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摘要：高层和超高层建筑在城市化进程中的迅速发展是必然趋势，结合功能需要和当地的水文地质情况及抗震要求，高层建筑必须有一定的埋深，我国现阶段深基坑的支护也随之发展。本文通过对深基坑开挖的要点探析，提出水泥搅拌桩支护和有锚支护情况下质量控制措施，为今后的相关施工提高借鉴。
关键字：高层建筑；深基坑支护；质量控制
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
一、引言
近几年来，随着计算理论和施工技术的进步，深基坑支护施工得到很大的发展，尤其在软土地基地区，应用的支护结构类型更为众多。目前常用的主要有钢板桩、型钢桩及水平析架、挖孔桩、灌注桩、灌注桩加化学灌浆、地下连续墙及锚杆、旋喷桩帷幕墙等类型。
二、深基坑开挖的主要问题
1、支护结构的位移
在一般情况下，可假定在基坑开挖周围的土体变形过程中体积保持不变，所以由于支护结构的侧向位移和基坑底部的隆起乃至失稳都是和地表的水平位移和竖向位移密切相关的。而支护结构的侧向位移又与其本身的刚度、支撑的刚度、支撑的预应力值、基底土壤的变化有关。在不产生失稳的条件下，坑底的隆起量又与支护结构的插入深度，以及土壤的基床系数等因素有关。
支护结构插入深度与位移的关系。在保证基底不隆起失稳条件下，也就是说插入深度满足最小值要求的条件下，支护结构插入深度与位移量关系不大。如果插入深度满足最小值要求时，企图以增加插入深度来减小侧向位移是徒劳的。
2、支护结构的稳定
支护结构的稳定与否是深基坑开挖的头等大事，在设计时就需十分重视，对与稳定有关的各个方面逐项加以验算。在施工实施时必须按照设计要求严格执行才可确保基坑的稳定。此外还须对设计时没有预料到的因素加以防止，如在坑边的超量堆载、坑边邻近地段打桩、地下水管爆裂、井点失效、连续降雨等等。支护结构的失稳有两种情况。
（1）结构破坏或变形过大导致失稳，支撑体系设计强度不足，土锚或锚碇抗拨强度不足，施工质量欠佳等因素都可能使支护系统失稳，当用无撑无锚的支护结构时，如抗倾覆安全系数不足，亦会导致失稳。
（2）土体失稳，基本上是土体产生圆弧滑动而导致失稳。众所周知，软土地层中土的抗剪强度通常是随深度而增加的。适当增加插入深度，提高支护结构刚度对减少坑底隆起量，提高稳定性是可取的。
三、支护结构施工的质量控制
1、水泥搅拌桩支护
搅拌桩的施工工艺流程见图1。为保证质量，相互搭接的两根搅拌桩施工间隔不宜超过一周，定位误差不超过3cm。预搅下沉的速度由电流监测表控制，工作电流不大于70A。到达设计深度后，边喷浆边旋转，并按设计要求速度提升搅拌机，使水泥浆在搅拌体长度内有足够的数量和分布均匀，提升速度误差不大于士10cm/min.要保证搅拌桩的垂直度，偏差不得超过5‰，施工中加强质量检脸，做好原始记录，记录桩位、工作电流、电压、下沉速度和时间、提升速度和时间，输浆时间以及水泥用量，外加剂用盘、水灰比等内容，对施工中出现的异常现象要作详细记录。深度记录误差不得大于5cm，时间记录误差不得大于5s。
图1 水泥搅拌桩施工工艺图
①定位：将搅拌机移动到指定桩位，定位对中。②搅拌下沉：启动电动机，放松卷扬机钢丝绳，使搅拌头自上而下切土下沉，直至到达设计深度。③注浆搅拌提升：开启灰浆泵，待水泥浆到达搅拌头后，按设计要求的速度提升搅拌机，边注浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和软土充分搅合，直到提升到桩顶设计标高，然后关闭灰浆泵。这里要特别注意的是：提升速度必须根据原状土的土质条件和水泥掺入比等情况进行严格控制（由设计人员规定提升速度），否则易产生搅拌不均匀。④重复搅拌下沉：再次将搅拌机边搅拌、边下沉，直至设计深度。⑤二次提升：边搅拌、边提升，直至桩顶。⑥停机：搅拌机提升到地面，关闭搅拌机电源，即完成“8”字型截面的水泥土桩一根。
