐处理。
3.2 土锚杆的施工程序
土锚杆的施工程序为：钻孔→安放拉杆→灌浆→养护→安装锚头→张拉锚固和挖土。施工过程中，首先要掌握打孔质量，包括位置、斜度及深度。当锚杆达到预定位置后，开始加压灌浆。通常采用水泥浆和水泥砂浆，水泥砂浆比为1∶1～1∶0.5。基坑锚杆压浆只在锚固段进行。利用压浆塞封住段口，并在压力下使锚固段锚杆与土之间砂浆凝固，养护7天后即可进行张拉实验，确认达到设计压力后才最后固定。
3.3 解决边坡稳定问题的方式
在淤泥质软粘土中，锚杆砂浆稳固能力很差，一般不采用锚杆来解决边坡稳定问题，而用内撑支挡。支挡结构种类很多，最重要的设计原则是保证支护结构的稳定性，要考虑足够的安全度。
3.4 锚杆与支撑两者的作用相同
锚杆便于施工开挖，但造价较高；支撑便于监测，易于控制，但施工开挖较困难。决定的因素还是开挖深度、土质强弱、周围有无建筑或管道等。
4 土钉墙
土钉加固技术是在土体内嵌入一定长度和分布密度的土钉体，如图3所示，与土共同作用，用以弥补土体自身强度的不足。它不仅提高了土体整体刚度，增加了边坡的稳定性，使基坑开挖的坡面保持稳定，而且弥补了土体的抗拉和抗剪强度低的弱点。通过相互作用，土体自身结构强度的潜力得到充分发挥，显著提高了整体稳定性。
土钉墙适用于地下水低于土坡开挖段或经过降水措施后使地下水位低于开挖层的情况。为了保证土钉墙的施工，土层在分阶段开挖时，应能保持自身稳定。为此，土钉适用于有一定粘结性的杂填土、粘性土、黄土类土及含有30%以上粘土颗粒的砂土边坡。此外，当采用喷射混凝土面层或坡面浅层注浆等稳定坡面措施，能够保证每一边坡台阶的自身稳定时，也可采用土钉支护体系作为稳定砂土边坡的方法。
当然，土钉技术在应用上也有其一定的局限性：土钉墙施工时一般要先开挖土层1～2m深，在喷射混凝土和安装土钉前需要在无支护情况下稳定几个小时，因此土体必须要有一定的“粘聚力”，否则需先进行灌浆处理，使造价增加和施工复杂。另外，土钉墙施工时要求坡面无水渗出。若地下水从坡面渗出，则开挖后坡面会出现局部坍滑，这样就不可能形成一层喷射混凝土面。其土钉墙支护结构施工工艺分析如下：
4.1 开挖工作面
土钉墙开挖应分段、分层进行，分层开挖深度主要取决于与暴露坡面的“直立”能力。基坑开挖和土钉墙施工应按设计要求自上而下分段、分层进行。考虑到土钉施工设备，分层开挖至少要6m宽。开挖长度取决于交叉施工期间能保持坡面稳定的坡面面积。当要求变形小时，开挖可按两段长度分先后施工，纵向长度一般为10m。在机械开挖后，应辅以人工修整坡面，坡面平整度允许偏差为±20mm，在坡面喷射混凝土支护之前，坡面虚土应予以清除。
4.2 喷射混凝土
通常为了防止土体松弛和崩解，必须尽快做第一层喷射混凝土，厚度不宜小于40～50mm。所用的混凝土水泥最少含量为400kg/m3，并建议每100m2设置一个控制“格”或“盒”，以控制现场混凝土的浇筑质量。当不允许产生裂缝时，加强养护特别重要。 4.3 设置土钉
土钉施工包括定位、成孔、设置钢筋、注浆等工序。钻孔工艺和方法与土层条件、施工单位的设备和经验有关。
4.4 铺设钢筋网
钢筋网应在喷射第一层混凝土后铺设，钢筋与第一层喷射混凝土的间上拖引，防止钢筋产生弯曲变形。钢筋笼进入槽内时，吊点中心必须对准槽后徐徐下降，注意不要因起重臂摆动或其他原因使其产生横向摆动，造成槽壁坍塌。钢筋笼放入槽内后，检查钢筋笼的顶端标高，准确无误后安放在导墙上。如果钢筋笼是分段制作的，吊放时需要接长，下段悬挂在导墙上，然后将上段钢筋笼垂直吊起，上下两段找正后立即进行连接。钢筋笼不能顺利插入槽内时，应该重新吊出，查明原因并处理后再进行安放，如有需要则在修槽之后再吊放。不能强行插放，否则将引起坍塌，产生大量沉渣，影响工程质量。
5 逆作法
