孫 超，郭浩天

(吉林建筑大學(xué) 測繪與勘查工程學(xué)院，吉林 長春 130118)

0引 言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的增長、科技的進(jìn)步、城市化進(jìn)程的加速，對地下空間資源的開發(fā)利用及改造已成為社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。地下空間開發(fā)的規(guī)模越來越大，對深基坑支護(hù)技術(shù)的要求也越來越高，基坑不斷向“深大近”方向發(fā)展已成為必然趨勢。為了保證復(fù)雜環(huán)境下基坑施工、主體地下結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的安全，踐行綠色環(huán)保施工、建設(shè)生態(tài)文明社會的發(fā)展理念，對基坑側(cè)壁、周邊土體、周圍環(huán)境的支擋、加固及保護(hù)措施的要求就越來越高，為此，深基坑開挖與支護(hù)引起了各方面的廣泛重視，新的技術(shù)、方法、工藝也隨之不斷涌現(xiàn)。深基坑支護(hù)新技術(shù)一般是在原有支護(hù)技術(shù)上產(chǎn)生的，為彌補(bǔ)原有支護(hù)技術(shù)存在的缺點與不足，對原有技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，擴(kuò)展支護(hù)的應(yīng)用范圍，使其適應(yīng)不同的施工環(huán)境，確?；邮┕ぁ⒅黧w地下建筑物結(jié)構(gòu)物及周邊環(huán)境的安全，使其達(dá)到安全、適用、經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保的目的。

1深基坑支護(hù)新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

深基坑支護(hù)技術(shù)在巖土工程領(lǐng)域是一個實踐性很強(qiáng)而又富有變化的課題，近些年來隨著建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和地下空間資源的改造、利用，深基坑支護(hù)技術(shù)在原有的基礎(chǔ)上有了很大的發(fā)展和突破，并在工程實踐中得以廣泛應(yīng)用。目前常用的支護(hù)方式主要分為5類，即墻-撐式、樁-撐式、樁-錨式、復(fù)合土釘支護(hù)、聯(lián)合支護(hù)。根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及場地環(huán)境條件等，目前在深基坑支護(hù)工程中使用的新技術(shù)主要有復(fù)合土釘墻、新型地下連續(xù)墻、排樁支護(hù)(樁錨、樁撐、雙排樁、“樁墻合一”)、逆作法、緊鄰建筑物“零占位”基坑支護(hù)方法、人工凍結(jié)法、聯(lián)合支護(hù)(土釘墻+樁錨、土釘墻+樁撐、土釘墻+地下連續(xù)墻等)。新型地下連續(xù)墻主要包括“兩墻合一”地下連續(xù)墻、渠式切割深層攪拌水泥土地下連續(xù)墻(TRD)工法、雙輪銑深層攪拌水泥土地下連續(xù)墻(CSM)工法、加筋水泥土地下連續(xù)墻(SMW)工法、鋼管樁連續(xù)墻(WSP)工法、挖掘土再利用地下連續(xù)墻(CRM)工法、超薄型防水地下連續(xù)墻(TRUST)工法、預(yù)制地下連續(xù)墻、預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土桁架圍護(hù)樁墻。

1.1復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)

復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)是在土釘墻基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種先進(jìn)、易于施工、經(jīng)濟(jì)合理、綜合性能突出的深基坑支護(hù)新技術(shù)。該技術(shù)是將土釘墻與一種或幾種單項支護(hù)技術(shù)或止水技術(shù)有機(jī)組合成的復(fù)合支護(hù)體系，突破了土釘墻不能應(yīng)用的領(lǐng)域，同時繼承了土釘墻的許多優(yōu)點，主要由土釘、預(yù)應(yīng)力錨桿、微型樁、止水帷幕、掛網(wǎng)噴射混凝土面層、原位土體等要素構(gòu)成，適用于黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、砂土、碎石土、全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化巖，地層中局部夾有淤泥質(zhì)土也可采用。在軟土地層中基坑開挖深度不宜大于6 m，其他地層中直立開挖深度不宜大于13 m，可放坡時開挖深度不宜大于18 m[1]。復(fù)合土釘墻支護(hù)能力強(qiáng)，可作超前支護(hù)，同時兼?zhèn)渲ёo(hù)、止水等效果，具有安全、經(jīng)濟(jì)、方便等優(yōu)越性，得到了設(shè)計單位和施工單位的青睞[2]。