进行第二根施工时，重复上述过程。对于一般软粘土地质条件下施工，完成一根桩大约需要2小时左右，对于比较坚硬的粉砂层中施工，大约需要3~4小时才能完成一根桩。
2、土层锚杆的有锚支护桩
当基坑很深，譬如说H=10m以上时，要采用悬臂支护桩就比较困难了。然而这样的情况今后有时也会碰到。像这样深的基坑必须采用有锚支护桩，但是如果建筑四周均为房屋和街道，不可能采用地面拉杆，因而只能考虑采用土层锚杆支护。土层锚杆的设计一般包括确定基坑支护承受的荷截及锚杆布置。锚杆承截能力的计算、锚杆稳定的计算、确定锚固体长度和直径以及拉杆直径等。这些方面均有计算公式和实例借鉴。
土层錨杆的施工过程一般包括成孔、安放拉杆和灌浆三道工序，成孔的方法通常有清水循环一次钻进成孔法、潜水钻成孔法和螺旋钻孔干作业法。施工地区可根据土层和地下水位情况选用清水循环一次钻进成孔法或螺旋钻孔干作业法。钻孔设备可用现有的地质钻或矿山钻加以改装，使其适合于在不同角度下进行钻孔。拉杆材料常用的有钢管钻杆、钢筋、高强度钢丝束或钢绞线。如基坑不太深可优先考虑采用钢管或粗钢筋。灌浆可使用预应力砼后张法灌浆使用的灰浆泵加以改进。
3、地下连续墙
地下连续墙施工工艺是先在拟建筑的地下结构平面轮廓上，设置导墙和导沟，然后在导墙内用专用挖槽机械挖掘深槽，依靠专门设计配制的膨润土泥浆，维持槽壁土体稳定，再在泥浆中沉放钢筋骨架浇灌水下混凝土形成墙段。在逐段连接成地下连续墙后，可进行地下结构的开挖施工，这种施工方法具有施工无振动、无噪音、开挖无需降水和放坡，对邻近建筑物无影响等优点。
图2 地下连续墙建筑示意图
钢筋混凝土地下连续墙的结构和工作状态基本与钢筋混凝土板桩结构相同，不同处仅是钢筋混凝土板桩结构是将预制板桩用锤击法打入地基中，而钢筋混凝土地下连续墙是在地基中挖槽，在槽孔中就地浇灌墙体，若是预制板壁式地下连续墙，则在槽孔中插入预制板墙，和板桩结构更类似了。
挖槽的稳定计算，通常是进行作用在槽壁上的土压力和泥浆压力的计算，若算得泥浆压力大于土压力则认为挖槽是稳定的，反之为不稳定。计算土压力时，一般是根据库伦理论分析和运用朗肯土压力理论，计算在地面荷载作用下挖槽深度的主动土压力。泥浆压力主要是计算泥浆在自重作用下对槽壁的压力，对于泥浆在槽壁上形成的泥饼所产生的固壁作用力，因其值与泥浆自重压力相比较是很小的，所以偏安全的计算中忽略不计。
由于地下连续墙是由一系列单元墙段组成的，墙段间施工缝处的接头，一般是做成圆弧形接头和槽榫形式。圆形接头是用利接头管作模板施工的。槽形榫接头是利用V形钢板制作的。这种接头可做成二种形式，一种是在单元墙段的一端做成槽，另一端做成榫，槽榫结合。第二种形式是墙段两端都做成槽，在接头处是一个空穴，再在共内根据要求浇灌泥浆、混凝土或钢筋混凝土榫柱。
四、结语
在当前基本建设规模压缩的形势下，总结深基坑支护工程的经验，试验挡土桩锚杆的受力性能，研究挡土桩锚杆支护的机理，是及时的、必要的。通过监测，及时掌握了结构和环境的变化，做到信息化和情报化施工，从而自始至终确保了场外四周地上地下各项设施的有效运转和安全使用。通过对深基坑支护系统地总结经验，科学地研究讨论，不断地巩固提高，将会对深基坑支护的未来发展作出贡献。
五、参考文献
[1] 靳永军，吴海洋，刘德成.高层建筑深基坑支护的施工质量控制[J].科技信息，2009，（36）：637-638.
[2] 刘伟，薛英斌，秦维仲.深基坑支护的施工技术要求[J].科技信息，2010，（14）：716
[3] 许平.某高层建筑深基坑支护质量事故分析[J].中国高新技术企业，2007，（04）：128.
