深基坑支护类型分析与探讨

张广乾 李向阳 高小航 毕小勇 吴彪 梁厅 张晨招

（1 西安建材地质工程勘察院有限公司；2 陕西中祥基础工程有限责任公司）

0 引言

随着城市化进程深入，为充分节约土地资源，拓展地下空间，建筑结构不断向纵深方向发展，从而形成大量深基坑，基坑支护形式选取的是否合适直接决定了基坑边坡的稳定及安全，也决定了工程造价是否合理经济，工程设计人员需充分结合地质条件、基坑形状、深度及基坑周围环境等因素[1]，遵循“安全可靠、经济合理、施工便利并保证工期”的原则，综合考虑，拟定出最经济合适的支护形式[2]。

1 深基坑支护形式及其特征

按照基坑土体开挖形式、支护结构施做与土体开挖时间及基坑壁土体开挖后边坡形状，可将基坑支护类型可分为放坡形式支挡和垂直支挡两大类。放坡形式支挡，土体需严格分层开挖，支挡工程随土方开挖进行，基坑边开挖边支挡，支挡结构刚度较小，基坑边坡产生的位移较大，基坑开挖占用了开挖线外一定的空间，对周围环境影响大，使用受周围环境影响大，制约条件多，该工法尽量利用土体的自稳性，土方开挖多，土方开挖受支护施工制约，工程造相对较低，施工简便，安全性一般，适用于基坑周围环境简单，基坑安全等级低的基坑支护。垂直支挡型，支挡结构在土体开挖前需完成支护结构施工，土体开挖分层厚度不需要严格控制，支挡结构刚性较大，基坑边坡产生的位移较小，对基坑周边环境要求低，该工法适应性强，对基坑周边建筑物（构筑物、管线）影响小，对基坑周围环境要求低，该工法主要通过平衡基坑侧壁土体压力，支护安全性高，可靠性好，支护造价高，适用于无施工场地等基坑安全等级较高的基坑支护[3][4]。

2 常用的支护结构及适用范围

2.1 放坡形支护结构及适用范围

放坡形支护形式主要包括稳定坡率法放坡开挖及土钉墙支护[5]。

2.1.1 稳定坡率法放坡开挖

基坑侧壁土体依靠土体自稳定性形成坡面，设计根据土性采用土体自稳的坡率开挖或多级放坡，分级间设置碎落台。坡面根据土质情况、坡率、气候条件、基坑回填时间等因素综合考虑，采用坡面挂网喷浆、素喷混凝土、塑料布/土工布覆盖、绿网覆盖等适宜防护措施，该工法主要适用于周围环境简单的基坑，有大量的施工场地，土方运输堆放方便，支护施工最简单，造价与土方导运关系密切。

2.1.2 土钉墙支护

根据土体性质、基坑周围环境，基坑侧壁按一定的坡比逐层削切土体，在坡面掏孔，植入土钉筋体，孔内灌注浆液，坡面土钉位置处设置通长加强筋，并绑扎钢筋网、喷射混凝土，并辅以排水系统，形成的柔性支护支护体系。

根据土质情况、基坑深度、周围环境等因素，结合基坑稳定性验算，确定土钉形状、长度、间距等设计参数。一般采用钢筋土钉，对于砂层，填土层等成孔困难地层采用击入式孔壁开口钢管土钉，针对坡面变形大的基坑采用预应力钢筋或预应力锚索土钉，形成复合式土钉墙，控制边坡位移。

该工法适用于基坑周围环境较简单，具有一定的放坡空间，坑壁位移不需要严格控制，支护结构施工较简单，但对土方开挖有制约，工程造价较低。

2.2 垂直支挡结构及适用范围

垂直支挡形式主要包括重力式水泥挡墙、钢板桩、型钢水泥土搅拌桩、预制混凝土桩、灌注桩排桩、地下连续墙[6]。

2.2.1 重力式水泥墙

重力式水泥墙主要依靠基坑侧壁改良后的土体自重来平衡坑壁土体压力，根据施工工艺又可分为深层搅拌水泥土桩挡墙及高压旋喷桩挡墙，还可以根据墙体变形可插入型钢等改善墙体强度。

