對深基坑支護方案選擇的分析

花春根 王章虎

隨著我國城市高速發展，城市用地越發緊張，建筑物之間距離越來越狹窄，高層或超高層建筑不斷涌現和地下空間的發展，導致基坑出現深、大和周圍環境復雜等特點，基坑深度由 6m，8m到目前的 30m以上。合理的選擇支護類型不但能確保安全，而且能節約成本和縮短工期。

1 常用支護類型

1.1 土釘墻支護

土釘墻支護是用于土體開挖和邊坡穩定的一種新的擋土技術，由于經濟、可靠且施工快速簡便，與其他樁墻支護相比，工期可縮短 50%以上，土釘支護費用大概在 400元/m2～800元/m2，是其他樁墻造價的 1/3左右，已在我國得到迅速推廣。

土釘墻不足之處:這主要因為土釘墻是限于地下水以上或經過人工降水后的土體，從施工角度來看作為土釘墻支護的土體必須具有一定臨時自穩能力，以便給出時間進行土釘墻的施工。

土釘墻適用范圍:一般適用于地下水位以上或經人工降水后的人工填土、粘性土和弱結砂土的基坑支護或邊坡加固;土釘墻不宜用于含水豐富的粉細砂層、砂礫卵石層和淤泥質土;當基坑深度超過 12m或對基坑變形要求嚴格的時候不宜單獨采用。

1.2 鋼板樁支護

它由鋼板樁、錨拉桿(或內支撐)組成，施工時將鋼板樁用打樁機打(壓)入地基，使其互相連接成鋼板樁墻對坑壁土體進行支擋。鋼板樁強度高，防水性能好;造價相對較低，以 6m深基坑為例，鋼板樁 +2道型鋼內支撐，綜合造價大概在 3 200元/延米 ～4 000元/延米;其施工快，能適用多種平面形狀和土質，可以重復使用，因此常被采用。

不足之處:鋼板樁的施工可能會引起相鄰地基的變形和產生噪聲振動，對周圍環境影響較大，因此在人口密集、建筑密度很大的地區，其使用常常會受到限制。

鋼板樁使用范圍:鋼板樁一般適合安全等級為二級、三級，淤泥、淤泥質土、飽和軟土及地下水位較高的深基坑支護;鋼板樁本身柔性較大，如支撐或錨拉系統設置不當，其變形會很大，所以當基坑支護深度大于 7m時，不宜采用。

1.3 深層攪拌樁支護

深層攪拌支護是利用水泥作為固化劑，采用機械攪拌，將固化劑和軟土劑強制拌和，使固化劑和軟土之間產生一系列物理化學反應而逐步硬化，形成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥土樁墻，作為支護結構。由于一般坑內無支撐，便于機械化快速挖土;具有擋土、止水的雙重功能;一般情況下較經濟，以 5m深基坑為例，采用懸臂式深層攪拌樁綜合造價大概在 5 000元/延米 ～6 000元/延米;施工中無振動、無噪聲、污染少、操作簡便、成樁工期較短、擠土輕微，因此在鬧市區內施工更顯出優越性。

深層攪拌支護不足之處:厚度大(約為 0.6h～0.8h，h為基坑深)，占用建筑紅線內一定面積，墻身水平位移較大等。

深層攪拌樁適用范圍:適用于基坑安全等級為二、三級，建筑紅線允許，基坑周圍環境要求不高，開挖深度不大于 6m情況下。深層攪拌樁在軟土，地下水位較高的地區常和土釘墻支護、排樁支護等聯合使用，充當止水帷幕作用。

1.4 排樁支護

排樁支護是指柱列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔、鉆(沖)孔灌注樁作為主要擋土結構的一種支護形式。這種支護特點是剛度大，抗彎強度高，變形小，適應性強，對工作場地要求不高，振動小。

不足之處:造價較高，以 8m深基坑為例，采用排樁支護 +一道內支撐綜合造價在 9 800元/延米 ～10 000元/延米左右;止水能力較差且工期較長，當地下水位較高時，使用排樁時要加止水帷幕。

適用范圍:大多數情況下，懸臂式柱列樁適用于二級和三級基坑，基坑深度不大于 7m;支錨式柱列樁適合于一、二級基坑工程，當基坑深h=8m～14m、對周圍環境要求不十分嚴格時，多考慮采用支錨式排樁支護。當排樁支護不能采用懸臂式，地質條件允許情況下優選樁錨式結構，這種形式造價相對便宜，施工速度相對較快，但當在有機質土、液限大于 50%的粘性土層或相對密度小于 0.3的砂土，或對支護變形要求嚴格時，不宜采用錨桿支撐，應采用排樁加內支撐結構形式。