復(fù)合土釘墻形式多樣，每種組合類型都有各自的優(yōu)缺點和適用范圍，可根據(jù)土層特性、基坑深度、周邊條件的限制以及工程需要進(jìn)行靈活的有機(jī)結(jié)合。在實際工程中主要有7種組合類型，如圖1所示，前3種復(fù)合土釘支護(hù)形式較為常用，其中預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘支護(hù)是近年來應(yīng)用最廣，也是相當(dāng)有發(fā)展?jié)摿Φ膹?fù)合支護(hù)形式，能大大提高基坑的穩(wěn)定性[3-4]。當(dāng)基坑開挖深度越大，變形控制要求越高，工程地質(zhì)條件和場地環(huán)境條件越復(fù)雜時，復(fù)合土釘墻組合形式就越復(fù)雜。隨著工藝技術(shù)的不斷提高和工程實踐的需求，復(fù)合支護(hù)形式也在不斷改進(jìn)優(yōu)化。為節(jié)約工期、減少工程造價，改進(jìn)了預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻的腰梁，采用同一排中預(yù)應(yīng)力錨桿和土釘間隔布置的復(fù)合土釘墻技術(shù)[5]。為了提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，改變支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞模式，產(chǎn)生了疏排樁-土釘墻組合支護(hù)結(jié)構(gòu)[6]。為了發(fā)展新型的節(jié)能環(huán)保型基坑支護(hù)技術(shù)，產(chǎn)生了毛竹復(fù)合土釘墻[7]等，大量的工程應(yīng)用表明[8-12]，在軟土、富水、特殊土地區(qū)以及地質(zhì)條件較復(fù)雜的地方，該技術(shù)也是可行的。復(fù)合土釘墻具有傳統(tǒng)土釘墻無法比擬的優(yōu)點，可用于安全等級為一級的基坑，已成為深度不超過18 m的基坑中使用率最高的支護(hù)結(jié)構(gòu)[13]。需要注意的是在開挖坑中坑、舊城改造地下工程、基坑開挖過程中地下水滲流作用等作業(yè)條件下對復(fù)合土釘墻的安全性有較大的影響，設(shè)計時應(yīng)對地質(zhì)條件、環(huán)境條件做充分考慮。

1.2新型地下連續(xù)墻

深基坑墻-撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)中，地下連續(xù)墻以其墻體剛度大、整體性能高、防滲效果好、施工速度快、噪聲小等優(yōu)點，被越來越多地用于超深基坑工程中。為了滿足工程建設(shè)的需求和時代的步伐，GFRP筋[14]、TRD工法、TRUST工法、CRM工法、CMW工法[15]等新材料、新工藝、新技術(shù)越來越多地用在地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)中。

1.2.1“兩墻合一”地下連續(xù)墻

“兩墻合一”地下連續(xù)墻是一種將圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)合二為一的深大基坑圍護(hù)技術(shù)，是一種集圍護(hù)、防滲、承重和地下室結(jié)構(gòu)外墻于一體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，具有十分顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，近些年來廣泛應(yīng)用于高層建筑地下室、地下車庫、地鐵、船塢等地下結(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地下室外墻設(shè)計施工中的一種新技術(shù)。

“兩墻合一”地下連續(xù)墻作為超深基坑的一種支護(hù)方法，得到越來越多的應(yīng)用[16-18]，并已成為深基坑工程技術(shù)的發(fā)展方向之一。隨著新型材料的產(chǎn)生和工藝技術(shù)的進(jìn)步，地下連續(xù)墻性能在原來的基礎(chǔ)上有了很大的提高，其優(yōu)點如下：①將兩墻合二為一，能夠在一定程度上降低工程量及節(jié)約資源，具有很好的經(jīng)濟(jì)性；②通過對地下連續(xù)墻設(shè)置支腿，成功地解決了整幅地下連續(xù)墻不能進(jìn)入中風(fēng)化基巖層的問題，提高了豎向承載能力并解決了主體結(jié)構(gòu)之間的沉降差異問題；③通過將圍護(hù)結(jié)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)合二為一的方法，可以很好地發(fā)揮連續(xù)墻本身的抗拔和豎向承載力[19]；④墻體剛度、整體性能、抗?jié)B隔水性能以及結(jié)構(gòu)耐久性都相對較好，應(yīng)用范圍廣，大量工程實例表明，在城市密集建筑群區(qū)域及沿海軟土地區(qū)較為適用；⑤剛度大，變形小，噪聲低，占地少，工期短，效益高；⑥施工時振動小，能貼近已建建筑物及地下管線施工，對相鄰建筑物和地下設(shè)施沉降及變位影響小，墻體可以根據(jù)環(huán)境組合成為任意多邊形和圓弧形，并可用于逆作法施工[20]。

1.2.2TRD工法

TRD工法是一種由主機(jī)帶動插入地基中的鏈鋸式切割箱橫向移動、切割及灌注水泥漿，在槽內(nèi)進(jìn)行攪拌、混合、固結(jié)原位巖土體，形成等厚水泥土地下連續(xù)墻的工藝，其施工示意圖如圖2所示。TRD工法水泥土墻既可用作基坑外側(cè)的防滲止水帷幕，也可在墻內(nèi)插入型鋼形成等厚度的型鋼水泥土連續(xù)擋墻[21]。

