关键词：深基坑；支护技术；问题
中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：1006-8937（2013）12-0161-02
20世纪末期经济快速发展，城市化建设大幅度进行，使得土地资源越来越紧张。为了满足发展需要，高空建筑和向地下建筑逐渐发展起来，此时也开始了基坑工程的研究。20世纪90年代以来，随着高层和超高层的建筑的出现，深基坑工程也越来越多。由于城市中密集的建筑物，复杂的深基坑形式，深基坑开挖的条件也是越来越复杂。为了保证所挖基坑的安全以及周围的建筑和将要建设的建筑的安全，开挖的深基础基本上都要满足设计的深度要求。现在所建的建筑物逐渐增加其高度，为了保证期性能安全，所以其基础的要求就比较高，开挖的深度也会比较深，这就会面临许多的问题和困难。
1深基坑工程的特点
1.1深基坑施工面临的问题
①周围环境复杂。城市中，建筑物密集，有些高层建筑紧靠公路。尤其在沿海的经济开发地方，地质条件存在一些突出的问题。同时在这些区域原有的建筑物结构均比较破旧，地上与地下的管线布置比较密集。开挖时不但需要确保基坑本身的稳定，而且需要确保基坑周围的建筑不能受到影响。
②深度不断增加。土地资源的日益紧张，为了增大使用面积，建筑有向地下发展的趋势。同时必须符合相关的城市管理相关规定和人防的需要等一些要求，建筑需要的基坑深度不断增大。
③安全隐患较大。由于地下地质条件复杂，深基坑的支护考虑因素比较繁多。基坑支护一旦失效，施工人员的安全就不能保证，同时基坑周围附近的房屋建筑以及周围的管道线也容易受到影响，严重时造成道路发生开裂。基坑工程的破坏使得经济会发生一定损失，也会造成一定的人员伤亡。
1.2基坑支护系统
①支撑结构。它主要是用来平衡围护结构承受的侧力以及防止围护结构发生位移。在开挖的时候起到挡土和挡水的功能，能够使工程的施工正常，同时确保附近其他建筑物或者构筑物发生毁坏。通常情况下，支护结构是临时性结构，有些可以回收重复利用。一般使用的支护结构：钢材与混凝土进行的组合支撑、钢管与型钢之间结合的内支撑。
②挡土结构。它主要是用来形成支护结构来阻挡基坑周围的土压力，避免周围土层发生移动。一般使用的挡土结构：钢筋混凝土制成的板桩、通过钻孔形成孔洞的灌注砂浆形成的桩、砌筑形成的地下连续墙。
③挡水结构。它主要是用来防止基坑周围向坑内渗水，确保坑内干燥。一般使用的挡水结构：砌筑形成的地下连续墙、较深层的水泥搅拌形成的桩、锁口的钢板桩。
2常用深基坑支护技术
2.1深层搅拌水泥桩支护
水泥桩支护即采用水泥材料当成是固化剂，经过机械式的搅拌，强行与软土剂进行拌和。拌合后它们之间发生一系列反应从而逐渐硬化，形成水泥桩墙。根据其形成过程，确保其具有相应的强度，并具有稳定性和整体性。
2.2钢板桩支护
将钢板桩彼此相连即可构成钢板桩墙，这种支护大多用于挡土和挡水。由于钢板桩的施工比较容易，所以使用比较多。但是钢板桩的施工的震动对周边的环境影响比较大，有可能引发周围附近的地基发生变形。由此在人员比较密集或者建筑比较密集的地方，会受到相应的限制。同时又由于钢板桩自身的柔性就比较大，它的变形会因支撑或者锚拉位置不适当产生很大影响，因此要考虑基坑的支护深度。地下室施工时使用的钢板桩在工程结束后应该拔出，此时需要考虑拔出钢板桩时附近的地基土和地表土产生的相应影响。
2.3地下连续墙
地下连续墙有着广泛的应用，因为其整体刚度比较大、防水效果好、适应复杂环境能力强。在基坑底面下面存在深层软土时，地下连续墙可以插入很深。科学技术的进步和施工机械的创新，配合合适的施工技术和相应的措施，就可以很好地限制土层的变形。但是在比较坚硬的土体中，地下连续墙挖槽的难度比较大，遇到岩层时则会使用比较特殊的机械装置，使用的费用就比较高。
2.4土层锚杆支护