在城市内施工时因场地狭窄，受到施工场地的限制，不可能放坡，逆作法施工技术日益被重视，并且施工支挡可用地下室永久结构代替，各层楼板可做施工之用，并可缩短工期、节约造价。
逆作法的施工与正常基坑施工相反，先施工上层地下室，再施工下层地下室，最后浇筑底板。原有连续墙或柱列式钢筋混凝土桩可作为地下室的临时外墙。施工时按柱网排列，先做钢骨临时支撑柱。
在地面上做最上层楼面结构。浇筑过程中预留车道、出土口，便于挖出第一层楼面下的土方。挖完土方后，继续做第二层楼面，并浇筑钢筋混凝土柱。原有钢骨（型钢或钢管）留在柱内，便于柱、梁、板的连接。按此顺序施工，至浇完底板为止。关于梁与连续墙的连接，可在连续墙钢筋网上的相应位置预埋构件以便焊接。
由于逆作法具有施工稳定、节省材料与工期的优点，并解决了施工场地不足的问题，在城市中不仅用于高层建筑地下室，还用作地下车站施工，效果很好。唯一的要求在于提高施工技术，组织各工种统一步调，密切协作，才能保证质量。
6 深基坑支护技术应用前景
深基坑支护技术应用已经较为成熟，但是随着建筑工程环境的日趋复杂，深基坑支护技术也必须要不断地进行调整，这样才能适应整个建筑行业的发展，才能保证施工工程的质量。从目前的情况看，深基坑支护技术方可以从以下几个方面寻求突破：
6.1 改变传统的静态设计观念
从目前的情况看，深基坑支护结构的设计仍然没有一种精确的计算方法，仍采用传统的“结构荷载法”，而事实证明，这种理念下的计算结果与深基坑支护结构的实际受力，会产生相当大的差距，既不安全也不经济。
而实际上，业内人士对探讨和建立动态设计体系已形成共识，许多专家已开始从事这方面的研究。同时，这些年来，我国在深基坑支护技术上已经积累了很多实践经验，也已经收集了施工过程中的一些技术数据，已初步摸索出岩土变化支护结构实际受力的规律，为建立深基坑支护结构设计的新理论打下了良好的基础。
6.2 建立变形控制的新的工程设计方法
变形控制设计中变形控制量应根据基坑周围环境条件因地制宜确定，不是要求基坑围护变形愈小愈好，也不宜简单地规定一个变形允许值，应以基坑变形对周围市政道路、地下管线、建（构）筑物不会产生不良影响，不会影响其正常使用为标准。
因此，需要建立新的变形控制设计方法，着重研究以下问题：支护结构变形控制的标准，这是关系支护结构成败的决定性数据，但至今仍没有一个具体标准；空间应变简化为平面应变，这是如何将开挖过程中的空间效应转化为设计中的平面应变问题；地面超载的确定及其对支护结构变形的影响。
6.3 探讨新型支护结构的计算方法
随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现，对基坑工程的要求越来越高，随之出现的问题也越来越多，导致许多新的支护结构型式相继问世，如双排桩、土钉、组合拱帷幕、旋喷土锚、预应力钢筋混凝土多孔板等。但是，这些支护结构型式的计算模型如何建立、计算简图怎样选取、设计方法如何趋于正确，仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。
从当前的情况看，深基坑支护结构正在向着综合性方向发展，即受力结构与止水结构相结合、临时支护结构与永久支护结构相结合、基坑开挖方式与支护结构型式相结合。这些结合必然使支护结构受力复杂，因此工程技术人员必须探讨新型支护结构的计算方法。
7 结语
综上所述，深基坑技术是建筑工程施工技术的重要组成部分，其对建筑工程的施工安全和施工质量都有着重要的影响。因此，施工部门需要根据工程的实际需要，确定科学合理的施工方案，并在具体执行的过程中采取相应的监管措施，保证工程的质量。
参考文献
[1] 檀西乐.深基坑边坡支护施工方法及施工管理[J].现代装饰（理论），2011，（5） .