TRD工法于2009年從日本引進(jìn)，目前已經(jīng)在中國多個省市得到成功應(yīng)用，實踐證明[22-25]，其在滲透性強(qiáng)的土層或者隔水帷幕超深、深部地層為密實砂層、軟巖地層中形成的墻體隔水性能可靠，圍護(hù)效果較好，有如下優(yōu)點：①與其他方法相比，該工法所使用的機(jī)械設(shè)備高度大大降低，穩(wěn)定性高，使得施工安全性提高；②在水平方向和垂直方向具有較高的施工精度，可控性好，其最大成墻深度可達(dá)60 m，垂直度偏差不大于1/250，形成墻體均質(zhì)性好，離散性??；③適應(yīng)地層范圍比較廣，適用于黏性土、砂土，對硬質(zhì)地層(硬土、砂卵礫石、軟巖等)也具有良好的挖掘能力；④造價低，污染小，抗?jié)B性能好，止水性能優(yōu)異，優(yōu)于傳統(tǒng)SMW工法[26-27]；⑤可根據(jù)需要通過角度調(diào)節(jié)施工斜墻；⑥對周邊環(huán)境影響很小，環(huán)保性能優(yōu)良，節(jié)省材料。

需要注意的是，TRD工法在復(fù)雜地層中的施工能力和施工效率會相對較低，需要對切削刀具、工序及施工參數(shù)等方面進(jìn)行優(yōu)化組合，在不同的地層中選用合適的刀頭，在深埋密實卵石夾層中施工成墻前用樁基提前引孔等，防止在進(jìn)入中等風(fēng)化基巖時切割速度慢，刀排磨損大，遇到卵礫石夾層時卡鏈，甚至埋入地下，以確保成墻工效和質(zhì)量。

1.2.3CSM工法

CSM工法是通過配置在鉆具底端的2組銑輪水平軸向旋轉(zhuǎn)下沉掘削原位土體至設(shè)計深度后，提升噴漿(注入固化劑)強(qiáng)制性旋轉(zhuǎn)攪拌已松化的土體形成矩形水泥土槽段，并通過對已施工槽段的接力銑削作業(yè)將一幅幅水泥土槽段連接構(gòu)筑成等厚度水泥土連續(xù)墻，其不但可以作為防滲墻，而且可以在其內(nèi)插入型材，形成集擋土和止水于一體的墻體。

在復(fù)雜地層中已經(jīng)成功應(yīng)用了該工法[28-30]，其具有如下特點：①占用施工場地小，可在復(fù)雜場地環(huán)境條件下施工，施工速度快，效率高；②設(shè)備成墻尺寸、深度、注漿量、垂直度等參數(shù)控制精度高，垂直度控制精度能達(dá)到1/300；③防滲效果好，滲透系數(shù)能達(dá)到1×10-8～1×10-6cm·s-1；④削銑能力強(qiáng)，可削銑35 MPa以下地層，最大削銑強(qiáng)度達(dá)140 MPa[31]；⑤成墻質(zhì)量高，7 d強(qiáng)度可達(dá)3 MPa，墻體強(qiáng)度能達(dá)到1～5 MPa，成墻厚度550～1 200 mm，可以插入大型號型鋼；⑥低噪聲和振動，對周邊環(huán)境影響較小，環(huán)保效果好；⑦適用于軟黏土、密實砂土、粒徑20 cm內(nèi)的卵礫石和單軸抗壓強(qiáng)度20 MPa內(nèi)的硬巖等各種地層，對地層的適應(yīng)性更高；⑧設(shè)備采用觸摸屏控制系統(tǒng)，自動化程度高，各功能部位設(shè)置大量傳感器，信息化系統(tǒng)控制，施工過程中動態(tài)控制施工質(zhì)量；⑨360°旋轉(zhuǎn)履帶式主機(jī)底盤，便于轉(zhuǎn)角施工，在緊鄰已有建構(gòu)筑物可實現(xiàn)零間隙施工；⑩CSM作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工完成后，型鋼可回收重復(fù)使用。

通過實例[31]表明CSM工法墻內(nèi)插型鋼計算原理可依托工藝比較成熟的SMW工法，需要注意的是對于周邊環(huán)境條件要求較高，圍護(hù)墻身砂性土、粉土等透水性較高的土層中或?qū)嚢鑹沽选⒖節(jié)B及防腐蝕有較高要求時，宜增加型材插入密度。當(dāng)基坑周邊環(huán)境條件復(fù)雜、保護(hù)要求高時，型鋼不宜回收。

1.2.4SMW工法

SMW工法是基于深層攪拌樁工法和地下連續(xù)墻工法發(fā)展起來的一種新型深基坑圍護(hù)技術(shù)。該法是利用特制的攪拌機(jī)械，以水泥漿作為固化劑，在土層中與軟土強(qiáng)行拌合，將軟土與固化劑拌合形成致密的水泥土地下連續(xù)墻，并按一定形式在墻體內(nèi)插入受力型材，從而形成的一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

