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摘要：在城市建设中，高层建筑的基础施工造价占全部工程造价的百分之二十，而支护体系的设计与施工是其中的核心与关键，本文以长春市解放路某高层建筑为例，具体介绍了支护体系的设计与应用。
关键词：高层建筑 基础施工 支护体系 设计 应用
Abstract: In urban construction, the basis construction cost of the high-rise building accounted for 20% of the total project cost, design and construction of the support system is the core and key, this paper take a high-rise building in Jiefang Road, Changchun City as an example, introduced the design and application of the support system.Key words: high-rise buildings; foundation construction; support system; design; application
中图分类号： TU745.1文献标识码A 文章编号：
城市建设中，高层建筑比例愈来愈大，有的高层建筑超过百米，世界最高建筑超过600米，发展高层建筑最大的难题的是基础施工，据统计，基础施工造价一般是全部工程造价的百分之二十，支护体系的设计与施工是基础施工的核心和关键。
一、支护结构设计
一般基坑护桩间距0.8米-1.0米之间，理论上，护桩间距越小防护效果越好。护桩的直径设计取决于主动土压力（吨/米㎡）。坑壁土容量、坑壁土内摩擦角平均值、
设计深度、护桩最大弯曲应力。
二、主动土压力计算方法：
P=R·h·tg2（45°-Φ/2）
式中P—主动土压力（吨/米2）
R---坑壁土容重平均值（吨/米2）
Φ ---坑壁土内摩擦角平均值。
基坑深度为n，那么深度h点的主动土压力为q
q=p·b吨/米
b=桩距.米
以长春市解放大路某高层建筑为例。
工程概况：
建筑物地面高度120米，地下3层，开挖深度15米。
周边是道路、住宅。施工场地狭小。工程地质条件中的土层物理力学指标简要描述为：土重度R=18.9（KN/m3）。孔隙比e=0.50土含水量35％、内摩擦角Φ32°、承载力Kp =160.地下水属孔隙潜水。地下水来源为降雨补给。地下水位2.8米，根据工程实际情况，基坑需降低地下水位。基坑周边必须防护。防护的几种主要方法为地下连续墙、混凝土防护桩、钢管桩。地下连续墙按当时造价为每立方米900元，工程总造价800万元。混凝土桩每立方米造价600元，总造价约550万元。钢管桩总造价1200万元。以上工程造价一般不包括锚索锚固费用。在施工实践中，根据教科书和一些文献资料设计防护桩，经常出现垮塌现象。为了设计安全，一些设设计人员由于缺乏实践经验，往往加大安全系数设计。设计安全了，造价大幅度上升。每年由此浪费数百亿元。
防护桩在工程结束时就失去了作用，因此，合理的施工方法对于降低工程造价意义重大。根据施工实践，钢管桩如果能够重复使用3次以上，总造价和混凝土防护桩持平。由于保管和运输费用比较大，除特殊情况，一般不用钢管桩防护。主要是一次性投入过大，建设方不愿承担。所以，现在最广泛采用的是混凝土灌注桩和混凝土打入桩。由于防护土层随着深度增加，防护桩所承受的侧压力越来越大。不同的受力点，承受的侧压力也不同。理论上，防护壁下角承受的侧压力较大，但实际上，由于外部条件的干扰，上层土的侧压力是一个变量。比如说，降雨，特别是连续降雨，上部防护土的侧压力或成倍增加。大型运输车的震动也会产生的侧压力。这些变量在防护桩设计中必须考虑。比较实用的方法是在防护桩的总长度的三分之一处（上部）加一道锚索。超过15米深度，至少加2道锚索，锚索施工应有一定倾角。防护桩埋深以总长度三分之一为宜。桩顶部连梁，在防護过程中必不可少。特别是超过12米基坑，顶部连梁应足以保证所有防护桩整体受力。
