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摘 要：经济的迅速发展使得建筑工程施工技术得到了更好的发展，而这种发展也与土地资源的有限和有效利用密切相关。高层建筑及地下空间的开发利用，使得建筑工程在施工过程中不得不关注整体的安全和质量，深基坑支护及桩基础设计在工程中的作用受到了普遍的重视，在施工中充分利用两者带来的优势可以有效的解决工程初期所遇到的一些问题，保证建筑工程施工的安全。本文从深基坑支护技术及桩基础设计的基础知识入手，并在此基础上结合实例来探讨两者在具体工程中的应用。
关键词：深基坑支护；桩基础；设计；实例分析
深基坑支护设计
深基坑支护方案选择
深基坑支护是在建筑工程中为了确保建筑工程地下结构的施工和基坑周围地质环境的安全，对基坑的侧壁周围环境所采取的支档、加固等的保护措施。常见的基坑支护形式有：1）混凝土加固；2）土钉墙或者复合土钉墙支护；3）喷锚网支护等。第一种加固形式的基坑支护是使用成本较低的混凝土挡土墙来实现对于基坑侧壁和基底的加固，该种施工能够满足成本低廉和施工便利要求的同时也存在着工期及环境污染等问题。第二种支护形式是在基坑开挖的过程中使用钢结构杆件置于原位土体并辅之以混凝土面层，来实现对于基坑的支护。第三种是土质条件较差的环境下，通过锚网的铺设实现对基坑的支护，是三者中相对先进的方式，在施工、成本及对周围环境的影响等方面具有一定的优势。
1、旋喷桩防水帷幕设计
基坑开挖过程中，若向上渗透力超出了砂自身的有效应力，将造成基坑底破坏，即管涌问题。在确定防水帷幕深度过程中，实际上就是要假定旋喷防水帷幕自身不存在透水问题，然后按基坑开挖时可能出现的管涌问题计算其深度。通常情况下，旋喷桩的设计直径和施工方法、土质以及工艺参数等具有非常密切的关系，因此实践中可选用二重管旋喷装置，在结合地层条件、施工经验的基础上，按双排布置旋喷桩设计防水帷幕。其中，旋喷桩的直径通常设置成80厘米，孔距70厘米，排距60厘米。在位置设计时，应当布设至少48根桩，浆量计算参照喷量法。
桩基础设计
桩基设计
实践中可以看到，桩基础包括低承台桩基与高承台桩基两种类型，其中低承台桩基底面处于地面之下，高承台桩基底面则在地面之上。桩基通常由桩、土以及承台几部分共同组成，因此实际设计过程中应当结合该地区的实际情况，充分考虑桩、土和承台的相互作用。实践中因多数桩基问题发生在沉降量控制上，因此桩基设计过程应当严格按其变形控制进行设计。桩基设计过程，上部结构的荷载传到承台上的所产生的效应组合，应当与浅基础上的负载作用效果基本相同，同时还要满足如下条件：第一，桩承受竖向上的荷载不能超过单桩在竖向上的承载力特征值；第二，基础沉降一定不能超过建筑结构自身的沉降允许范围；第三，对坡地岸边上的桩基应当进行桩基稳定性测验。
2、桩型与桩长设计
基础设计对桩型和桩长有非常严格的要求，桩型与桩长选择的合理与否，直接关系着经济效益与社会效益的实现。比如，某住宅设计过程中，因时间因素的影响，甲方要求采用的D400型的预应力管桩，地质报告桩长为16米，单桩承载极限是850kN。在实际设计过程中，保持桩长不变，根据设计经验将桩型改成250x250规格的预制小方桩，此时单桩承载力是600kN，即可以达到标准要求，又降低了造价成本；桩基设计过程中，桩长选择也非常的重要，就某高层住宅桩筏基础设计而言，根据实地勘察报告显示，采用D500型号的预应力管桩，桩长25米，单桩承载力为900kN；如果桩长为34米，则单桩承的载力为1300kN.。此时，利用25米的桩大约需要290根，而34米的桩则只需200根左右。虽然两种方案的桩延米数量相差无几，但通过对筏板设计分析可知，25米长的桩为满樘布桩，筏板厚度应当在120厘米左右，而34米长的桩则是墙下布桩，板厚可减至90厘米，经济效益非常的显著。基于此，在桩基设计过程中应当多比较几个方案，从中选择最为合理、经济的方案，同时还要保证其施工的可行性。
深基坑支护与桩基础设计应用实例