SMW工法基坑圍護(hù)具有卓越的止水性、經(jīng)濟(jì)性、施工工期短等優(yōu)點[32]，因此在軟土等松軟地層的深基坑中應(yīng)用效果較好。需要注意的是，該工法中型鋼可以回收重復(fù)利用，型鋼起拔回收技術(shù)直接關(guān)系到施工成本的一半左右[33]，但隨著基坑的開挖，擋墻變形使型鋼產(chǎn)生彎曲，導(dǎo)致型鋼的拔出存在困難，或拔出后較難重復(fù)使用，其次型鋼起拔時頂拔力過高造成壓頂梁斷裂、壓碎甚至水泥土墻頂碎裂等次生問題。另外成墻的均勻性、攪拌樁搭接厚度、墻身以及插入型材時的垂直度等也是值得關(guān)注的問題。

經(jīng)過許多年的應(yīng)用，該工法已經(jīng)逐漸趨于成熟[34-36]，為了滿足工程要求，在SMW工法的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了許多新的工藝技術(shù)，并得到成功應(yīng)用，如智能SMW工法樁[37]，在基坑工程安全監(jiān)測中能動態(tài)感知樁身受力變形狀態(tài)，并且能夠?qū)崟r獲取詳細(xì)信息。SMW工法樁+單軸旋噴攪拌斜樁錨桿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[38]在膨脹黏土深基坑支護(hù)中有著很好的可行性和優(yōu)越性。SMW工法+預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)[39]大大降低了成本，在滿足基坑支護(hù)的同時解決了基坑邊坡止水的問題。SMW工法+斜向加筋水泥土樁技術(shù)[40]用于軟弱地層、周圍環(huán)境受限制條件下的基坑工程支護(hù)，解決了周邊環(huán)境受限制條件下側(cè)向抗力不足的問題。SMW工法+擴(kuò)孔錨桿聯(lián)合支擋技術(shù)[41]在含砂量高的地基中適用性很強(qiáng)，特別適用于施工工期緊張的深基坑工程。

1.2.5WSP工法

WSP工法[42]是利用大直徑鋼管樁承擔(dān)水土壓力的新型深基坑圍護(hù)技術(shù)，其施工工藝是將相鄰鋼管樁套接用以阻擋樁間土，在接縫部位設(shè)置止水空腔，通過在止水空腔內(nèi)安裝彈性袋并充水來密封鄰樁接縫，實現(xiàn)“以水堵漏”的目的，形成連續(xù)墻體進(jìn)行基坑圍護(hù)。此圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過“以水堵漏”方式解決了鋼管樁接縫止水問題，通過“土塞補(bǔ)償”方式實現(xiàn)了鋼管樁連續(xù)墻微擾動全回收。圍護(hù)的形式有“半放坡”、“鋼墻斜樁”、“鋼墻斜錨”、“鋼墻排樁”、“鋼墻內(nèi)支撐”等，相比于地下連續(xù)墻、SMW工法、鉆孔灌注樁等支護(hù)結(jié)構(gòu)具有施工速度快、強(qiáng)度高、造價省、環(huán)保等優(yōu)點。

上海順寓國際社區(qū)基坑圍護(hù)工程采用鋼管樁連續(xù)墻施工工藝-WSP工法，具有對周圍環(huán)境影響小、材料可回收利用、施工速度快且效率高、圍護(hù)強(qiáng)度高等優(yōu)點，可有效解決現(xiàn)有圍護(hù)結(jié)構(gòu)不可回收利用、污染大、造價高、施工工期長等問題。尤其是該技術(shù)采用的“以水止水”、“土塞補(bǔ)償”等新型理念，為深基坑圍護(hù)技術(shù)的發(fā)展提供了一個全新的方向。

1.2.6CRM工法

CRM工法[43]是利用挖掘機(jī)械挖掘溝槽，以挖掘出的大部分土砂為主要材料，在施工場地制成水泥與土的混合漿體，使用導(dǎo)管在水下澆筑地下連續(xù)墻體的施工方法。CRM工法源于日本，但在中國沒有普及和使用，該方法的主要特點是施工精度高，墻體均勻性好，止水抗?jié)B效果強(qiáng)，可以滿足場地狹窄、臨近施工等需求，適用于市區(qū)地下工程施工、各種土層條件(以砂礫、粗砂為主及含有大量有機(jī)質(zhì)的地基土層)以及大深度施工。

1.2.7TRUST工法

TRUST工法[43]是一種超薄型地下防水連續(xù)墻的施工方法。利用這種工法，在200 mm超薄型墻壁厚的情況下，連續(xù)墻的開挖深度可達(dá)150 m，同時施工精度非常高，施工時低振動、低噪聲，對環(huán)境影響較小，對于一般土砂層到中等硬度巖石(巖石標(biāo)準(zhǔn)試樣的單向極限抗壓強(qiáng)度qu=5 kN·cm-2)都較適用，經(jīng)濟(jì)性能好，對中國地連墻施工有很強(qiáng)的借鑒意義，也為深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展提供了一個較好的研究方向。