[4] 焦留群，张彩虹.深基坑支护质量控制分析[A]..河南省建筑业行业优秀论文集（2004）[C].：2004：120--124
关键字：高层建筑；深基坑支护；质量控制
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
一、引言
近几年来，随着计算理论和施工技术的进步，深基坑支护施工得到很大的发展，尤其在软土地基地区，应用的支护结构类型更为众多。目前常用的主要有钢板桩、型钢桩及水平析架、挖孔桩、灌注桩、灌注桩加化学灌浆、地下连续墙及锚杆、旋喷桩帷幕墙等类型。
二、深基坑开挖的主要问题
1、支护结构的位移
在一般情况下，可假定在基坑开挖周围的土体变形过程中体积保持不变，所以由于支护结构的侧向位移和基坑底部的隆起乃至失稳都是和地表的水平位移和竖向位移密切相关的。而支护结构的侧向位移又与其本身的刚度、支撑的刚度、支撑的预应力值、基底土壤的变化有关。在不产生失稳的条件下，坑底的隆起量又与支护结构的插入深度，以及土壤的基床系数等因素有关。
支护结构插入深度与位移的关系。在保证基底不隆起失稳条件下，也就是说插入深度满足最小值要求的条件下，支护结构插入深度与位移量关系不大。如果插入深度满足最小值要求时，企图以增加插入深度来减小侧向位移是徒劳的。
2、支护结构的稳定
支护结构的稳定与否是深基坑开挖的头等大事，在设计时就需十分重视，对与稳定有关的各个方面逐项加以验算。在施工实施时必须按照设计要求严格执行才可确保基坑的稳定。此外还须对设计时没有预料到的因素加以防止，如在坑边的超量堆载、坑边邻近地段打桩、地下水管爆裂、井点失效、连续降雨等等。支护结构的失稳有两种情况。
（1）结构破坏或变形过大导致失稳，支撑体系设计强度不足，土锚或锚碇抗拨强度不足，施工质量欠佳等因素都可能使支护系统失稳，当用无撑无锚的支护结构时，如抗倾覆安全系数不足，亦会导致失稳。
（2）土体失稳，基本上是土体产生圆弧滑动而导致失稳。众所周知，软土地层中土的抗剪强度通常是随深度而增加的。适当增加插入深度，提高支护结构刚度对减少坑底隆起量，提高稳定性是可取的。
三、支护结构施工的质量控制
1、水泥搅拌桩支护
搅拌桩的施工工艺流程见图1。为保证质量，相互搭接的两根搅拌桩施工间隔不宜超过一周，定位误差不超过3cm。预搅下沉的速度由电流监测表控制，工作电流不大于70A。到达设计深度后，边喷浆边旋转，并按设计要求速度提升搅拌机，使水泥浆在搅拌体长度内有足够的数量和分布均匀，提升速度误差不大于士10cm/min.要保证搅拌桩的垂直度，偏差不得超过5‰，施工中加强质量检脸，做好原始记录，记录桩位、工作电流、电压、下沉速度和时间、提升速度和时间，输浆时间以及水泥用量，外加剂用盘、水灰比等内容，对施工中出现的异常现象要作详细记录。深度记录误差不得大于5cm，时间记录误差不得大于5s。
图1 水泥搅拌桩施工工艺图
①定位：将搅拌机移动到指定桩位，定位对中。②搅拌下沉：启动电动机，放松卷扬机钢丝绳，使搅拌头自上而下切土下沉，直至到达设计深度。③注浆搅拌提升：开启灰浆泵，待水泥浆到达搅拌头后，按设计要求的速度提升搅拌机，边注浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和软土充分搅合，直到提升到桩顶设计标高，然后关闭灰浆泵。这里要特别注意的是：提升速度必须根据原状土的土质条件和水泥掺入比等情况进行严格控制（由设计人员规定提升速度），否则易产生搅拌不均匀。④重复搅拌下沉：再次将搅拌机边搅拌、边下沉，直至设计深度。⑤二次提升：边搅拌、边提升，直至桩顶。⑥停机：搅拌机提升到地面，关闭搅拌机电源，即完成“8”字型截面的水泥土桩一根。
