摘要
本文提出了一种新的联合支护体系——护坡桩+微型钢管桩复合土钉墙支护体系，成功解决了基坑周边无放坡空间需垂直开挖、基坑深度大、要求位移小、支护费用高等技术难题，做到了施工便利，对控制边坡位移变形、增强边坡整体稳定性、保证在基坑开挖工程中不发生对周围环境的影响具有良好的作用。采用这种支护方式对北京一工程进行设计施工探讨，经工后监测效果良好，大大地提高了边坡的安全稳定性，从而验证了这一支护形式的可行性，其在深基坑支护中具有常规土钉墙和护坡桩无法相比的技术与经济优势，可供其他类似工程参考，具有较高的适用推广价值。
近年来，随着我国经济和城市建设的快速发展，出现了大量复杂深基坑工程，促进了设计计算理论的提高和施工工艺的发展。对基坑工程进行正确的设计和施工，能带来巨大的经济和社会效益，对加快工程进度和保护周围环境发挥重要作
目前深基坑支护采用的方法为土钉墙（复合土钉墙）、护坡桩（桩锚、桩+内支撑）及地下连续墙三大
本文以工程实例介绍一种新的联合支护方法：护坡桩+微型钢管桩复合土钉墙支护体系。该方法施工便利，造价介于完全护坡桩支护与土钉墙支护之间，对控制边坡位移变形、增强整体稳定性、保证边坡开挖过程中不影响周围环境等具有很好的作用，大大提高了边坡的安全稳定性。特别是在相对较好的地层中、无放坡空间或放坡坡度小、周边有建筑物的边坡支护，优于常规土钉墙和护坡桩单独支护的体系。
某深基坑项目位于北京市丰台区花乡，南四环国际汽车博览中心东侧，东临四合庄西路，南邻汽车博览中心南路，西邻国际汽车博览中心东路，北邻1516-12-A综合性商业金融用地。地上12层，高度≯50 m，框架-剪力墙结构，地下3层，±0.00相当于绝对标高47.9 m，目前自然地面标高约48.0 m ，基坑从自然地面算起深约14.5 m，基坑长约147 m，宽约47.6 m。本文研究的重点部位为基坑南侧与东侧，长度约160.0 m，详见
图1 基坑支护平面布置
Fig.1 Layout plan of the foundation pit support
本场地从自然地面至基础底部，自上而下地层分布为：①层素填土，②层粘质粉土，③层细中砂，④层圆砾，⑤层卵石，地层物理力学参数见
根据现场南侧与东侧的周边环境，无放坡空间且无扩展的可能，在这种情况下，根据《建筑基坑支护技术规范》（JGJ 120—2012
方案一：采用桩锚支护体系。这种支护体系属于一种传统深基坑支护形式，在空间上能满足狭小场地内深基坑施工的需求。优点是设计施工简单，工艺成熟，结构刚度大，边坡位移小，技术可靠，安全系数高。但最大的缺点就是成本高，不经济。
方案二：一种安全可靠又比较经济实用的方案，鉴于《建筑基坑支护技术规范》（JGJ 120—2012）第3.3.2条规定微型钢管桩复合土钉墙支护基坑深度不宜超过12.0 m，本工程基坑深度为14.5 m，提出了“护坡桩+微型钢管桩复合土钉墙”的支护体系。这种支护体系是一种符合现场条件且具有安全稳定性好、节省投资的方案，由土钉（钢花管式土钉）、预应力锚杆、微型钢管桩、护坡桩、喷射混凝土面层共同形成的一种新的支护体系。护坡桩+微型钢管桩复合土钉墙支护就是在坡面中增设护坡桩。护坡桩+微型钢管桩复合土钉墙支护体系仍然采用《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—2012）5.1、5.2、5.3条中设计计算方法，而坡面中增设护坡桩在计算中不作考虑，作为安全储备的作用，其作用是提高护坡面的表面刚度，使整个边坡形成一个整体，它对控制坡面位移、地面沉降、防止土方开挖过程中局部出现坍塌以及控制每层开挖到支护前这段时期内的位移、抗倾覆方面都有重要的作用，对周围建筑物的保护提供可靠的保证。
采用砖墙构造柱+桩锚支护体系，垂直开挖，上部3.0 m做砖墙构造柱，下部为桩锚结构，桩长14.50 m，桩间距1.6 m，桩径800 mm，冠梁尺寸800 mm×934 mm×500 mm，锚索水平间距分别是2.4、1.6 m，长度23.0、17.0 m，如
图2 桩锚支护结构断面
Fig.2 Section view of the pile‑anchor supporting structure
采用砖墙构造柱+护坡桩+钢管桩复合土钉墙支护体系，垂直开挖，上部3.0 m为砖墙结构，下部为护坡桩+钢管桩复合土钉墙支护结构，桩长14.50 m，桩间距1.6 m，桩径800 mm，冠梁尺寸800 mm×934 mm×500 mm，钢管桩桩长14.50 m，间距1.0 m，7道土钉，矩形状布设，横向间距1.0~3.2 m，纵向间距1.5 m，长4.0~9.0 m，4道锚杆，横向间距3.2~2.4 m，与土钉间隔布设，长18.0~10.0 m，如
图3 灌注桩-微型钢管桩复合土钉墙支护结构断面
Fig.3 Sectional view of the support structure of cast‑in‑place piles+the composite soil nail wall with micro steel pipe piles
通过基坑支护设计软件对2种支护方案的整体稳定性进行对比分析，最后从施工费用及施工工期2方面对2种方案进行对比分析，确定选择经济合理的设计方案。
依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—2012），整体滑动稳定性验算可采用圆弧滑动条分法，应满足以下规定：
| (1) |
| (2) |
利用深基坑支护结构设计软件验算基坑开挖后的稳定性，结果表明方案一的整体稳定安全系数为1.512，方案二的整体稳定安全系数为1.482，均大于规范要求的二级基坑安全系数1.3，满足设计要求。从整体稳定性方面对比，方案一优于方案二。
2种方案的工程造价见
基坑的南侧与东侧在平面上大致呈L形，长约147 m，宽约66 m，基坑深约14.5 m。本文利用Midas GTS有限元分析软件，取基坑东、南两侧长度的一半进行建模分析，建立的三维模型如
图4 基坑模型
Fig.4 Foundation pit model
为简化模型、方便操作，将支护桩等刚度转换为地下连续墙结构，建立的支护结构模型如
图5 支护结构模型
Fig.5 Supporting structure model
从
图6 支护结构水平位移云图
Fig.6 Cloud picture of the horizontal displacement of the support structure
从
图7 支护结构深层水平位移曲线
Fig.7 Deep horizontal displacement curve of the support structure