1.2.8預(yù)制地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻技術(shù)眾多的優(yōu)點使得其在中國得到了廣泛的應(yīng)用，但常規(guī)的地下連續(xù)墻依然存在著許多問題，如在一些特殊的地質(zhì)條件下，施工難度大、施工方法不當(dāng)或施工地質(zhì)條件特殊，可能出現(xiàn)相鄰墻段錯縫、滲水、廢棄的泥漿對環(huán)境造成污染等。相對而言，預(yù)制裝配式地下連墻則具有常規(guī)地下連續(xù)墻所沒有的很多優(yōu)勢，如預(yù)制時可采用不同的構(gòu)造措施來改善和加強(qiáng)地下連續(xù)墻受力的均勻性，從而使墻體質(zhì)量能夠得到保證，連續(xù)墻整體性好，抗?jié)B效果強(qiáng)，施工速度快且符合未來綠色施工的發(fā)展方向。

目前，中國已有大型地下連續(xù)墻的運(yùn)輸、吊裝工藝[44]，如有必要可以在施工現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)制，為了提高連續(xù)墻體的整體性能，可對地下連續(xù)墻施加預(yù)應(yīng)力，胡堅尉[45]通過模擬分析得出，在同樣的支撐條件下，后張法預(yù)應(yīng)力地下連續(xù)墻在控制圍護(hù)墻體自身變形及保護(hù)周邊環(huán)境方面，效果明顯好于常規(guī)地下連續(xù)墻及先張法預(yù)應(yīng)力地下連續(xù)墻，而且墻身厚度可以更薄，支撐數(shù)量可以更少，可有效減少混凝土用量，縮減施工工期，從而節(jié)約工程造價。

1.2.9預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土桁架圍護(hù)樁墻

預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土桁架圍護(hù)樁墻[46]是一種新型基坑支護(hù)工藝，用鋼管、混凝土、鋼絞線三者構(gòu)成桁架的弦桿，用角鋼、鋼板、細(xì)鋼管三者中的一個構(gòu)成桁架的腹桿，后將桁架插入之前施工完成的水泥土溝槽中，從而形成預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土桁架圍護(hù)樁墻。在施工過程中無泥漿外排，與SMW工法、混凝土地下連續(xù)墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比具有施工速度快、工程成本低、防滲效果好及綠色環(huán)保等優(yōu)勢。

1.3排樁支護(hù)

排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)形式主要有樁錨式、樁撐式及懸臂式等，其中樁錨式、樁撐式因其安全經(jīng)濟(jì)、施工便利、適用性強(qiáng)等優(yōu)勢，被廣泛地應(yīng)用于深基坑支護(hù)工程中，成為深基坑常用的支護(hù)形式之一。根據(jù)不同的開挖深度、地層條件、施工環(huán)境等，用到的支護(hù)樁體有鉆孔灌注樁、旋噴攪拌加勁樁、鋼樁、鋼板樁、水泥攪拌樁、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土矩形支護(hù)樁[47]、PHC管樁，其中預(yù)制預(yù)應(yīng)力樁因其施工速度快、綠色環(huán)保等優(yōu)越性有望成為支護(hù)樁中的一種常用樁體。

樁撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)中，支撐體系將由鋼筋混凝土支撐、鋼管支撐技術(shù)逐漸被預(yù)應(yīng)力型鋼組合支撐技術(shù)、裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁支撐技術(shù)(IPS)等新型內(nèi)支撐技術(shù)所取代。與傳統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)相比，預(yù)應(yīng)力型鋼組合支撐技術(shù)具有方便施工(每道支撐均由數(shù)根型鋼組合而成，所有節(jié)點均采用高強(qiáng)螺栓連接[48]，無現(xiàn)場焊接，土方開挖及外運(yùn)空間較大)、剛度大、冗余性高、適用性強(qiáng)(基坑形狀大小不受限制)、安全合理(支撐結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，同時可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整)及綠色經(jīng)濟(jì)(無污染，大部分構(gòu)件都可回收重復(fù)使用)的優(yōu)點，但對施工作業(yè)水平要求較高。裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁支撐技術(shù)使得內(nèi)支撐體系的穩(wěn)定性和整體剛度有了極大的提高，大幅限制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移，降低基坑工程的環(huán)境影響，適用于深大異性基坑[49]，近年來在中國基坑工程中被推廣應(yīng)用并取得一系列顯著成效[50]。