1.5 地下連續墻支護

地下連續墻就是指專用設備沿著深基礎或地下構筑周邊采用泥漿護壁開挖出一條具有一定寬度與深度的溝槽，在槽內設置鋼筋籠，采用導管法在泥漿中澆筑混凝土，筑成一單元墻段，依次順序施工，以某種接頭方法連接成的一道連續的地下鋼筋混凝土墻，以便基坑開挖時防滲、擋土，作為鄰近建筑物基礎的支護以及成為承受直接荷載的基礎結構的一部分。地下連續墻具有強度大，抗滲性能好，施工時振動小，噪聲低，對周圍環境和臨近建筑物影響小，占地少，可以充分利用建筑紅線以內有限的地面和空間，施工中無需放坡、支模且土方工程量小，基本上可以適用各種地質條件等優點，在大型基坑中已被廣泛采用，目前已使用在開挖深度超過 36m的深基坑工程中。

不足之處:地下連續墻造價高，以 12 m深基坑為例，采用地下連續墻綜合造價大概在 28 000元 /延米 ～36 000元/延米;施工較慢、施工工藝技術要求高;在城市施工時，廢泥漿的處理比較麻煩等缺點使地下連續墻使用受到限制。

適用范圍:一般情況下當基坑開挖深度不小于 12m、地下水位較高、軟土地區、場地特別狹窄且環境要求非常高等情況下才考慮使用地下連續墻支護形式。

1.6 SMW工法

SMW工法亦稱勁性水泥土攪拌樁法，即在水泥土樁內插入 H型鋼等(多數為 H型鋼，亦有插入拉森式鋼板樁、鋼管等)，將承受荷載與防滲擋水結合起來，使之成為同時具有受力與抗滲兩種功能的支護結構的圍護墻。SMW支護結構的支護特點主要為:施工時對周圍環境影響小;結構強度可靠，凡是適合應用水泥土攪拌樁的場合都可使用，特別適合于以粘土和粉細砂為主的松軟地層;擋水防滲性能好，不必另設擋水帷幕;可以配合多道支撐應用于較深的基坑;此工法在一定條件下可代替作為地下圍護的地下連續墻，在費用上如果能夠采取一定施工措施成功回收 H型鋼等受拉材料，則大大低于地下連續墻，以 8m深基坑為例，采用 SWM工法綜合造價大概在 6 500元/延米 ～7 500元/延米;目前已使用在開挖深度超過 16m的深基坑工程中。

不足之處:經驗不足;SMW工法施工設備較為復雜，設備的運輸有一定的限制;噪聲污染較嚴重，在對噪聲控制要求較高的地區使用受限制;SMW工法插入的H型鋼雖可回收利用，經過多次插拔后鋼材性質變脆，不能再投入使用。

適用范圍:水泥土攪拌樁能適用的范圍 SWM工法均能適用，一般基坑開挖深度在 8 m～15m情況下，地下水位較高、軟土地區考慮使用SMW工法較經濟。

2 案例分析

2.1 工程概況和地質條件

擬建基坑地下 3層，基坑呈矩形，平面尺寸約 185m×125m，基坑開挖深度為10.90m～13.18m，基坑周邊距用地紅線 1.9m～3.3m。場地地勢高差 2.28m。根據勘察報告，擬建場地 30m深度范圍內土層共分為 5個土層:第①層素填土約為 0.3m～1.2m;第②層軟可塑～硬塑狀態粘土約為 0.3m～1.6m;第③層為流塑狀淤泥約為 7.3m～13.4m;第④層為軟塑狀粘土約為 1.9m～8.0m;第⑤層為軟可塑 ～硬塑狀粘土約為 9.1m～16.4m。該建筑場地地下水位埋藏較淺，在 0.40m～1.75m之間。

2.2 支護方案選擇

該工程地質條件差，地下水位高，基坑開挖深等特點，初步選定鉆孔灌注樁加止水帷幕、地下連續墻和 SMW工法三種支護方案。下面通過表 1對這三種支護形式技術經濟進行比較。

表1 支護方案比較

通過比較，采用鉆孔灌注樁加止水帷幕方案，總造價為1 302萬元，總工期為 206 d;采用 SMW工法方案，總造價為1 178萬元，總工期為 62 d;采用地下連續墻支護方案，總造價為2 170萬元，總工期為 39 d。從技術、工期和造價方面綜合考慮采用 SMW工法方案。

在整個施工過程中基坑沒發現異常情況，圍護樁最大水平位移僅 13.5mm。距離基坑 5m處建筑物最大不均勻沉降僅 11.2mm。

3 結語

深基坑支護方案選擇要考慮到周圍環境、地質條件、工期和造價等綜合指標。在確保安全的條件下，合理的選擇支護類型不但能縮短工期，而且能節約成本。

[1] 江正榮.建筑地基與基礎施工手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，2005.

[2] 龔曉南.深基坑工程設計施工手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，1998.

[3] 黃云飛.深基坑工程實用技術[M].北京:兵器工業出版社，1996.

[4] 劉明建.淺談深基坑支護設計[J].西部探礦工程，2009(5):87-88.

[5] 黃正榮，張 辛.基坑支護設計方案比較[J].山西建筑，2009，35(6):121-122.