该工法适用于周围环境较简单，具有一定的施工空间，坑壁位移不需要严格控制，施工需大型设备，工期长，水泥桩受施工影响大，挡墙质量离散性大，墙体强度达到龄期方可开挖基坑，软基中变形较大，墙体隔水效果好，工程造价相对较低。

2.2.2 钢板桩

沿基坑开挖线压入拉森钢板桩或冷弯钢板桩，钢板通过锁扣连接，形成板桩式围护结构，且能通过内支撑或锚拉体系提拱较大的抗力，钢板桩施工快，压桩完后即可开挖土方，钢板桩可重复利用，基坑稳定性好，坑壁位移可控。

该工法适用范围广，特别适用于狭长形基坑，如管廊，管道等基坑，具有非常好的性价比。

2.2.3 预制桩

沿基坑开挖线引孔或直接压入预制钢筋混凝土桩，且能通过内支撑或锚拉体系提拱较大的抗力，预制桩工厂化制造，质量可控，且压桩施工速度快，基坑支护施工工期短，但压桩对周围有影响。

该工法适用范围较广，特别适用于城市核心区，工期短，污染小，需要一定的施工场地。

2.2.4 灌注桩

沿基坑开挖线成孔，下钢筋笼浇筑混凝土形成的支挡结构。根据地下水、土质、基坑深度、周围环境等因素，结合基坑稳定性验算，采用咬合桩形成桩墙或排列桩形式，尽量在桩体设置多道内支撑或锚拉结构，形成桩锚结构，减小桩上弯矩和桩底位移，充分发挥桩及锚索的受力特性，使得支护结构受力最小，降低工程造价。

该工法适应范围广，能提供的抗力大，支挡系统强度高，桩顶位移可控，可根据基坑周围环境采用悬臂桩或桩锚结构，解决各种复杂的基坑支挡，灌注桩适应能力强，支挡结构安全可靠，工业稍显复杂，造价相对较高，工期相对较长，施工对地下水有一定的污染。

2.2.5 地下连续墙

沿基坑开挖线在泥浆护壁作用下挖槽，安设钢筋笼，灌注混凝土形成的支挡结构，其形成的支挡体系，整体刚度好，强度高，支护效果好，具有较好的防渗、截水效果，但其施工工艺复杂，施工难度大，造价高，条件许可时可通过内支撑或锚拉结构，降低连续墙的断面厚度，降低工程造价。

该工法适用范围广，特别较深的竖井等基坑及基坑周围建筑密集的深基坑支护及逆作法施工的围护结构。

3 基坑支护结构选型

基坑支护结构的选型，需结合基坑岩土参数、地下水情况、基础形式、基坑深度、平面尺寸、基坑周围环境（建筑红线、临近建筑物距离、基础形式、埋深，上部结构等、管道、线缆）、施工场地、工期要求、荷载要求、当地施工经验及技术水平等综合考虑，结合基坑支护等级，坑顶位移要求，本着经济合理安全可靠的原则，选取合适的支护类型，在安全的前提下，选取工艺成熟、施工便捷、造价较低的支护形式。

4 结论

⑴深基坑支护工程是一项较为复杂的危大工程，涉及岩土工程与结构工程，支护选型应综合考虑基坑地质条件、基础形式、基坑特征、周围环境及施工工艺等因素。

⑵选取的支护形式既要保证基坑的安全，又要具有施工便捷，工程造价低廉的特点，支护设计选型时细化基坑段落，根据具体情况逐段拟定支护结构形式，最终采用一种或多种组合的支护形式来满足基坑支护需求。

⑶选取合理的支护结构形式能以较低的工程造价，可达到预期的设计效果。