随着国民经济的迅速发展，国内高层和超高层建筑大量涌现，高层建筑使用功能越来越复杂，地下停车场，人防以及规范规定了一般埋置深度不小于建筑总高度的1/18～1/15等等，这些都促使了深基坑和深基坑支护的问题的产生。

而对于北京而言，土地更加紧张，地下空间发展越来越多（大批地铁正在或者即将兴建，很多部分都要采用明挖施工），那么大批的深基坑将会出现，而且规模都比较大。基坑支护形式将直接关系到工程造价和安全问题。因此，支护结构的形式，成为一个非常重要的问题。

1、北京地区基坑工程的特点

（1）基坑越挖越深。由于高层、超高层的出现，或者为了土地更有效的利用，建筑投资者不得不向地下空间发展。过去，即使在大城市建1～2层地下室也不普遍，中等城市更为少见。现在北京3、4层地下室相当普遍。因此，基坑深度多大于10m。

（2）城市中的主要高层、超高层建筑大都集中在建筑密度大、人口密集、交通拥挤的狭小场地中，基坑支护工程的施工条件很差。周围常有必须保护的永久性建筑和市政公共设施，不能放坡开挖，对基坑稳定性和位移控制的要求都相当严格。

（3）相邻场地的基坑施工，如打桩、降水、挖土等各项施工环节都会产生相互影响和制约，增加事故诱发因素。

（4）地层条件较好。东部一般以填土和粘土为主，西部以填土和砂、砾、卵石层为主，中间夹有粘土层。土质条件相对较好，有利于基坑工程施工。

（5）水文地质条件复杂。北京地区受多种因素的影响，地下水赋存条件复杂，水位变化较大。其中，北京城区地下管线众多，尤其是污水、上水和热力管线的漏水，往往形成上层滞水，对基坑的安全影响不容忽视。‍

2、北京地区基坑主要支护类型

就目前深基坑支护方法来说，一般可分为以下6大类：

（1)天然放坡；

（2)悬臂（桩）式支护结构；

（3)单（多）支点混合支护结构；

（4)土钉墙支护结构；

（5)重力式支护结构；

（6)其它型式支护结构。主要有门架式支护结构;拱式组合支护结构;锚网支护结构；沉井支护结构;加筋水泥土墙支护结构;冻结法支护等。

（7）组合结构。
而在北京地区最常用的是前四类及组合结构，本文将重点介绍这五类常用形式。

2.1 放坡开挖及适用范围

当地基土质条件较好，施工场地宽敞，开挖深度不深且基坑附近无建筑物时，可采用自然放坡的方法开挖基坑。这种方法费用低，施工速度快，但局限性大（当不满足上述条件且当放坡坡度较大时，加大了很多土方量，给施工带来了很多麻烦，同时增加了工程费用，此时不太适用）。

图1：天然放坡

天然放坡需要的安全条件是：

K =抗滑力/滑动力=1.1～1.2，式中K——边坡的稳定安全系数。

根据土质按一定坡率放坡(单一坡或分阶坡)，可采用喷水泥砂浆或混凝土(砂浆)保护坡面（土质较差，可以先挂网，再喷浆）、土工膜覆盖坡面。

由于北京地区土质稳定性较好，有些基坑近垂直放坡开挖深度达5m～6m。现在只有少数基坑采用放坡开挖。多数情况下，放坡开挖和其他形式结合使用。

2.2 悬臂（桩）式支护结构及适用范围

悬臂（桩）式支护结构一般适用于土质较好，开挖深度较浅的基坑工程，由于这种结构是依靠入土深度和结构自身的抗弯能力来保证基坑的安全，因此当基坑开挖深度较深的话，势必造成入土太深或者桩截面积太大，造成不经济。

另外由于水平外移是基坑开挖深度的五次函数，那么基坑开挖深度将会对水平外移产生相当大的影响。因此对于基坑开挖深度深或者对基坑变形有严格要求时，要慎用。

形式有：钢筋混凝土排桩（板桩）、钢板桩、双排桩、地下连续墙等。

地下连续墙虽然属于悬臂支护形式，但是其适用范围远远大于普通的悬臂式支护。由于地下连续墙墙体刚度大、整体性好，自身结构的变形较小，因此可用于超深围护结构，以及地下水位以下的软粘土和砂土等多种复杂地层条件和对变形、位移有严格要求的环境。但因其造价高，施工难度大，以及北京地区土质条件较好等原因，一般很少采用。

（1）钻孔灌注桩支护具有以下特点：施工时噪音较小，无挤土现象,对周围环境影响小；桩身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形较小；但由于桩间不可能完全紧密，则对于高水位地区，应该配合相应的降水和防水措施。

桩间土可以不做处理，或者挂网喷浆。

图2：悬臂式钻孔灌注桩支护

图3：悬臂式钻孔灌注桩支护-桩间挂网喷浆

（2）钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成,把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙,最大的特点在于：基坑施工完毕，其支护的钢板可以拔出再利用。还有就是施工简单，工期较短。