土层锚杆即是在墙面钻孔，当达到设计的深度以后扩大所钻孔的端部，使端部形成柱状或其他形状。适用的墙面可以是还没有开挖过的基坑的墙面，也可以是已经深深进行开挖过的地下室所对应的墙面。土锚杆能与土体一起承担比较大的拉力，确保相应结构的稳定性。也可以在使用的高强钢材施加预应力，有效控制变形量。使用土层锚杆，可以节省大量的劳动力，加快项目工程的进度，有很好的经济效益。
3深基坑支护技术存在的问题
目前在全国大范围内已进行深基坑支护的工程，收获了很多成功的经验。但随着现代化经济建设的需要，基坑支护技术仍存在一些问题。
3.1边坡支护和土层开挖不匹配
在开挖过程中，基坑的支护不能及时跟进土方施工的情况经常出现，所以经常采用搭设架子或者二次回填来完成基坑的支护。通常情况下，开挖土方的工序比较容易，没有太多的技术。但是作为深基坑发挥挡土或者挡水用的支护结构，工序久相对比较复杂，也需要一定的技术。因此在施工过程中，大型的工程一般由不同的专业施工队分别完成土方开挖工作和挡土支护工作。两个施工队是平行的合同，土方开挖的单位开挖顺序又比较乱，即加大了施工的管理协调难度。在雨期施工时这种现象更加明显，土方开挖单位不管挡土支护施工单位的工作面要求，完全按照自己的意愿进行施工，造成支护施工没有操作面完成钻孔、注浆等工作，多数情况下也无法保证时间，导致支护工作落后于土方开挖工作。
3.2边坡达不到设计和规范要求
通常情况下，进行深基坑的开挖都是使用机械设备，然后由人工进行修坡。修坡完成后，才开始初喷混凝土来实现挡土支护的效果。在现实施工开挖过程中，部分负责管理工作的人员不到位，有时也没有充分进行技术交底，机械设备的操作人员水平不高等原因。机械设备开挖之后呈现的边坡不是很平，边坡也不是很平坦，开挖的基坑深度分层分段不能一致，与设计和规范的要求不符合。人工修理的过程中，只可以在机械设备开挖后的表面进行简单修整，进行深度挖掘不大可能。管理不严的情况下，没有通过严格验收就开始初喷，这就造成工程的质量问题，支护后会常有超挖或者欠挖的现象发生。
3.3锚杆强度、成孔注浆达不到要求
开挖的深基坑进行土层锚杆支护时，通常使用直径为100～150mm毫米的钻杆来进行钻孔，成孔的深度通常是5～20m。一般情况下，钻孔过程中穿过的土质条件不相同，如果没有认真的探索研究钻孔所穿土体的具体，那么在钻孔过程中即将出现出渣不尽、残渣沉积等一些现象。这将影响到注浆的质量，甚至有些情况下会造成孔洞毁坏的情况。孔洞注浆时的配料没有统一的严格规定，有时砂浆强度不能满足要求。同时注浆管没有插到位，注浆压力达不到要求都会造成注浆的充盈度不足。锚杆（土钉）的抗拔力不能达到设计的要求，也会影响工程的质量。
3.4设计情况与实际情况差异较大
深基坑进行支护的挡土压力与传统的挡土墙土压力并，并不相同。现在还没有完整的土压力理论进行指导，所以在设计的过程中仍然采用传统的理论进行计算，不可避免的产生误差。一般都是经过传统理论进行土压力计算，然后结合工程的经验进行修正，以此来达到设计的要求。按照经验进行调整是一个非常复杂的课题，要充分结合工程的实际情况。但一些经验系数没有充分考虑工程的地质条件、工程的地面荷载差异，只是按照一般的系数进行套用即会导致与实际脱离的变形后果。
4结语
深基坑支护的结构选型需要充分考虑周边的环境条件，也要考虑对应场地土的分类等其他重要因素。如果合理选择支护结构类型，就可以保证整个基坑以及整个建筑物的安全性，同时也会带来经济效益与社会效益。要合理选择基坑的支护结构，不然会影响基坑的稳定，而且会影响到周边的建筑物环境。选择合理结构类型后，还要针对该结构类型面临的问题进一步研究，确保其质量安全。
参考文献：
[1]余志成，施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.