樁錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)中，經(jīng)過大量的科學(xué)研究和工程實踐，已研制出了多種新型錨桿(索)[51]，為了解決錨桿超出規(guī)劃紅線、污染地下環(huán)境等問題，產(chǎn)生了多種可回收錨索(壓力分散型的U形回收式錨索、直列無級調(diào)壓式回收錨索、JL可回收錨索等)技術(shù)。為了防止錨桿失效，提高錨桿與土體間的黏結(jié)摩阻力，產(chǎn)生了擴(kuò)體型錨桿(索)和二次高壓灌漿錨桿(索)等。在復(fù)雜地質(zhì)回填條件下，為了避開部分不可遷移地下構(gòu)筑物，產(chǎn)生了錨桿(索)變角度預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)[52]。

由于實際工程的需求，深基坑排樁支護(hù)新技術(shù)也在不斷地發(fā)展和應(yīng)用，為了充分合理地利用建筑紅線內(nèi)的面積，減少相應(yīng)主體地下結(jié)構(gòu)投入等，產(chǎn)生了將圍護(hù)排樁作為正常使用階段主體地下結(jié)構(gòu)的一部分的“樁墻合一”技術(shù)[53]。為了使支護(hù)結(jié)構(gòu)具有更大的側(cè)向剛度，減小基坑的側(cè)向變形及錨索越界問題，產(chǎn)生了雙排樁支護(hù)技術(shù)，并在工程中應(yīng)用越來越多[54]。

1.4逆作法技術(shù)

逆作法施工技術(shù)是在修建建筑物地下結(jié)構(gòu)時自上而下施工的一種技術(shù)，與傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)方法相比，其能夠很好地利用地下主體結(jié)構(gòu)，具有節(jié)約社會資源、保護(hù)環(huán)境、施工進(jìn)度快等優(yōu)點，克服了常規(guī)臨時支護(hù)存在的諸多不足之處，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。逆作法分為：上下同步施工的“全逆做法”、僅施工下部結(jié)構(gòu)的“半逆作法”[55]、部分逆作法和分層逆作法。大多數(shù)逆作法工程外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻“二墻合一”、“樁墻合一”的形式，既降低了工程量，節(jié)約了資源，又增加了地下空間的利用率。

“半逆作法”由于挖土效率不高，地下室結(jié)構(gòu)施工不便，對于大型深基坑工期較長，故實際應(yīng)用不多[56]，而“半順作半逆作”、“坑邊逆作”等也存在一些缺陷，為此產(chǎn)生了一些新型逆作施工工藝和技術(shù)[57-58]，通過工藝技術(shù)的創(chuàng)新提高了豎向支撐立柱的垂直精度、施工速度，解決了地下連續(xù)墻與內(nèi)襯墻之間滲漏水、單樁承載力不足[59]等問題。

1.5人工凍結(jié)法技術(shù)

人工凍結(jié)法是借助人工制冷手段暫時加固含水地層和隔斷地下水，起到承受荷載和密封防水作用的一種特殊施工方法。此法除對含水率非常小或地下水流速相當(dāng)大的地層不適用外，幾乎不受地層條件的限制，在復(fù)雜和特殊地層環(huán)境中具有很大的優(yōu)越性。人工冰結(jié)法因具有適應(yīng)性強(qiáng)、綠色環(huán)保、保護(hù)地下水資源等優(yōu)勢，越來越多地被應(yīng)用在深基坑支護(hù)工程中，基坑越深、開挖體積越大，凍結(jié)法施工越具優(yōu)越性[60]。

人工凍結(jié)工藝技術(shù)也在不斷地優(yōu)化中，例如凍結(jié)方法除傳統(tǒng)的氨-鹽水外，產(chǎn)生了液氮、干冰凍結(jié)法。在淤泥質(zhì)土體中，為解決凍結(jié)溫度低、凍結(jié)擴(kuò)展速度慢、形成凍結(jié)壁的強(qiáng)度低等問題，在排樁凍結(jié)法的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了三圈凍結(jié)法[61]等。值得關(guān)注的是，人工凍結(jié)形成的凍土墻是一個具有一定長、寬、深的三維空間結(jié)構(gòu)，應(yīng)注意凍脹融沉對圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的影響、土體含鹽量對凍土墻強(qiáng)度的影響等。凍結(jié)法在深基坑支護(hù)工程中除了起到止水圍護(hù)作用外還能用于搶險堵漏等，特有的優(yōu)越性使其具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景。

1.6緊鄰建筑物“零占位”基坑支護(hù)技術(shù)