[2] 李宗尧.大型地下室深基坑支护技术探[J].科技与企业，2012，（15）.
作者简介：钟肇悦，广西建工集团第二建筑工程有限责任公司国家注册一级建造师，研究方向：房建项目施工及管理。
（责任编辑：吴 涛）
关键词：建筑工程；深基坑；支护技术；柱列式灌注桩
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）10-0044-03
1 概述
深基坑支护，主要是对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施，一般来说，建筑工程的深基坑支护结构，会在施工的过程中，承受各方面的压力，包括水土压力及地面荷载、邻近建筑物基底压力等。为确保整个工程能够顺利进行，确保整个工程的施工质量，就需要根据工程的实际需要，采取合适的深基坑支护技术。一般来说，深基坑技术主要有柱列式灌注桩、锚杆、土钉墙、逆作法等。
2 柱列式灌注桩
柱列式灌注桩是以直径为80～120cm的钢筋混凝土灌注桩为立柱，配合土锚杆或横向支撑以减少桩身弯矩的挡土结构。它的优点是可使用钻孔机械，按通常灌注桩施工方法施工。在地下水位较低时还可用人工挖孔，施工简便，造价较低，无噪声；其缺点是整体性能较差，无防水能力。因此，必须在桩顶做断面较大的圈梁，以增强其整体性。采用降水或用水泥搅拌桩，组成具有一定强度的防渗墙，如图1所示。采用土锚杆或横向支撑时还需加纵向环梁，一般用工字钢。其尺寸需通过计算确定。待地下室施工完成后可以拆除。
柱列式灌注桩的净距一般为20～50cm，根据土的抗剪强度及开挖深度确定。目前采用柱列式灌注桩作为地下基坑支护的施工方法较为普遍。一是因施工简便易行，二是它适合2～3层地下室施工要求，从综合指标分析，可能是最佳方案。在国外还有柱列式H型钢桩挡土结构。在型钢之间插入木挡板作为挡土，完工后拔出，但重复使用率较低，造价较高。H型钢桩最大的优点是便于逆作法施工，室内梁板钢筋与挡土桩的连接问题可通过焊接解决。
3 土锚杆
土层锚杆，简称土锚杆，是在地面或深开挖的地下室墙面或基坑立壁未开挖的土层钻孔，达到设计深度后，在孔内放入钢筋或其他抗拉材料，灌入水泥浆使土层结合成为抗拉力强的锚杆。为了均匀分配传到连续墙或柱列式灌注桩上的土压力，减少墙、柱的水平位移和配筋，一端采用锚杆与墙、柱连接，另一端锚固在土层中，用以维持坑壁的稳定。图2为锚杆示意图。它由头部连接、拉杆、锚固体三部分组成。
3.1 施工机械
施工机械有冲击式钻机、旋转式钻机及旋转式冲击钻机等。冲击式钻机适用于砂石层地层；旋转式钻机可用于各种地层。它靠钻具旋转切削钻进成孔，也可加套管成孔。锚杆承受拉力，一般采用螺纹钢、钢绞线等强度高、延伸率大、疲劳强度高的材料。永久性锚杆尚需进行防腐处理。
3.2 土锚杆的施工程序
土锚杆的施工程序为：钻孔→安放拉杆→灌浆→养护→安装锚头→张拉锚固和挖土。施工过程中，首先要掌握打孔质量，包括位置、斜度及深度。当锚杆达到预定位置后，开始加压灌浆。通常采用水泥浆和水泥砂浆，水泥砂浆比为1∶1～1∶0.5。基坑锚杆压浆只在锚固段进行。利用压浆塞封住段口，并在压力下使锚固段锚杆与土之间砂浆凝固，养护7天后即可进行张拉实验，确认达到设计压力后才最后固定。
3.3 解决边坡稳定问题的方式
在淤泥质软粘土中，锚杆砂浆稳固能力很差，一般不采用锚杆来解决边坡稳定问题，而用内撑支挡。支挡结构种类很多，最重要的设计原则是保证支护结构的稳定性，要考虑足够的安全度。
3.4 锚杆与支撑两者的作用相同