[2]李钟.深基坑支护技术现状及发展趋势（一）[J].岩土工程界，2001，（1）.
[3]高大钊，陈汉忠.深基坑工程[M].北京：机械工业出版社，1999.
[4]刘利民.深基础工程的理论进展与工程实践[M].北京：中国建材工业出版社，2002.
关键词：高层建筑；基坑支护；桩锚支护；计算方式
近年来，随着城市建设的发展，城市用地非常紧张，高层建筑和超高层建筑大量出现，与低层建筑相比其主要特点是高度加大、层数增多、平面布置更复杂、施工技术要求更高、基坑加深等，本文重点对基坑支护技术进行看分析，根据建筑物特点和实际情况在以往的基坑支护方式上不断完善和创新，取得进一步的发展。
1工程概况
该工程总建筑面积为216544m2，其中地下室建筑面积62266m2。整个工程项目包括七栋30层高层商住楼、一所幼儿园以及生活有关基础设施构成。主楼基础设计以箱型基础，地下室共为3层，基坑开挖深度为10.35m，总体基坑面积为28000m2。
2基坑周边环境状况
周边条件非常复杂，周边环境图和基坑平面布置如图1所示。
东面附近的建筑物是3至7层的居民住宅楼，最近一栋楼和基坑坡顶边线距离为8.60m，基础埋深2.0m，此外有一配电房和基坑皮顶边线距离为1.67m；西面为改工程二期，有三栋无人居住的房屋待拆，和基坑坡顶边线距离为3.20m至6.30m；南面有一间废弃层砖房，和基坑坡顶边距离为8.90m；北面有建筑物为2至5层的砖混结构形式，与基坑坡顶边线最近的距离为1.0m，基础埋深2.0m。基坑开挖内及周边没有交通主干道和地下管线。
按照上述所阐述可以得知：基坑东、北面周边坏境比较复杂，周边建筑物在很大程度上会受基坑开挖的影响。
3工程地质条件和水文地质条件概况
从地貌形态上看属于长江南岸Ⅲ级阶地垅岗地貌，地势比较平坦。依孔口标高计，地面标高变化范围为29.50m至32.90m。场地内土层分布情况见表1。
现场中按照场地地层结构、地下水类型以及地下水埋藏条件，为上部滞水，重点储存在人工的填土内，这一般由地表水与大气降水渗入进行补给，同时，附近的生活废水也会渗入补给。
土的物理力学性质指标。按照勘察报告中所设置的岩土物理力学性质指标，结合该建筑所属区域实际情况来分析，场地中各土层的计算参数如表2所示。
4基坑支护设计方案及计算方式
4.1锚杆+喷射混凝土保护部分（加强型土钉墙支护段）
（1）该部分支护体放坡坡率按照1：0.3设置；
（2）注浆水泥强度32.5，水灰比0.45至0.55；
（3）锚杆使用单根22Ⅱ级螺纹钢，锚杆长9000mm至12000mm，直径120mm，倾角13°，间距1500mm，排距1500mm；
（4）喷射混凝土强度按照C20设计，厚度100mm；
（5）加强筋尺寸为φ16@1500mm×1500mm，坡面钢筋网片尺寸设置为φ6@250mm×250mm。
4.2支护桩+锚杆部分（桩锚支护段）
（1）桩排使用桩长9.50m，桩径φ900mm，间距1600mm的人工挖孔灌注桩；
（2）布置1排锚杆，锚杆长度设置为15.0m，杆体使用两根1×7Ф15.2mm预应力锚索；
（3）锚杆使用φ150mm和倾角为15°的孔径，注浆水泥强度32.5，水灰比0.45至0.55，采取两次高压注浆。
（4）桩身混凝土强度使用C25，钢筋保护层厚度为50mm；
（5）钢筋笼主筋配置应分段对称，主筋为16φ22，加强箍φ16@2000，螺旋箍φ8@250；
