摘要：基坑開挖是現代建筑工程施工非常關鍵的工程，尤其是在現代城市建筑施工中，必須確保臨近結構物、管線、管道的安全，又要確�；�坑自身的施工安全，因此基坑開挖支護結構設計尤為重要；另外，也應該根據不同的地質條件、安全等級選用不同的支護形式，以達到安全、穩定、便于施工、經濟的目的。文章就常用的幾種基坑支護結構形式的適用條件，以及基坑支護結構的設計原則進行了探討，以供廣大建設者交流。
　　關鍵詞：基坑支護，設計原則，結構選型
　　
　　
　　隨著城市建設的不斷發展，地下空間的利用已經越來越受到人們的重視，現代城市大型建筑工程均設有地下室，因此基坑開挖已成為城市建筑工程中相當重要的一部分。由于城市建筑比較密集，地下管線眾多，基坑開挖施工即要保證相鄰結構物的安全，又要確保自身的施工安全，這就對基坑支護結構的安全、牢靠性提出了更高的要求，尤其是支護結構的形式及其結構設計尤為重要。文章主要就基坑開挖支護結構的選型及其設計原則進行深入的探討。
　　1基坑支護結構的類型
　　1.1鋼板樁
　　鋼板樁利用震動打樁機械或者插打機械按照設計位置插打就位，并設置內支撐系統，分層開挖逐層支撐，在工程施工完成后便可以回收再次利用。通常我們使用的鋼板樁有“拉森”鋼板樁與槽鋼鋼板樁兩種。槽鋼鋼板樁由于剛度較小、容易變形，而且抗滲性能差，容易進水，因此通常只在淺基坑支護結構中。“拉森”鋼板樁通過鎖口彼此互相咬合連接，具有剛度大、抗滲水能力強，因此經常應用于較深的基坑支護結構中。
　　在周圍建筑物比較密集的軟土地區不適宜采用鋼板樁支護。因為在軟土中打入鋼板樁時，會對周圍的土體產生擠壓，可能會引起地面隆起，而當工程結束后，拔出鋼板樁時，又會帶出大量的泥土，從而形成比較大的空洞，如果不及時采取有效的措施，將非常容易導致周圍的地面下沉，而影響周圍結構物的穩定。
　　1.2鋼筋混凝土板樁
　　事先分塊預制好鋼筋混凝土板樁，每塊間利用企口結合，當混凝土強度達到設計要求后，便利用打樁機械將其打入設計位置。鋼筋混凝土板樁具有較大的剛度及抗滲能力，能適用各種基坑的開挖支護，但是鋼筋混凝土板樁的投入是一次性的，因此其施工成本較高。
　　1.3地下連續墻
　　地下連續墻是指利用專門的挖槽機械，在地面上按照設計位置，挖出一道狹長的深槽，并將事先加工好的鋼筋籠安裝于槽內，然后采用導管法灌注水下混凝土，形成一個槽段，依次施工其他槽段，槽段間采用特殊的接頭方式連接，從而在地下形成一道鋼筋混凝土墻。地下連續墻具有剛度大、截水、抗滲性能相當強，因此，在基坑開挖時，可以抵抗很大的土壓力，在以往的工程實例中極少發生坍塌或者地基沉降等事故。另外，地下連續墻施工震動比較小、產生的噪音較低，對周圍的地基不產生擾動，因此非常適用于城市建筑基坑開挖支護工程。地下連續墻的適應性特別強，能適應于各種地基條件下的支護結構，經常應用于較深的基坑支護中，比如地鐵、車站、多層地下車庫等。但是地下連續墻施工成本比較高。
　　1.4鉆孔灌注排樁
　　利用鉆孔灌注樁作為擋土結構，各樁間采用壓力注漿或者旋噴樁來進行防滲水處理，再用鋼筋混凝土圈梁將排樁連接成整體結構，從而形成基坑支護結構。該種支護結構可分為錨固式、懸臂式、內支撐式三種結構形式。
　　錨固式：鉆孔灌注排樁與土層錨桿、錨定板等聯合使用，可用于較深的基坑。該結構形式具有挖土效率高、施工方便等優點，但是水泥用量及鋼材用量比較大。
　　懸臂式結構的特點是施工作業面開闊，基坑開挖施工效率高，相對比較經濟。但是其支護深度應該根據不同的地質條件以及不同的樁徑而確定。
　　內支撐式就是在基坑內設置型鋼支撐桿或者鋼筋混凝土支撐桿，以抵抗土側壓力，通常支撐可水平設置也可以斜向設置。在支護結構不高、開挖深度不大的情況下通常采用斜向支撐；而基坑深度較大時一般采用水平支撐，并分多層布置。
　　1.5圍筒式支護結構
　　圍筒式支護結構按照平面布置形式又可以分為拱形、圓形、復合型等結構形式。該種支護結構的結構受力比較合理，使得支護材料的強度得以充分發揮，整體剛度較大，位移量很小。圍筒式支護結構一般是利用鉆孔灌注樁形成圓形、弧形排樁結構；或者利用水泥攪拌樁、素混凝土樁形成拱形結構，僅在拱腳位置設置一根鋼筋混凝土樁，來增墻結構的穩定性。
　　1.6水泥土深層攪拌樁擋墻
　　采用深層攪拌法形成重力式擋墻，通常布置成格柵狀，該結構無需設置支撐，不滲水，施工材料僅為水泥，無需鋼材，因此造價較低。但是，其穩定性與其截面尺寸有很大關系，若開挖深度較大時，該類結構的寬度也需要增大，因此占地面積較大。
　　2基坑支護結構的設計原則
　　基坑支護結構設計應該根據其破壞后果的嚴重性分別采用不同的安全等級。若破壞后果相當嚴重應采用一級安全等級，破壞后果嚴重的采用二級，破壞后果不嚴重的采用三級�；�坑支護結構通常按照承載力極限狀態以及正常使用極限狀態來進行設計驗算。