工程概况：山东青岛一新建商业大厦，地上20层，地下2层，建筑面积6000多平方米，高度70米以上，外形呈“巨”型，占地面积2500平方米。工程上部的结构采用框架剪力墙的结构形式，基础部分采用筏板基础配合框架和条形基础的结构形式。基础部分建在天然地基上，根据工程的具体设计方案，基础需开挖到地下7米。
综合考虑该工程周围环境及基坑支护有效深度的情况下，选择由四层结构的支护断面方式，每层的坡度差为1000毫米。对于混凝土面层采用HRB235型号的钢筋组成网片结构，并在其表面喷射100毫米厚的C20细石混凝土来实现钢筋网片的加固，具体支护形式采用土钉墙支护。在具体施工时要充分考虑施工过程中的每个环节和质量影响因素，在施工前根据设计方案做好具体施工点的标记工作，基坑开挖时充分考虑降水及地下水的影响做好排水辅助工程的建设，在土钉墙的施工中严格按照设计施工方案保证土钉孔的规格、土钉的制作和安装符合预期的标准，同时在施工中配合焊接等工艺的应用保证工程在灌浆后能够增大钢筋和岩浆的握紧力从而保证支护的有效性。在土钉安装完成并且灌浆后挂设Φ6.5@200的钢筋网，保证网距面为30毫米，并且将其与井字型钢筋架焊接在一起使其更加牢固，支护面水平和竖直方向预埋泄水管。完成上述钢筋网的编制和焊接后，及时在其表面喷射混凝土面层，并且完成土钉和混凝土钢筋的连接，保证工程的质量和安全。
在基坑支护方式和具体施工方案确定的同时，还应该充分考虑桩基础的设计和施工。根据对拟施工工程的地质勘查结果，同时根据其周围的环境和地理地质条件综合考虑工程成本和工期因素以及桩基础施工技术，对于本工程的施工选择污染较小的钻孔灌注桩的形式，建成一种桩-筏板基础的具备二级安全等级的桩基，但该种桩基施工技术工期较长成本较高，在具体施工时我们采用成本相对较低的预应力管桩技术。在具体施工中，采用φ600的预应力管桩填芯作为桩基围护结构的支撑立柱，在施工过程中保证填芯混凝土达到一定的入土深度以保证立柱的完整度和、刚度和延展性。具体到本工程而言，填芯混凝土的入土深度为7米，其总高度为15米，并且保证第一节桩的入土深度来避免管桩接头点的薄弱问题，通过这种多道支撑保护的方式实现桩基的安全和承压能力。
结语：基坑和桩基的设计和施工都会对工程的整体质量和安全带来直接的影响，因此在施工中应该不断的完善深基坑支护的方式和施工技术，优化桩基设计和施工方案，充分考虑施工程周围的环境和地质条件合理调整和完善具体施工方案，保证施工的顺利进行和工程的安全。
关键词：深基坑支护；桩基础；设计；实例分析
深基坑支护设计
深基坑支护方案选择
深基坑支护是在建筑工程中为了确保建筑工程地下结构的施工和基坑周围地质环境的安全，对基坑的侧壁周围环境所采取的支档、加固等的保护措施。常见的基坑支护形式有：1）混凝土加固；2）土钉墙或者复合土钉墙支护；3）喷锚网支护等。第一种加固形式的基坑支护是使用成本较低的混凝土挡土墙来实现对于基坑侧壁和基底的加固，该种施工能够满足成本低廉和施工便利要求的同时也存在着工期及环境污染等问题。第二种支护形式是在基坑开挖的过程中使用钢结构杆件置于原位土体并辅之以混凝土面层，来实现对于基坑的支护。第三种是土质条件较差的环境下，通过锚网的铺设实现对基坑的支护，是三者中相对先进的方式，在施工、成本及对周围环境的影响等方面具有一定的优势。
1、旋喷桩防水帷幕设计
基坑开挖过程中，若向上渗透力超出了砂自身的有效应力，将造成基坑底破坏，即管涌问题。在确定防水帷幕深度过程中，实际上就是要假定旋喷防水帷幕自身不存在透水问题，然后按基坑开挖时可能出现的管涌问题计算其深度。通常情况下，旋喷桩的设计直径和施工方法、土质以及工艺参数等具有非常密切的关系，因此实践中可选用二重管旋喷装置，在结合地层条件、施工经验的基础上，按双排布置旋喷桩设计防水帷幕。其中，旋喷桩的直径通常设置成80厘米，孔距70厘米，排距60厘米。在位置设计时，应当布设至少48根桩，浆量计算参照喷量法。
桩基础设计
桩基设计