从
图8 周边道路沉降及坑底隆起云图
Fig.8 Cloud picture of the surrounding road settlement and pit bottom uplift
同时，在基坑开挖过程中，坑底将出现隆起现象，坑底隆起随开挖深度的增大而增大，最大值达15.25 mm，出现在坑底中部的位置，距离基坑侧壁越近，隆起量越小。
从
图9 锚杆轴力云图
Fig.9 Cloud picture of the bolt axial force
依据《建筑基坑工程监测技术标准》（GB 50497—2019
图10 基坑监测点平面布置
Fig.10 Layout plan of the foundation pit monitoring points
依据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497—2019），并综合考虑现场实际情况，确定基坑监测预警、报警值见
从
图11 支护结构顶部水平位移曲线
Fig.11 Top horizontal displacement curve of the support structure
从
图12 支护结构顶部竖向沉降曲线
Fig.12 Top vertical settlement curve of the support structure
从
图13 基坑开挖完成后深层水平位移曲线
Fig.13 Deep horizontal displacement curve after foundation pit excavation
基坑东、南两侧共布设6组锚杆轴力监测点，每组监测点对上下4道锚杆进行监测，共监测24根锚杆的轴力值。由于监测数量多，每组第一道锚杆轴力大、变化明显，故将其作为分析对象。锚杆孔径150 mm，全长18 m，其中自由段长6 m，锚固段长12 m，内插4d15（7Ø5）低松弛型预应力钢绞线，锚固力设计值505 kN，预加拉力405 kN，锚杆轴力变化如
图14 锚杆轴力随基坑开挖时间变化曲线
Fig.14 Variation curve of the bolt axial force vs the excavation time of foundation pit
从
从
图15 周边道路沉降曲线
Fig.15 Settlement curve of the surrounding roads
综上所述，在基坑开挖及使用过程中，支护结构顶部水平位移与竖向位移、深层水平位移、锚杆轴力、周边道路沉降均未达到安全报警值，基坑一直处于安全稳定状态。
对比分析支护结构位移与内力、基坑周边道路变形的有限元分析结果与实际监测数据，随基坑开挖的变化趋势基本吻合，模拟值与实测值虽有差异，但差值很小。
本文以北京市某深基坑工程为例，介绍了新型组合深基坑支护体系——护坡桩+钢管桩复合土钉墙支护体系，通过与桩锚支护体系的对比分析，以及有限元模拟与现场原位监测的对比研究，得出以下结论：
（1）在同样保证基坑施工与使用安全的前提下，与桩锚支护体系相比，护坡桩+钢管桩复合土钉墙支护体系可节省工期数天，节约造价25%左右。
（2）对比分析有限元模拟结果与实际监测数据，支护结构内力与位移、周边道路沉降随基坑开挖的变化趋势基本一致，模拟值与实测值虽有差异，但差值很小，验证了该组合支护体系的合理性与可行性。
（3）该组合支护体系的成功运用，解决了周边环境复杂、要求位移小、基坑支护造价低等深基坑支护的技术难题，验证了这一支护形式的可行性，其在深基坑支护中具有常规土钉墙和护坡桩无法相比的技术与经济优势，对类似工程积累了可靠的施工数据，对处理该类似情况的深基坑积累了丰富的经验，在未来会有很大的发展空间，具有推广价值及良好的社会效益。
参考文献（References）
赵曦.关于我国建筑工程深基坑支护施工技术要点分析［J］．科技创新与应用，2014（36）：268． [百度学术]
ZHAO Xi. Analysis on the key technical points of deep foundation pit supporting construction in China’s construction projects［J］. Technology Innovation and Application， 2014（36）：268. [百度学术]
刘方，赵晔，麦吾兰·阿力木江，等.深基坑支护形式的优选探讨［J］.工程技术研究，2017（9）：43，56． [百度学术]
LIU Fang， ZHAO Ye， MAIWULAN·Alimujiang， et al. Discussion on the optimization of deep foundation pit support form［J］. Metallurgical Collections， 2017（9）：43，56. [百度学术]
周瑜.深基坑工程中多种支护形式的组合和施工初探［J］.中国新技术新产品，2015（2）：107-108． [百度学术]
ZHOU Yu. Discussion on the combination and construction of various supporting forms in deep foundation pit engineering［J］. China New Technologies and New Products， 2015（2）：107-108. [百度学术]
胡刚，胡福洪，黄佛光.非等长双排桩在武汉地区基坑工程中的应用［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2020，47（2）：78-82. [百度学术]
HU Gang，HU Fuhong，HUANG Foguang. Application of unequal length double‑row piles in a foundation pit project in Wuhan［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2020，47（2）：78-82. [百度学术]
刘文峰.微型钢管桩在基坑支护中的应用［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2020，47（10）：67-71. [百度学术]