进行第二根施工时，重复上述过程。对于一般软粘土地质条件下施工，完成一根桩大约需要2小时左右，对于比较坚硬的粉砂层中施工，大约需要3~4小时才能完成一根桩。
2、土层锚杆的有锚支护桩
当基坑很深，譬如说H=10m以上时，要采用悬臂支护桩就比较困难了。然而这样的情况今后有时也会碰到。像这样深的基坑必须采用有锚支护桩，但是如果建筑四周均为房屋和街道，不可能采用地面拉杆，因而只能考虑采用土层锚杆支护。土层锚杆的设计一般包括确定基坑支护承受的荷截及锚杆布置。锚杆承截能力的计算、锚杆稳定的计算、确定锚固体长度和直径以及拉杆直径等。这些方面均有计算公式和实例借鉴。
土层錨杆的施工过程一般包括成孔、安放拉杆和灌浆三道工序，成孔的方法通常有清水循环一次钻进成孔法、潜水钻成孔法和螺旋钻孔干作业法。施工地区可根据土层和地下水位情况选用清水循环一次钻进成孔法或螺旋钻孔干作业法。钻孔设备可用现有的地质钻或矿山钻加以改装，使其适合于在不同角度下进行钻孔。拉杆材料常用的有钢管钻杆、钢筋、高强度钢丝束或钢绞线。如基坑不太深可优先考虑采用钢管或粗钢筋。灌浆可使用预应力砼后张法灌浆使用的灰浆泵加以改进。
3、地下连续墙
地下连续墙施工工艺是先在拟建筑的地下结构平面轮廓上，设置导墙和导沟，然后在导墙内用专用挖槽机械挖掘深槽，依靠专门设计配制的膨润土泥浆，维持槽壁土体稳定，再在泥浆中沉放钢筋骨架浇灌水下混凝土形成墙段。在逐段连接成地下连续墙后，可进行地下结构的开挖施工，这种施工方法具有施工无振动、无噪音、开挖无需降水和放坡，对邻近建筑物无影响等优点。
图2 地下连续墙建筑示意图
钢筋混凝土地下连续墙的结构和工作状态基本与钢筋混凝土板桩结构相同，不同处仅是钢筋混凝土板桩结构是将预制板桩用锤击法打入地基中，而钢筋混凝土地下连续墙是在地基中挖槽，在槽孔中就地浇灌墙体，若是预制板壁式地下连续墙，则在槽孔中插入预制板墙，和板桩结构更类似了。
挖槽的稳定计算，通常是进行作用在槽壁上的土压力和泥浆压力的计算，若算得泥浆压力大于土压力则认为挖槽是稳定的，反之为不稳定。计算土压力时，一般是根据库伦理论分析和运用朗肯土压力理论，计算在地面荷载作用下挖槽深度的主动土压力。泥浆压力主要是计算泥浆在自重作用下对槽壁的压力，对于泥浆在槽壁上形成的泥饼所产生的固壁作用力，因其值与泥浆自重压力相比较是很小的，所以偏安全的计算中忽略不计。
由于地下连续墙是由一系列单元墙段组成的，墙段间施工缝处的接头，一般是做成圆弧形接头和槽榫形式。圆形接头是用利接头管作模板施工的。槽形榫接头是利用V形钢板制作的。这种接头可做成二种形式，一种是在单元墙段的一端做成槽，另一端做成榫，槽榫结合。第二种形式是墙段两端都做成槽，在接头处是一个空穴，再在共内根据要求浇灌泥浆、混凝土或钢筋混凝土榫柱。
四、结语
在当前基本建设规模压缩的形势下，总结深基坑支护工程的经验，试验挡土桩锚杆的受力性能，研究挡土桩锚杆支护的机理，是及时的、必要的。通过监测，及时掌握了结构和环境的变化，做到信息化和情报化施工，从而自始至终确保了场外四周地上地下各项设施的有效运转和安全使用。通过对深基坑支护系统地总结经验，科学地研究讨论，不断地巩固提高，将会对深基坑支护的未来发展作出贡献。
五、参考文献
[1] 靳永军，吴海洋，刘德成.高层建筑深基坑支护的施工质量控制[J].科技信息，2009，（36）：637-638.
[2] 刘伟，薛英斌，秦维仲.深基坑支护的施工技术要求[J].科技信息，2010，（14）：716
[3] 许平.某高层建筑深基坑支护质量事故分析[J].中国高新技术企业，2007，（04）：128.
[4] 焦留群，张彩虹.深基坑支护质量控制分析[A]..河南省建筑业行业优秀论文集（2004）[C].：2004：120--124