实践中可以看到，桩基础包括低承台桩基与高承台桩基两种类型，其中低承台桩基底面处于地面之下，高承台桩基底面则在地面之上。桩基通常由桩、土以及承台几部分共同组成，因此实际设计过程中应当结合该地区的实际情况，充分考虑桩、土和承台的相互作用。实践中因多数桩基问题发生在沉降量控制上，因此桩基设计过程应当严格按其变形控制进行设计。桩基设计过程，上部结构的荷载传到承台上的所产生的效应组合，应当与浅基础上的负载作用效果基本相同，同时还要满足如下条件：第一，桩承受竖向上的荷载不能超过单桩在竖向上的承载力特征值；第二，基础沉降一定不能超过建筑结构自身的沉降允许范围；第三，对坡地岸边上的桩基应当进行桩基稳定性测验。
2、桩型与桩长设计
基础设计对桩型和桩长有非常严格的要求，桩型与桩长选择的合理与否，直接关系着经济效益与社会效益的实现。比如，某住宅设计过程中，因时间因素的影响，甲方要求采用的D400型的预应力管桩，地质报告桩长为16米，单桩承载极限是850kN。在实际设计过程中，保持桩长不变，根据设计经验将桩型改成250x250规格的预制小方桩，此时单桩承载力是600kN，即可以达到标准要求，又降低了造价成本；桩基设计过程中，桩长选择也非常的重要，就某高层住宅桩筏基础设计而言，根据实地勘察报告显示，采用D500型号的预应力管桩，桩长25米，单桩承载力为900kN；如果桩长为34米，则单桩承的载力为1300kN.。此时，利用25米的桩大约需要290根，而34米的桩则只需200根左右。虽然两种方案的桩延米数量相差无几，但通过对筏板设计分析可知，25米长的桩为满樘布桩，筏板厚度应当在120厘米左右，而34米长的桩则是墙下布桩，板厚可减至90厘米，经济效益非常的显著。基于此，在桩基设计过程中应当多比较几个方案，从中选择最为合理、经济的方案，同时还要保证其施工的可行性。
深基坑支护与桩基础设计应用实例
工程概况：山东青岛一新建商业大厦，地上20层，地下2层，建筑面积6000多平方米，高度70米以上，外形呈“巨”型，占地面积2500平方米。工程上部的结构采用框架剪力墙的结构形式，基础部分采用筏板基础配合框架和条形基础的结构形式。基础部分建在天然地基上，根据工程的具体设计方案，基础需开挖到地下7米。
综合考虑该工程周围环境及基坑支护有效深度的情况下，选择由四层结构的支护断面方式，每层的坡度差为1000毫米。对于混凝土面层采用HRB235型号的钢筋组成网片结构，并在其表面喷射100毫米厚的C20细石混凝土来实现钢筋网片的加固，具体支护形式采用土钉墙支护。在具体施工时要充分考虑施工过程中的每个环节和质量影响因素，在施工前根据设计方案做好具体施工点的标记工作，基坑开挖时充分考虑降水及地下水的影响做好排水辅助工程的建设，在土钉墙的施工中严格按照设计施工方案保证土钉孔的规格、土钉的制作和安装符合预期的标准，同时在施工中配合焊接等工艺的应用保证工程在灌浆后能够增大钢筋和岩浆的握紧力从而保证支护的有效性。在土钉安装完成并且灌浆后挂设Φ6.5@200的钢筋网，保证网距面为30毫米，并且将其与井字型钢筋架焊接在一起使其更加牢固，支护面水平和竖直方向预埋泄水管。完成上述钢筋网的编制和焊接后，及时在其表面喷射混凝土面层，并且完成土钉和混凝土钢筋的连接，保证工程的质量和安全。
在基坑支护方式和具体施工方案确定的同时，还应该充分考虑桩基础的设计和施工。根据对拟施工工程的地质勘查结果，同时根据其周围的环境和地理地质条件综合考虑工程成本和工期因素以及桩基础施工技术，对于本工程的施工选择污染较小的钻孔灌注桩的形式，建成一种桩-筏板基础的具备二级安全等级的桩基，但该种桩基施工技术工期较长成本较高，在具体施工时我们采用成本相对较低的预应力管桩技术。在具体施工中，采用φ600的预应力管桩填芯作为桩基围护结构的支撑立柱，在施工过程中保证填芯混凝土达到一定的入土深度以保证立柱的完整度和、刚度和延展性。具体到本工程而言，填芯混凝土的入土深度为7米，其总高度为15米，并且保证第一节桩的入土深度来避免管桩接头点的薄弱问题，通过这种多道支撑保护的方式实现桩基的安全和承压能力。
结语：基坑和桩基的设计和施工都会对工程的整体质量和安全带来直接的影响，因此在施工中应该不断的完善深基坑支护的方式和施工技术，优化桩基设计和施工方案，充分考虑施工程周围的环境和地质条件合理调整和完善具体施工方案，保证施工的顺利进行和工程的安全。