“零占位”基坑支護(hù)技術(shù)[62]是在緊鄰既有建筑物基坑一側(cè)地面處，采用工程機(jī)械按特定順序鉆斜孔，斜孔鉆至緊鄰建筑物基礎(chǔ)下方土層中的設(shè)計深度時，再將水泥漿液高壓旋噴射入切割孔周土體，通過一系列有序的旋轉(zhuǎn)、噴射、提升使水泥漿液和切割下的土體攪拌形成圓柱狀水泥土體，經(jīng)固化后得到排列有序的圓柱狀水泥土組合體，在緊鄰建筑物基礎(chǔ)下方形成基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體的一種新型基坑支護(hù)方法，與一般支護(hù)結(jié)構(gòu)對比如圖3所示。此方法結(jié)構(gòu)簡單，施做方便，支護(hù)可靠，受力合理，其最大優(yōu)點是支護(hù)結(jié)構(gòu)本身不占據(jù)基坑的空間位置，同時集基坑支護(hù)、擋土、止水、承載和保護(hù)緊鄰建筑物為一體，使城市密集地區(qū)緊鄰建筑物的新建基坑側(cè)土地面積達(dá)到100%的充分利用，且在整個基坑施工期間不影響緊鄰建筑物的正常使用。

1.7深基坑支護(hù)新技術(shù)綜合對比

深基坑支護(hù)新技術(shù)綜合對比見表1。

表1深基坑支護(hù)新技術(shù)綜合對比Tab.1Comprehensive Comparison of New Supporting Technique for Deep Foundation Pit

續(xù)表1

2深基坑新技術(shù)發(fā)展趨勢

深基坑支護(hù)技術(shù)是基坑工程中一個很有發(fā)展?jié)摿Φ恼n題，不斷增加的工程數(shù)量，差別迥異的地質(zhì)條件，復(fù)雜多變的工程環(huán)境為基坑的發(fā)展提供了一個廣闊的舞臺。在今后的發(fā)展中，深基坑支護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下8個方面。

2.1信息監(jiān)測監(jiān)控與信息化施工技術(shù)

深基坑工程施工是一個動態(tài)的過程，其空間大小和形狀的變化、周圍環(huán)境條件的漸變、工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件的遞變、開挖深度及施工過程中的擾動等眾多不確定性因素都會對圍護(hù)體系的工作性狀產(chǎn)生較大的不良影響，對施工作業(yè)環(huán)境及周邊環(huán)境造成威脅，因此在施工過程中要遵循“邊觀察、邊施工”的原則，實施動態(tài)監(jiān)測，動態(tài)施工，動態(tài)設(shè)計。其中，監(jiān)測工作是信息化施工的前提，是在施工過程中進(jìn)行科學(xué)決策的重要依據(jù)，也是確保施工安全與經(jīng)濟(jì)安全的重要保證，所以制定完整的監(jiān)測方案，實時同步監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析調(diào)整施工參數(shù)，實施信息化施工，才能做到安全生產(chǎn)，智能SMW工法樁技術(shù)[37]等的產(chǎn)生預(yù)示著未來在深基坑工程領(lǐng)域信息化監(jiān)測施工新設(shè)備、新技術(shù)的發(fā)展將成為必然趨勢。

2.2復(fù)合土釘墻

復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)可根據(jù)土層特性、基坑深度、周邊條件的限制以及工程需要進(jìn)行靈活的有機(jī)結(jié)合，適用范圍較廣，方便設(shè)計施工，可大大縮短建設(shè)工期，降低工程造價。隨著材料和技術(shù)的不斷更新，及其在凍土、濕陷性黃土、膨脹土、鹽漬土等特殊土地區(qū)的應(yīng)用研究，復(fù)合土釘墻在中國建筑工程領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，必將在工程中得到廣泛應(yīng)用。

2.3新型地下連續(xù)墻

新型地下連續(xù)墻在國內(nèi)外大量的深基礎(chǔ)工程中都得到了應(yīng)用，此種技術(shù)無論是作為地下結(jié)構(gòu)的主體(或主體的一部分)還是作為防水、擋土結(jié)構(gòu)，都是一種使用價值非常高的施工技術(shù)。隨著工程實踐的積累、技術(shù)的不斷進(jìn)步、新型材料的不斷產(chǎn)生，新型地下連續(xù)墻的設(shè)計方法、施工工藝、防滲漏措施以及整體性能等方面都有了進(jìn)一步的發(fā)展和完善?！皟蓧弦弧钡叵逻B續(xù)墻、TRD工法、CSM工法等新技術(shù)將是深大基坑支護(hù)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，預(yù)制裝配式地下連續(xù)墻、預(yù)應(yīng)力地下連續(xù)墻符合現(xiàn)代社會倡導(dǎo)綠色施工需求，在深基坑支護(hù)領(lǐng)域?qū)⑹且粋€新的研究方向。

2.4排樁支護(hù)

排樁支護(hù)目前廣泛地應(yīng)用于深基坑支護(hù)工程中，一系列新型支撐體系、新型錨桿(索)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和完善，使得排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑支護(hù)工程中保持著旺盛的生命力。