锚杆便于施工开挖，但造价较高；支撑便于监测，易于控制，但施工开挖较困难。决定的因素还是开挖深度、土质强弱、周围有无建筑或管道等。
4 土钉墙
土钉加固技术是在土体内嵌入一定长度和分布密度的土钉体，如图3所示，与土共同作用，用以弥补土体自身强度的不足。它不仅提高了土体整体刚度，增加了边坡的稳定性，使基坑开挖的坡面保持稳定，而且弥补了土体的抗拉和抗剪强度低的弱点。通过相互作用，土体自身结构强度的潜力得到充分发挥，显著提高了整体稳定性。
土钉墙适用于地下水低于土坡开挖段或经过降水措施后使地下水位低于开挖层的情况。为了保证土钉墙的施工，土层在分阶段开挖时，应能保持自身稳定。为此，土钉适用于有一定粘结性的杂填土、粘性土、黄土类土及含有30%以上粘土颗粒的砂土边坡。此外，当采用喷射混凝土面层或坡面浅层注浆等稳定坡面措施，能够保证每一边坡台阶的自身稳定时，也可采用土钉支护体系作为稳定砂土边坡的方法。
当然，土钉技术在应用上也有其一定的局限性：土钉墙施工时一般要先开挖土层1～2m深，在喷射混凝土和安装土钉前需要在无支护情况下稳定几个小时，因此土体必须要有一定的“粘聚力”，否则需先进行灌浆处理，使造价增加和施工复杂。另外，土钉墙施工时要求坡面无水渗出。若地下水从坡面渗出，则开挖后坡面会出现局部坍滑，这样就不可能形成一层喷射混凝土面。其土钉墙支护结构施工工艺分析如下：
4.1 开挖工作面
土钉墙开挖应分段、分层进行，分层开挖深度主要取决于与暴露坡面的“直立”能力。基坑开挖和土钉墙施工应按设计要求自上而下分段、分层进行。考虑到土钉施工设备，分层开挖至少要6m宽。开挖长度取决于交叉施工期间能保持坡面稳定的坡面面积。当要求变形小时，开挖可按两段长度分先后施工，纵向长度一般为10m。在机械开挖后，应辅以人工修整坡面，坡面平整度允许偏差为±20mm，在坡面喷射混凝土支护之前，坡面虚土应予以清除。
4.2 喷射混凝土
通常为了防止土体松弛和崩解，必须尽快做第一层喷射混凝土，厚度不宜小于40～50mm。所用的混凝土水泥最少含量为400kg/m3，并建议每100m2设置一个控制“格”或“盒”，以控制现场混凝土的浇筑质量。当不允许产生裂缝时，加强养护特别重要。 4.3 设置土钉
土钉施工包括定位、成孔、设置钢筋、注浆等工序。钻孔工艺和方法与土层条件、施工单位的设备和经验有关。
4.4 铺设钢筋网
钢筋网应在喷射第一层混凝土后铺设，钢筋与第一层喷射混凝土的间上拖引，防止钢筋产生弯曲变形。钢筋笼进入槽内时，吊点中心必须对准槽后徐徐下降，注意不要因起重臂摆动或其他原因使其产生横向摆动，造成槽壁坍塌。钢筋笼放入槽内后，检查钢筋笼的顶端标高，准确无误后安放在导墙上。如果钢筋笼是分段制作的，吊放时需要接长，下段悬挂在导墙上，然后将上段钢筋笼垂直吊起，上下两段找正后立即进行连接。钢筋笼不能顺利插入槽内时，应该重新吊出，查明原因并处理后再进行安放，如有需要则在修槽之后再吊放。不能强行插放，否则将引起坍塌，产生大量沉渣，影响工程质量。
5 逆作法
在城市内施工时因场地狭窄，受到施工场地的限制，不可能放坡，逆作法施工技术日益被重视，并且施工支挡可用地下室永久结构代替，各层楼板可做施工之用，并可缩短工期、节约造价。
逆作法的施工与正常基坑施工相反，先施工上层地下室，再施工下层地下室，最后浇筑底板。原有连续墙或柱列式钢筋混凝土桩可作为地下室的临时外墙。施工时按柱网排列，先做钢骨临时支撑柱。