4.3计算模型
（1）地面超载设定：基坑周边没有建筑物区域，地面超载按15kPa考虑；基坑周边有建筑物区域，地面超载按建筑物每层15kPa考虑。
（2）压力计算方式：郎金土压力理论、水土合算。
（3）支护模型的设定：支护模型设定，基坑上部8.4m充分利用土体本身的高强度，采用锚杆与喷射混凝土保护支护方式，下部采用桩锚支护方式。所以在计算时应分别计算上下两部分的稳定性。
（4）计算结果如图2。
5工程效果
该基坑具有难度大、工期长的特点，在施工期间对基坑的变形情况加强了监测，对监测的结果进行了分析并及时采取了相应的施工处理措施，使工程施工更具信息化。基坑坡度在开挖的施工期间，基坑一直保持稳定和安全，没有发生事故。监测基坑点水平位移变形最大仅为16mm。
关键词：基坑支护；结构设计；设计优化；功能评价
1.绪论
1.1建筑工程常用的基坑支护
1.1.1SMW型支护
基于深层搅拌桩发展起来的SMW是Soil-cementMixingWall的缩写，该工法具有桩支护及止水帷幕于一体的优良特性，也称劲性水泥土搅拌桩法。
1.1.2工字钢基坑支护
工字钢基坑支护在中等深度以下的基坑中较为常用，适用于一般黏质土、砂性土和粒径不大于100mm的砂卵石基坑。该基坑支护类型的优点是成本低、施工简便快捷、受力性能好、刚度大、材料省。缺点是止水性能差。
1.1.3拉森钢板桩支护
拉森钢板桩作为一种新型建材多用于深基坑支护工程中，由于其止水性能卓越、围挡刚度强、施工简易、费用低、材料可多次使用等优点，在建筑同行中得到频繁运用，特别在大型管道、抗洪抢险和地下铁道中。但是，碍于其施工作业过程时的噪声较大，因此较少被运用到市区。
1.1.4钻孔灌注桩
钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔的手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼，灌注混凝土而做成的桩。
1.1.5地下连续墙
地下连续墙利用各种挖槽设备，在特制泥浆的护壁作用下，在地下挖出窄而深的沟槽，然后在沟槽内放置钢筋笼，并在其内浇筑水下混凝土而形成一道具有防渗挡土和承重功能的、连续的地下墙体。
2.基坑支护结构设计
2.1基坑支护结构的设计原则
基坑工程根据结构破坏可能产生的后果，采用不同的安全等级，一级安全等级对应破坏后果很严重，二级对应严重，三级对应不严重。深基坑支护结构的设计一般按两种状态即承载力极限状态和正常使用极限状态进行设计。（1）承载力极限状态也称应力极限状态。（2）正常使用极限状态。正常使用极限状态也称变形极限状态。
2.2基坑支护结构设计的计算方法
现在一般采用有限元法进行挡土墙的内力分析，用这种方法可以有效的计入基坑开挖过程中的多种因素；有限元法可以有效、安全、经济的优化挡土结构形式和开挖过程中的合理化。挡土结构有限元分析法主要有两种，即“弹性杆系有限元法”和“连续介质有限元法”。目前在我国主要采用的还是“弹性杆系有限元法”，因为它计算模型简单，参数易取，结果可靠。最近几年来，随着计算机技术的不断提高，特别是一些通用的有限元计算软件的进入，使得“连续介质有限元法”得到了越来越广泛的运用。
2.3基坑支护结构选型
