基坑工程中主要支护类型

随着城市化进程的推进，为满足市民在轨道交通换乘、商业、出行等功能日益增长的需求。结合城市建设，在土体使用率愈发高的城市中心，改造开发新型地下区域已成为一种必然，诸如地下通道、地铁及车站、地下医院、地库、地下商场、超高层建筑的多用多层地下室以及各种地下军用、民用和工业设施等。

钱七虎院士指出19世纪是桥的世纪，20世纪是高层建筑的世纪，21世纪是"地下空间"的世纪。地下空间开发面积及尺寸随着时代的推进愈发增大，如上海某地区已有多达几十个地下项目，其开发总面积达 10~30万m²;基坑开挖面积一般可达2~6万m²，如南京河西金鹰天地广场基坑开挖面积为 53000m²，周长约为 940m;南京河西金融城基坑开挖面积为 79629.8m²;南京河西紫金创业特别社区 152263m²，支护周长约 2399m;上海仲盛广场基坑开挖面积为5万m²;天津市 117大厦工程基坑开挖总面积达到9.6 万 m²等。目前，基坑项目的开挖深度也随之加大，常见基坑开挖深度为16~25m 以上，如金鹰天地广场挖深 21.7~24m;苏州地标建筑物东方之门最大挖深 22m，上海市世博园 500kV地下变电站项目实际挖深 34m。以上深大基坑通常位于繁华的城市中心地带，基坑工程周围环境极其复杂，一般密布着各式各样的地下运输通道、地下管线等各类地下结构体。因此施工现场周围地质条件和施工条件较为复杂，且施工场地及工期相对紧张、周围相应设施对当地环境保护要求相对较高。以上因素均导致基坑工程初步设计和后期施工难度有所增大，重大恶性基坑事故不断发生，工程建设的安全生产形势越来越严峻。

基坑工程的最基本的作用是为了给地下工程敞开开挖创造条件。

《深基坑工程设计施工手册》中把支护方法的选用原则简单的概括为∶ 安全、经济、方便施工和因地制宜;《基坑工程手册》中则根据开挖深度和地区的不同给出了一个方案选择表;基坑支护方案选择顺序∶无支护开挖、放坡+土钉、土钉墙、放坡+桩支护、土钉墙+桩支护、悬臂桩、搅拌桩、放坡+锚桩、土钉墙+锚桩、锚桩墙、地下连续墙。

目前，常用的深基坑支护结构型式有地下连续墙、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、SMW法、钢板桩、重力式挡土墙、复合土钉墙、放坡开挖等，其特点见表1-1。

目前，基坑工程中采用的主要支护结构有地下连续墙、排桩+止水帷墓、重力式挡

墙、土钉墙等，这些技术基本都是原位成孔，然后灌入钢筋混凝土，或原位搅拌形成水泥土。基坑支护结构必需材料通常包括∶水泥、砂浆和钢材等;工程现场施工中一般会造成废渣、泥浆、噪音等污染;现场大量易造成污染的建筑垃圾将在混凝土支撑被拆除后形成;部分地下水资源被消耗，从而造成周围土体不均匀沉降等严重后果;永久性支护结构将废弃于土体内部，在不久的将来易出现难以清除的地下障碍物，污染环境。由于原位形成桩体，受地质情况影响显著，因此基坑支护技术具有明显的区域性，在含泥炭土等有机质含量高的土层、深厚砂层中，搅拌桩止水帷幕容易失效，导致流土、管涌等基坑事故发生。

在设计基坑工程相关方案时，应充分考虑其经济性及可持续发展，多采取相关节约社会资源的措施，从而达到降低能耗的目的。目前，主要措施有;围护结构不得超出红线范围外、通过设计尽量降低围护结构使用量、多采用可重复利用的材料、开发废弃泥浆再次使用等，以减少工程开发对社会的不利影响和对环境的破坏。

预制桩，是提前于工厂或项目现场定制完成不同材料、不同截面型式的桩，并通过相应沉桩设备将已经预制成形的桩沉入土中。目前，在国内多采用混凝土桩和钢桩两大类预制桩。其中，混凝土预制桩质量及工期都有所保证，且荷载承受力大;钢桩主要是钢板桩、H型钢和管桩等。预制桩具有工厂化生产，生产速度快，造价低，桩身质量可靠，施工方便，可以回收等优点，但侧向刚度不高，在基坑支护中应用不多。

钢板桩支护是基坑支护结构中常用的一种类型，是将钢板桩（一般兼作防水帷幕）打入土层，设置必要的支撑或拉锚，抵抗土压力和水压力并保持地层的稳定，维持平衡，保证深基坑开挖施工的顺利进行。在基础结构施工领域，钢板桩自早期欧洲的开创性应用至今已有百余年历史。作为一种现代基础与地下工程领域的重要施工材料，钢板桩可满足传统水利、土木、道路交通工程，环境污染整治及突发性灾害控制等众多工程领域的施工需求。

考虑到单纯的钢板桩支护虽然可以发挥挡土作用，但由于其截面模量较小，不能适用于有较大变形的基坑中。针对此，诞生了各种新型组合钢板桩支护型式，较传统钢板桩支护而言，新型组合钢板桩截面模量明显增大，也因此开拓了组合钢板桩在国内外各方面的应用。组合钢板桩虽然在国内应用较少，但其在国外的应用已经相当广泛，一般表现为传统钢板桩、H型钢和钢管桩等交叉组合型式，如 HSW 组合钢板桩支护型式、 HZ 组合钢板桩支护型式、CAZ 箱型组合钢板桩支护型式、U 型组合墙和 H+U 组合钢板桩支护型式等。