在地面上做最上层楼面结构。浇筑过程中预留车道、出土口，便于挖出第一层楼面下的土方。挖完土方后，继续做第二层楼面，并浇筑钢筋混凝土柱。原有钢骨（型钢或钢管）留在柱内，便于柱、梁、板的连接。按此顺序施工，至浇完底板为止。关于梁与连续墙的连接，可在连续墙钢筋网上的相应位置预埋构件以便焊接。
由于逆作法具有施工稳定、节省材料与工期的优点，并解决了施工场地不足的问题，在城市中不仅用于高层建筑地下室，还用作地下车站施工，效果很好。唯一的要求在于提高施工技术，组织各工种统一步调，密切协作，才能保证质量。
6 深基坑支护技术应用前景
深基坑支护技术应用已经较为成熟，但是随着建筑工程环境的日趋复杂，深基坑支护技术也必须要不断地进行调整，这样才能适应整个建筑行业的发展，才能保证施工工程的质量。从目前的情况看，深基坑支护技术方可以从以下几个方面寻求突破：
6.1 改变传统的静态设计观念
从目前的情况看，深基坑支护结构的设计仍然没有一种精确的计算方法，仍采用传统的“结构荷载法”，而事实证明，这种理念下的计算结果与深基坑支护结构的实际受力，会产生相当大的差距，既不安全也不经济。
而实际上，业内人士对探讨和建立动态设计体系已形成共识，许多专家已开始从事这方面的研究。同时，这些年来，我国在深基坑支护技术上已经积累了很多实践经验，也已经收集了施工过程中的一些技术数据，已初步摸索出岩土变化支护结构实际受力的规律，为建立深基坑支护结构设计的新理论打下了良好的基础。
6.2 建立变形控制的新的工程设计方法
变形控制设计中变形控制量应根据基坑周围环境条件因地制宜确定，不是要求基坑围护变形愈小愈好，也不宜简单地规定一个变形允许值，应以基坑变形对周围市政道路、地下管线、建（构）筑物不会产生不良影响，不会影响其正常使用为标准。
因此，需要建立新的变形控制设计方法，着重研究以下问题：支护结构变形控制的标准，这是关系支护结构成败的决定性数据，但至今仍没有一个具体标准；空间应变简化为平面应变，这是如何将开挖过程中的空间效应转化为设计中的平面应变问题；地面超载的确定及其对支护结构变形的影响。
6.3 探讨新型支护结构的计算方法
随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现，对基坑工程的要求越来越高，随之出现的问题也越来越多，导致许多新的支护结构型式相继问世，如双排桩、土钉、组合拱帷幕、旋喷土锚、预应力钢筋混凝土多孔板等。但是，这些支护结构型式的计算模型如何建立、计算简图怎样选取、设计方法如何趋于正确，仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。
从当前的情况看，深基坑支护结构正在向着综合性方向发展，即受力结构与止水结构相结合、临时支护结构与永久支护结构相结合、基坑开挖方式与支护结构型式相结合。这些结合必然使支护结构受力复杂，因此工程技术人员必须探讨新型支护结构的计算方法。
7 结语
综上所述，深基坑技术是建筑工程施工技术的重要组成部分，其对建筑工程的施工安全和施工质量都有着重要的影响。因此，施工部门需要根据工程的实际需要，确定科学合理的施工方案，并在具体执行的过程中采取相应的监管措施，保证工程的质量。
参考文献
[1] 檀西乐.深基坑边坡支护施工方法及施工管理[J].现代装饰（理论），2011，（5） .
[2] 李宗尧.大型地下室深基坑支护技术探[J].科技与企业，2012，（15）.
作者简介：钟肇悦，广西建工集团第二建筑工程有限责任公司国家注册一级建造师，研究方向：房建项目施工及管理。
（责任编辑：吴 涛）