2.5逆作法

逆作法施工是進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展城市地下空間，開發(fā)和建設(shè)節(jié)約型社會的有效經(jīng)濟(jì)手段，是解決深基坑支護(hù)難題的一種較好的施工方法[63]，其施工已日趨成熟。目前在實際工程實踐過程中支撐樁與柱、支撐柱與梁板、梁板與地墻間的節(jié)點處理、豎向立柱的穩(wěn)定性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工等問題已經(jīng)得到不斷發(fā)展和完善。隨著材料設(shè)備及工藝技術(shù)的不斷更新進(jìn)步，相繼產(chǎn)生了新型逆作施工工藝方法，成功解決了傳統(tǒng)逆作法存在的缺陷和不足。逆作法由于自身的優(yōu)越性將在城市交通環(huán)境復(fù)雜及建設(shè)密集區(qū)的深、超深基坑支護(hù)工程中得到廣泛運(yùn)用。

2.6凍結(jié)法

凍結(jié)法可在各種復(fù)雜工程條件下應(yīng)用，不受基坑形狀和尺寸的限制，能夠很好地保護(hù)城市地下水資源，且施工設(shè)備和工藝方法也日趨成熟，符合綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的建設(shè)理念，其除了可以用作深基坑的止水圍護(hù)結(jié)構(gòu)外，還可以用于事故搶險，在深基坑支護(hù)工程中占有越來越重要的地位。需要注意的是，凍結(jié)使深基坑的受力過程變得較為復(fù)雜，凍脹融沉對圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境可能產(chǎn)生不利影響，在使用此法時應(yīng)該加強(qiáng)信息化監(jiān)測監(jiān)控、信息化設(shè)計與信息化施工，以確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性。

2.7聯(lián)合支護(hù)

深基坑支護(hù)工程中，為實現(xiàn)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境安全等控制目標(biāo)，沿基坑深度方向運(yùn)用一種支護(hù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足復(fù)雜工程要求，支護(hù)結(jié)構(gòu)從單一結(jié)構(gòu)向多種結(jié)構(gòu)聯(lián)合支護(hù)方向發(fā)展已成為必然趨勢。聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可以發(fā)揮各種支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點，適用性好[64]，其中土釘墻+樁錨是常用的聯(lián)合支護(hù)方式，除此之外還有土釘墻+樁撐、土釘墻+地下連續(xù)墻等。在確定選擇聯(lián)合支護(hù)的類型時，應(yīng)充分利用各種支護(hù)方法的特點，根據(jù)工程地質(zhì)條件及場地環(huán)境條件等因素因地制宜地選用支護(hù)類型，合理地優(yōu)化設(shè)計方案，從而達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。

2.8緊鄰建筑物“零占位”基坑支護(hù)技術(shù)

在城市建筑密集地區(qū)，基坑工程常常緊鄰周邊既有建筑物，現(xiàn)有的支護(hù)結(jié)構(gòu)需要占用基坑一側(cè)部分空間，使得城市密集區(qū)“寸土寸金”的土地面積不能達(dá)到100%的充分利用，造成空間使用上的損失和浪費(fèi)。緊鄰建筑物“零占位”基坑支護(hù)技術(shù)則集承載、基礎(chǔ)延伸、基坑支護(hù)、擋土、止水、提高基坑空間利用率、有效控制緊鄰基坑建筑物位移和沉降為一體，有效確保基坑和緊鄰建筑物的安全穩(wěn)定，其在城市密集地區(qū)緊鄰建筑物的深基坑支護(hù)中使用將成為一種趨勢。

3結(jié)語

(1)深基坑工程中由于受復(fù)雜的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及施工環(huán)境等各種因素的影響，往往運(yùn)用多種支護(hù)技術(shù)而不是單一的某種支護(hù)技術(shù)。在深基坑支護(hù)技術(shù)中擋土止水以樁、墻為主，支撐穩(wěn)定以錨、撐為主，為解決外錨土質(zhì)較差及錨桿占用紅線外地下空間等問題，發(fā)展了內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，為解決內(nèi)支撐帶來的材料浪費(fèi)及給地下結(jié)構(gòu)施工帶來的不便，發(fā)展了雙排樁、“樁墻合一”、“零占位”等技術(shù)，為了避免施工對社會環(huán)境的影響和提高社會效益出現(xiàn)了逆作法工序等。同時，通過支護(hù)技術(shù)的復(fù)合、支撐方法的組合以及錨撐結(jié)合，解決了單一支護(hù)方法和支護(hù)技術(shù)難以解決的安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等深基坑支護(hù)問題。

(2)隨著人們對地下空間資源需求的不斷增加，這些深基坑支護(hù)新技術(shù)無論在工程實踐中，還是在理論研究上都會有很大的進(jìn)展，使得基坑工程更加安全、適用、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，從而滿足工程建設(shè)和社會發(fā)展的需求。在未來如何根據(jù)工程建設(shè)的實際需求，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)展新型基坑圍護(hù)體系和圍護(hù)新技術(shù)，將是深基坑工程領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢。

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