防护桩在我国长江以南地区施工，应考虑降雨影响。当土壤中含水率超过百分之八十，防护桩将处于不稳定状态。防护的方法是，在防护范围内，用防雨布防护，或用混凝土防护。建议使用混凝土防护。主要是便于维护，造价也不高，防护效果好。在东北地区施工也同样考虑降水对防护桩的影响。
如果工程区跨年施工，在我国东北地区，则必须考虑冻涨对防护桩的影响。根据施工实践，如果发生冻涨，两倍的安全系数不足以保证安全。如果加大安全系数，工程造价会大幅度增加。比较实用的方法，是挖掉地表1.5米内的表土，宽度4米为宜。用炉灰充填，炉灰上面抹上10厘米厚混凝土。
三、防护桩结构内力计算方法：
混凝土防护桩设计应为独立稳定状态，不考虑桩自重对支护体系传递弯矩和水平剪力，我们主要分析护桩下部桩体内力。桩体内力计算主要方法是等值梁法和弹性支点法。此类方法考虑开挖过程并采用主动土压力计算。第二类方法为连续梁法，此方法主要考虑支护结构稳定后的受力状况，采用静止土压力进行计算。
等值梁法计算采用《建筑基坑工程技术规范》规定的方法。计算各施工阶段支护结构的内力根据锚索的水平反力和作用在支护结构上的土压力按截面积计算。其计算方法如下：
Tk=(Eak·ak-∑TA·aTA)/ aTK
式中：Tk-第K层锚索的水平反力（kN）;
TA-第1层第K-1层锚索的水平反力（kN）；
Eak-基坑开挖至hk的深度时，主动土侧压力的合力(kN);
aK- Eak对土压力零点的力臂（m）
aTA-第一层至第K-1层锚索的水平反力对土压力零点的力臂（m）;
aTk-第k层锚索的水平反力对土压力零点的力臂（m）。
假定护桩底部嵌入中风化岩层，桩嵌底部为支座。整个防护体系按悬臂梁受集中和线性荷载的模型，进行内力计算。
按以上计算方法在十几年的施工实践中工程造价不高，且安全可靠。
参考文献：
中华人民共和国行业标准，建筑基坑支护技术规程（JPJ120-99）[S],北京：中国建筑工业出版社，1999
关键词：高层建筑 基础施工 支护体系 设计 应用
Abstract: In urban construction, the basis construction cost of the high-rise building accounted for 20% of the total project cost, design and construction of the support system is the core and key, this paper take a high-rise building in Jiefang Road, Changchun City as an example, introduced the design and application of the support system.Key words: high-rise buildings; foundation construction; support system; design; application
中图分类号： TU745.1文献标识码A 文章编号：
城市建设中，高层建筑比例愈来愈大，有的高层建筑超过百米，世界最高建筑超过600米，发展高层建筑最大的难题的是基础施工，据统计，基础施工造价一般是全部工程造价的百分之二十，支护体系的设计与施工是基础施工的核心和关键。
一、支护结构设计
一般基坑护桩间距0.8米-1.0米之间，理论上，护桩间距越小防护效果越好。护桩的直径设计取决于主动土压力（吨/米㎡）。坑壁土容量、坑壁土内摩擦角平均值、
设计深度、护桩最大弯曲应力。
二、主动土压力计算方法：
P=R·h·tg2（45°-Φ/2）
式中P—主动土压力（吨/米2）
R---坑壁土容重平均值（吨/米2）
Φ ---坑壁土内摩擦角平均值。