LIU Wenfeng. Application of the steel pipe micro‑piles in foundation pit support［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2020，47（10）：67-71. [百度学术]
罗文林，韩煊，刘炜.北京地区基坑支护技术现状研究［J］.岩土工程学报，2006，28（S1）：1534-1537． [百度学术]
LUO Wenlin， HAN Xuan， LIU Wei. Studies on present status of retaining structures for deep excavation in Beijin［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2006，28（S1）：1534-1537. [百度学术]
武威.微型钢管桩复合土钉墙支护的模型研究与数值模拟［D］.南昌：南昌大学，2012． [百度学术]
WU Wei. The modle study and simulation of suporting system by composite coil nailing wall with mini‑sized steel tube piles ［D］. Nanchang： Nanchang University， 2012. [百度学术]
杨向前.微型桩预应力锚杆复合土钉支护结构受力变形性状模拟研究［D］.郑州：郑州大学，2014． [百度学术]
YANG Xiangqian. Simulation study on stress deformation of mini pile prestressed anchor composite soil nailing excavations protection structure ［D］. Zhengzhou： Zhengzhou University， 2012. [百度学术]
吴静.深基坑超前钢管桩复合预应力锚杆支护数值模拟研究［D］.武汉：中国地质大学（武汉），2009． [百度学术]
WU Jing. Numerical simulation research on prestressed anchor support with advanced steel pipe pile in deep foundation pit［D］. Wuhan： China University of Geosciences， 2009. [百度学术]
徐松山.预应力锚杆复合土钉支护稳定性分析及数值模拟方法研究［D］.长沙：中南大学，2012． [百度学术]
XU Songshan. Stability analysis and numerical simulation methods research of prestressed anchor composite soil nailing support ［D］. Changsha： Central South University， 2012. [百度学术]
贾景松.钢管桩在搅拌桩复合土钉墙支护体系中的应用研究［D］.广州：华南理工大学，2015． [百度学术]
JIA Jingsong. Study on the application of steel pipe pile in mixing pile composite soil nailing wall support system［D］. Guangzhou： South China University of Technology， 2015. [百度学术]
张红涛.北京中关村科技园区丰台园东区基坑工程支护设计与施工［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2020，47（3）：64-68，74. [百度学术]
ZHANG Hongtao. Design and construction of foundation pit support in Fengtaiyuan east area of Zhongguancun Science and Technology Park， Beijing［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2020，47（3）：64-68，74. [百度学术]
谢秋明，张青平.南昌商业中心深基坑工程组合支护技术［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2020，47（9）：75-80，96. [百度学术]
XIE Qiuming，ZHANG Qingping. Composite support for the deep foundation pit of a commercial center in Nanchang［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2020，47（9）：75-80，96. [百度学术]
JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程［S］． [百度学术]
JGJ 120—2012， Technical specification for retaining and protecting of building foundation excavations［S］. [百度学术]
GB 50497—2019，建筑基坑工程监测技术标准［S］. [百度学术]
GB 50497-2019， Technical standard for monitoring of building foundation excavation engineering［S］. [百度学术]
黄薛，孔涛，郭长恩.济南东舍坊深基坑工程多种支护方式及变形对比分析［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（6）：77-82，87. [百度学术]
HUANG Xue， KONG Tao， GUO Changen. Comparison of deformation with various support methods used at a deep foundation pit project in Jinan［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2019，46（6）：77-82，87. [百度学术]