带锁口的钢板桩，不仅可以挡土，还可以挡水。

图4：带锁口的钢板桩

图5：插拔钢板桩的机械

（3）双排桩：近年兴起的基坑支护形式，在某些特殊情况下，锚杆、土钉、支撑受到实际条件的限制而无法实施，采用单排悬臂桩又难以满足承载力，可采用双排桩支护形式，通过竖向柔性桩、压顶梁和连系梁形成空间门架式支护结构体系。

图6：双排桩-桩顶连梁

图7：双排桩支护

（4）地下连续墙，主要应用在以下场景：

(a) 邻近存在保护要求较高的建、构筑物，对基坑本身的变形和防水要求较高的工程；

(b) 基地内空间有限，地下室外墙与红线距离极近，采用其它围护形式无法满足留设施工操作空间要求的工程；

(c) 围护结构亦作为主体结构的一部分，且对防水、抗渗有较严格要求的工程；

(d) 采用逆作法施工，地上和地下同步施工时，一般采用地下连续墙作为围护墙；

(e) 在超深基坑中，例如30m~50m 的深基坑工程，采用其它围护体无法满足要求时，常采用地下连续墙作为围护体。

图8：地下连续墙+锚杆支护

图9：地下连续墙支护

图10：地下连续墙支护-施工工艺

2.3 单（多）支点混合支护结构及适用范围

这种结构包含了常见的拉锚式支护和内支撑式支护。当基坑的土质较差或者开挖深度很深时，这时悬臂式的很难满足强度和变形要求或者即使满足了，但工程造价远高于这种形式，就要采用拉锚或内设支撑式。

内支撑的形式有水平横撑，角撑，斜撑等，内支撑一般用钢管或大截面的组合型钢作为撑杆。

图11：混凝土内支撑

图12：钢支撑

在北京地区深基坑最常见的就是桩+锚杆，并且大量的工程实践表明这种形式安全可靠较经济。锚杆支护是一种岩土主动加固和稳定技术，作为主体的锚杆，一端锚入稳定的土（岩）体中，另一端与各种形式的支护结构物联结，通过杆体的受拉作用和深部土层对锚杆的摩擦锚固作用，调用深部地层的潜能，达到基坑和建筑物稳定的目的。

当单纯的桩对于基坑的外移达不到要求时，将二者结合在一起充分利用二者的优点，将会大大限制基坑水平外移，从而加大了基坑的支护深度。

图13：排桩+锚杆

2.4 土钉墙支护结构及应用范围

土钉墙技术是由被加固土体、设置在土体中的土钉群和喷射砼面层组成，形成一个类似重力式挡墙的挡土墙，以此来抵挡墙后的土压力和其它荷载，从而保证开挖面的稳定。土体的抗剪强度较低，抗拉强度几乎可以忽略，但土体具有一定的结构整体性，在开挖时，可存在使开挖面保持直立的临界高度，在超过这个深度或者在其它因素作用下将发生突发性整体破坏。

土钉墙技术是在土体中设置一定长度和密度的土钉与土体共同作用，弥补土体自身抗剪强度的不足，通过土与土钉的相互作用，土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏性状，显著地提高了整体稳定性。

图14：土钉墙施工工艺

图15：土钉墙支护

土钉支护由于其边挖边支护，占用较小的场地，能够充分利用原位土体的自身稳定能力，大大节约了工程造价，且能够缩短工期等优点，在北京已经有相当广泛的应用，是一项比较成熟的技术。一般情况下可以将放坡开挖和土钉支护联合使用。土钉墙支护适用于地下水位以上或者说人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土、卵石土等，不适用于淤泥质土及未经降水处理地下水位以下的土层中基坑支护。在北京地区土钉墙支护基坑深度一般不超过15m。另外土钉支护如果要做永久支护必须考虑钢筋的防腐问题。

3、复合支护结构

对于北京地区较常用的复合支护，根据现场条件将以上两种或两种以上护坡方法进行合理组合,互相取长补短,充分发挥各自的优势,形成各种组合支护方法。如北京地区基坑常用的复合支护方法---上部采用土钉墙,下部采用桩锚支护；土钉与锚杆或者微型桩形成的复合土钉支护技术,目前这类支护方式已经在许多工程中成功应用,且取得了很好的效果，这将是未来基坑支护类型的一个发展趋势。

图16：复合土钉墙支护

图17：土钉墙+桩锚支护

图18：SMW工法桩支护

4、支护方式的对比分析

基坑支护中，选择基坑支护的方法是首先要解决的问题，它直接关系到工程的经济和安全问题。应该结合工程地质条件，周边环境，各种支护方法的特点，工程造价以及工期等因素综合考虑。

在北京地区，土质条件较好，应该遵循以下原则：

一般当条件允许，首先应该考虑放坡开挖；当其不能满足条件时，基坑周围环境对变形不太敏感时，应该优先采用柔性支护----土钉墙等；当对外移要求比较严格时，首先考虑悬臂支护（基坑开挖深度不大时，一般不大于6米），否则可以考虑采用支点支护（当周围环境比较友好，有锚杆深入的地方，且不宜深入周围建筑物地基内，锚固段应深入比较稳定的地层；否则应该采用内支撑）；当土质条件差，施工环境差，基坑深度较深时，应该考虑地下连续墙。

如果有地下水时，应该综合考虑止水的问题。采用降水或者加止水帷幕，或者直接采用不仅挡土且可以挡水的支护方法。‍