深基坑支护的目的与要求是确保坑壁稳定，施工安全；确保邻近建筑物、构筑物和管线安全；有利于挖土及地下室的建造：支护结构施工方便、经济合理。支护体系的选用原则是安全、经济、方便施工，选用支护体系要因地制宜。一个优秀的支护体系设计，要做到因地制宜，根据基坑工程周围建（构）筑物对支护体系变位的适应能力，选用合理的支护型式，进行支护结构体系设计。优秀的设计，应能较好地把握支护结构安全变位量，使支护体系安全，周围建筑物不受影响，费用又小。
3.基坑支护的优化
3.1基坑支护优化的内容
目前基坑支护优化按其阶段不同，可分为三级，第一级是进行基坑支护类型的选择；第二级是设计优化；第三级是施工过程的实时优化。基坑的优选，主要是采用定性的评价，根据基坑的周边环境条件、地层条件，地下水埋藏条件各种支护类型的特点及适用条件，综合进行支护类型的优选，也有少量用模糊数学的方法进行支护类型的优选。第二级是支护结构的设计优化也称细部优化，是在支护类型方案确定之后，对具体类型方案的细部进行优化计算，如锚杆或支撑点的位置和层数、支护桩的桩径、桩距、插入深度等优化。优化目标是使支护系统总体造价为最小，工期最短，环境影响最小。这种优化最简单的方法是规范规定的弹性抗力法即m法，它通过支护系统位移，最大弯矩，剪力等计算，优选出合适的设计计算方法。此外，还有通过数学模型进行优化设计，其过程是选取设计变量，列出目标函数给定约束条件后便可构造出最优化设计的数学模型，该模型通过各种算法，进行求解；第三级是面向施工过程的信息法施工，是方案设计及实施的过程中根据检测的信息实施的优化。
3.2基坑支护方案优化的重要性
基坑支护类型方案很多，为达到同一目的，可以有多种支护类型方法，即每一种方法都有其独特的优点，有的速度快，有的占地小，有的经济，有的噪音小。支护结构类型选择合理，就能做到安全可靠、施工顺利、缩短工期，带来可观的经济与社会效益，否则一旦基坑支护失败，轻则导致重大经济损失，重则导致人身伤亡的重大事故。因此，如何使得基坑工程做到安全、经济，就成为目前一个急待解决的课题。
基坑支护方案的优化，归纳起来有如下重要性：
第一、可以从众多的设计方案中优选出适合本工程的最佳设计方案，首先可以做到使基坑稳定、安全；
第二、通过设计方案的优化可以做到投资最少，做到经济上合理；
第三、通过设计方案的优化可以减少工程事故的发生，从而既有经济效益又有社会效益；
第四、通过设计方案的优化，可以保护基坑周围的各种环境，从而带来环境效益。
总之，通过基坑支护工程的优化，可以产生经济效益，社会效益和环境效益。
3.3基坑支护方案优化的原理和方法
最优化问题在数学上就是求极值问题，而运用到基坑支护工程中就是对拟定出来的支护方案，从造价、施工难度、工期、机械设备及对环境的影响等方面用多目标模糊优化方法进行比选，找到一种相对比较优越的支护方案。在工程设计中，同时考虑多个目标（或指标）都达到最优的问题，即多目标优化问题，其中各目标往往彼此矛盾，难以使它们同时达到最优，而仅能在综合考虑各目标的情况下求得一个合适的优化方案。由于各个目标的相关程度具有模糊性，且寻求合适优化方案需要人们加以判断也具有模糊性，因此使用普通优化方法求解会遇到困难，而价值工程理论结合模糊集合论是研究这种多目标优化问题的有效工具。
参考文献
[1]崔江余，梁仁旺.建筑基坑设计计算与施工：.北京：中国建材工业出版社，1999.
[2]杨育文，袁建新.基坑工程支护选型多样性探讨.岩土力学，1999（1）：70-72.
[3]龚晓南，高有潮.基坑工程设计施工手册.北京：中国建筑工业出版社，1998.