　　2.1承載力極限狀態
　　我們通常也將承載力極限狀態稱之為應力極限狀態。包括下列幾種情況：①抗剪切破壞要求滿足下式：τp≤[τp]，其中τp為樁所承受的剪應力；[τp]為支護結構的抗剪強度。②抗傾覆破壞的極限狀態要求滿足下式：Ep≥Ea，式中：Ep為支護結構承受的被動土壓力；Ea為支護結構承受的的主動土壓力。③抗滑動破壞的極限狀態要求滿足：τs≤[τs]，式中：τs為滑動面上地基土受到的剪應力；[τs]為地基土的抗剪強度。④抗彎破壞的極限狀態要求滿足：M≤[M]，式中：M為支護結構截面所受的彎矩；[M]為支護結構的抗彎強度。
　　2.2正常使用極限狀態
　　我們通常也將正常使用極限狀態稱之為變形極限狀態�；�坑支護結構在土側壓力的作用下若發生較大位移，那么周圍的地表勢必會出現下沉，有可能導致周圍的結構物出現開裂，影響其正常使用。若變形量過大，甚至會造成周圍建筑物傾斜、倒塌，地下管線斷裂等情況。因此，在進行基坑支護結構設計時必須確保支護結構的位移量控制在允許范圍以內。
　　3計算方法
　　以前采用的古典法及解析法計算出來的結果與實際情況誤差比較大，因為它們均不能有效的反應基坑開挖過程中擋土結構與支撐結構的軸立變化。所以，現在基本上都是采用有限元法來進行計算，該法可以有效的計入施工過程中各種因素的影響，比如被動土壓力及主動土壓力的變化，隨著開挖深度的增加支撐的層數數量的增加，支撐架設前后擋土結構的位移變化，支撐預加力對擋土結構內力的影響等問題。
　　有限元法可以在確保支護結構的安全情況下，最大限度的優化支護結構，讓其結構更為合理，更經濟。有限元分析法主要有“連續介質有限元法”與“彈性桿系有限元法”兩種。
　　有限元法就是將土體、支護結構進行單元劃分，通過數值模擬，從而得到支護結構的內力、位移，也可以算出整個土體的位移場和應力場。它的優點在于能充分的考慮土體的性質，采用不同的模型、邊界條件，從而更加真實的反映實際情況;對于分步施工過程可以采用動態模擬計算，可對每一步開挖的應力和位移作出分析。采用空間三維有限元分析還可以較好的對基坑的整體形狀作出模擬，對一些角撐、圈梁和圍檁模擬。
　　4支護結構選型
　　基坑支護的目的是確�；�坑開挖自身坑壁的穩定及施工安全；保證周圍臨近結構物、地下管線的安全；便于基坑開挖施工及地下工程建設；支護結構受力明確、施工方便、節約成本。因此，支護結構選型應該本著安全、經濟、合理、因地適宜的原則。
　　安全是基坑支護結構的核心問題，不僅僅要考慮支護體系自身的安全，確�；�坑開挖施工的順利進行，又要保證周圍結構物、地下管線的正常使用。支護結構的經濟性指的也不僅僅是支護結構自身的造價，還應該考慮到施工工期、安全等各方面的綜合經濟效益。
　　一個好的支護體系，應該要做到因地制宜，根據施工現場的實際條件，選用合理的支護結構形式。在地質條件與開挖深度均相同時，允許支護結構位移量不同，采用的支護形式及產生的費用有可能相差很大。
　　基坑支護結構因為是一種臨時結構，因此再設計時采用的安全系數不宜過大，但是，必須由一定的安全儲備�？梢詮慕洕�與安全兩個方面綜合考慮，可采用較低的安全系數下，加強基坑開挖過程中的堅持，并準備相應的應急措施，當發現事故的苗頭時，立即處理，確保安全。
　　一般講，軟粘土地基中基坑工程要側重處理支護體系圍護結構的穩定性問題，或者說處理好擋土問題;地下流水位較高的砂性土地基中基坑工程要側重處理好水的問題，如何降低地下水位，如何設置好止水帷幕，軟粘土地基中基坑工程支護體系失穩往往是支護結構失穩。引起支護結構失穩的原因很多，有設計方面的原因，也有施工方面的原因，也有對地質條件了解不清楚的原因。滲透性較大的地基中基坑工程支護體系失敗往往是水的問題未處理好。要根據地基土質情況合理選用支護體系。
　　5總束結
　　基坑支護結構的選型、設計不但關系到該工程的施工安全，還對周圍建筑物的安全有很大的影響，因此，要將安全放在首要位置。另外，就是要因地制宜，選用結構合理、施工方便、經濟適用的支護結構形式。
　　
　　參考文獻：
　　[1]余志成,施文華.深基坑支護設計與施工[M].中國建筑工業出版社,1997,3.
　　[2]張恩慶,陳波.巖土工程勘察治理實用手冊[M].北京:中國建筑材料工業中心出版社,2001,11.
　　[3]龔曉南,高有潮.深基坑工程設計施工手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1998.
　　[4]趙發章.深基坑邊坡支護工程技術[J].施工技術,2006,(6).
　　[5]黃強.建筑基坑支護技術規程應用手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1999.