基坑深度为n，那么深度h点的主动土压力为q
q=p·b吨/米
b=桩距.米
以长春市解放大路某高层建筑为例。
工程概况：
建筑物地面高度120米，地下3层，开挖深度15米。
周边是道路、住宅。施工场地狭小。工程地质条件中的土层物理力学指标简要描述为：土重度R=18.9（KN/m3）。孔隙比e=0.50土含水量35％、内摩擦角Φ32°、承载力Kp =160.地下水属孔隙潜水。地下水来源为降雨补给。地下水位2.8米，根据工程实际情况，基坑需降低地下水位。基坑周边必须防护。防护的几种主要方法为地下连续墙、混凝土防护桩、钢管桩。地下连续墙按当时造价为每立方米900元，工程总造价800万元。混凝土桩每立方米造价600元，总造价约550万元。钢管桩总造价1200万元。以上工程造价一般不包括锚索锚固费用。在施工实践中，根据教科书和一些文献资料设计防护桩，经常出现垮塌现象。为了设计安全，一些设设计人员由于缺乏实践经验，往往加大安全系数设计。设计安全了，造价大幅度上升。每年由此浪费数百亿元。
防护桩在工程结束时就失去了作用，因此，合理的施工方法对于降低工程造价意义重大。根据施工实践，钢管桩如果能够重复使用3次以上，总造价和混凝土防护桩持平。由于保管和运输费用比较大，除特殊情况，一般不用钢管桩防护。主要是一次性投入过大，建设方不愿承担。所以，现在最广泛采用的是混凝土灌注桩和混凝土打入桩。由于防护土层随着深度增加，防护桩所承受的侧压力越来越大。不同的受力点，承受的侧压力也不同。理论上，防护壁下角承受的侧压力较大，但实际上，由于外部条件的干扰，上层土的侧压力是一个变量。比如说，降雨，特别是连续降雨，上部防护土的侧压力或成倍增加。大型运输车的震动也会产生的侧压力。这些变量在防护桩设计中必须考虑。比较实用的方法是在防护桩的总长度的三分之一处（上部）加一道锚索。超过15米深度，至少加2道锚索，锚索施工应有一定倾角。防护桩埋深以总长度三分之一为宜。桩顶部连梁，在防護过程中必不可少。特别是超过12米基坑，顶部连梁应足以保证所有防护桩整体受力。
防护桩在我国长江以南地区施工，应考虑降雨影响。当土壤中含水率超过百分之八十，防护桩将处于不稳定状态。防护的方法是，在防护范围内，用防雨布防护，或用混凝土防护。建议使用混凝土防护。主要是便于维护，造价也不高，防护效果好。在东北地区施工也同样考虑降水对防护桩的影响。
如果工程区跨年施工，在我国东北地区，则必须考虑冻涨对防护桩的影响。根据施工实践，如果发生冻涨，两倍的安全系数不足以保证安全。如果加大安全系数，工程造价会大幅度增加。比较实用的方法，是挖掉地表1.5米内的表土，宽度4米为宜。用炉灰充填，炉灰上面抹上10厘米厚混凝土。
三、防护桩结构内力计算方法：
混凝土防护桩设计应为独立稳定状态，不考虑桩自重对支护体系传递弯矩和水平剪力，我们主要分析护桩下部桩体内力。桩体内力计算主要方法是等值梁法和弹性支点法。此类方法考虑开挖过程并采用主动土压力计算。第二类方法为连续梁法，此方法主要考虑支护结构稳定后的受力状况，采用静止土压力进行计算。
等值梁法计算采用《建筑基坑工程技术规范》规定的方法。计算各施工阶段支护结构的内力根据锚索的水平反力和作用在支护结构上的土压力按截面积计算。其计算方法如下：
Tk=(Eak·ak-∑TA·aTA)/ aTK
式中：Tk-第K层锚索的水平反力（kN）;
TA-第1层第K-1层锚索的水平反力（kN）；
Eak-基坑开挖至hk的深度时，主动土侧压力的合力(kN);
aK- Eak对土压力零点的力臂（m）
aTA-第一层至第K-1层锚索的水平反力对土压力零点的力臂（m）;
aTk-第k层锚索的水平反力对土压力零点的力臂（m）。
假定护桩底部嵌入中风化岩层，桩嵌底部为支座。整个防护体系按悬臂梁受集中和线性荷载的模型，进行内力计算。
按以上计算方法在十几年的施工实践中工程造价不高，且安全可靠。
参考文献：
中华人民共和国行业标准，建筑基坑支护技术规程（JPJ120-99）[S],北京：中国建筑工业出版社，1999