支护结构的作用是在基坑挖土期间挡土又挡水，以保证基坑开挖和基础施工能安全、顺利地进行，并不对周围的建筑物、道路和地下管线等产生危害。

支护结构一般是临时性结构，基础施工完毕后，也就失去作用。一些支护结构（如钢板桩、型钢支护木挡板等）可以回收重复利用。更多的支护结构就永久埋在地下，其中有部分（如作特殊用途的地下连续墙）在基础施工完毕后也考虑作为永久结构物的一个组成部分，成为复合式地下室外墙。因此，支护结构既要确保基础安全、顺利地施工，又要考虑方便施工、经济合理，总之是安全第一，经济第二。

支护结构包括挡墙与支撑（拉锚）两部分，按受力不同可分重力式支护结构和非重力式支护结构；非重力式支护结构按支撑系统的不同又分为：悬臂式支护结构、内撑式支护结构和坑外锚拉式支护结构（见图2-42）。按挡墙所选用的材料不同，支护结构分为：钢板桩、钢筋混凝土桩、地下连续墙、深层搅拌水泥土桩、旋喷桩等排桩挡墙，如图2-43所示。土钉墙挡土墙（如图2-44所示）、深层搅拌水泥土桩和旋喷桩帷幕墙及土钉墙属于重力式支护结构，其他的皆属非重力式支护结构。

2.4.5.1　 挡墙结构

1.钢板桩

钢板桩分槽钢钢板桩和热轧锁口钢板桩两种。

（1）槽钢钢板桩

槽钢钢板桩由大规格的槽钢正反扣搭接组成，如图2-43（a）所示，槽钢长6～8m，需要时可电焊接长，型号由计算确定。这是一种简易支护挡墙，其抗弯能力较弱，一般只能用于深度不超过4m的基坑。顶部设一道拉锚或支撑，以提高抗弯能力。

图2-42　非动力式支护结构形式

1—钢板桩；2—钢围檩；3—拉锚杆；4—锚碇桩；5—钢支撑；6—中间支承柱；7—先施工的基础；8—土锚杆；9—钢筋混凝土桩；10—钢筋混凝土水平支撑；11—钢筋混凝土围檩

图2-43　支护结构挡墙的形式

（2）热轧锁口钢板桩

图2-44　土钉墙挡墙

热轧锁口钢板桩有U型（图2-43（b））、Z型（图2-43（c））、H型和组合型，常用者为前两种。当基坑深度较大时才用H型或组合型。U型钢板桩根据支撑（拉锚）层数的多少可分别用于开挖深度为5～10m的基坑，这种钢板桩施工方便，施工工期短，可重复使用，但与钢筋混凝土桩相比，刚度、稳定性差，钢板桩拔除时会带土在土层中形成孔隙带，处理不当，会引起土层移动。因此，当基坑深度不大、周围环境要求不太高，而且工期又较紧时，才考虑采用。

2.钢筋混凝土桩排桩挡墙

目前支护结构中常用到钢筋混凝土钻孔灌注桩（图2-43（d））、沉管灌注桩。由于在桩顶部设钢筋混凝土圈梁，以增强整体性，所以这种桩型刚度较大，抗弯能力强，变形相对较小，有利于保护周围环境，而且价格较低，经济效益较好。由于施工工艺问题尚未完全解决，因此这种桩难以做到桩间相切，桩之间留有100～150mm的间隙，挡水能力较差，需另做防水帷幕进行防水。目前常在桩背面相隔100mm左右处施工两排深层搅拌水泥土桩，或桩间施工树根桩、注浆止水。

钢筋混凝土钻孔灌注桩，常用的桩径为φ600～1100mm，多用于深度为-7～-13m的基坑。在两层地下室及其以下的深坑支护结构中优先考虑使用。沉管灌注桩常用的桩径为φ500～800mm，多用于深度为-10m以下的基坑。另外，在单层地下室基坑中还常使用桩径为φ800～1200mm的人工挖孔桩作为支护结构。

3.地下连续墙

地下连续墙是深基坑的主要支护结构（图2-43（g）），多用于-12m以下的基坑，常用的厚度为600，800，1000（mm），根据基坑深度、支撑布置情况，目前亦可施工厚度为450mm的薄地下连续墙，用于不太深的基坑，以降低造价。

地下连续墙既能挡土，又能挡水，且结构刚度大、变形小，结合“逆筑法”施工工艺，可省去挖土后地下连续墙的支撑，还能使地上、地下结构同时施工以缩短工期，对多层（至少三层）地下结构的深基础施工十分有利。

地下连续墙如能与地下结构结合应用，成为地下结构的一个组成部分，将能降低工程费用，较为理想。

4.H型钢（或钢筋混凝土）支柱，木挡板支护挡墙

这种支护挡墙支柱按一定间距打入土中（图2-43（e）），支柱之间设木挡板或其他挡土设施（随着挖土逐步加设），支柱和挡板可回收使用，较为经济。它适用于土质较好、地下水位较低的地区，国外，尤其是日本应用较多。如某基坑深-23.5m，用长27m的488mm×300mm的H型钢按1.1m间距打入土中，用三层土锚拉结，取得了较好效果。

5.深层搅拌水泥土桩挡墙

深层搅拌水泥土桩是利用特制的能进入土层的深层搅拌机（图2-45）将喷嘴喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌合，制成水泥土桩，相互搭接在一起硬化后即形成具有一定强度的水泥土壁状挡墙（有各种形式，厚度和深度由计算确定），如图2-43（f）所示，既能挡土又形成隔水帷幕。对平面呈任何形状、基坑周围有足够的空间、开挖深度不很深的基坑（一般认为不超过7m），皆可选用。施工工艺过程见图2-46。

图2-45　深层搅拌机

1—输浆管；2—外壳；3—出水口；4—进水口；5—电动机；6—导向滑块；7—减速器；8—搅拌轴；9—中心管；10—横向系杆；11—球形阀；12—搅拌头
1—电缆接头；2—进浆口；3—电动机；4—搅拌轴；5—搅拌头

6.旋喷桩挡墙

该法系钻孔后将钻杆从地基土深处逐渐上提，与此同时利用插入钻杆端部的旋转喷嘴，将水泥浆固化剂高压喷入地基土中形成水泥土桩，桩体相互搭接形成挡墙。该种桩的应用不如深层搅拌水泥土桩那样广泛。

7.土钉墙

土钉墙是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。它由被加固土、放置于原位土体中的细长金属杆件（土钉）及附着于坡面的混凝土面板组成，如图2-44所示，形成一个类似重力式墙的挡土墙，以此来抵抗墙后传来的土压力和其他作用力，从而使开挖坡面稳定。(www.daowen.com)

图2-46　深层搅拌水泥土桩

土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，但也可通过直接打入较粗的钢筋或型钢形成土钉。土钉沿通长与周围土体接触，依靠接触界面上的粘结摩阻力与其周围土体形成复合土体。土钉在土体发生变形的条件下被动受力，并主要通过其受拉对土体进行加固，而土钉间土体变形则通过面板（通常为配筋喷射混凝土）予以约束。目前，其主要应用于基坑或竖井的支护、斜坡面的挡土墙及斜坡面的稳定、托换基础等领域。

土钉主要分为钻孔注浆土钉与打入式土钉两类。

钻孔注浆土钉，是最常用的土钉类型。即先在土中钻孔，置入φ16～32土钉钢筋，然后沿全长注浆，为使土钉钢筋处于孔的中心位置而保证有足够的浆体保护层，需沿钉长每隔2～3m设对中支架。土钉外露端宜做成螺纹，并通过螺母、钢垫板与配筋喷射混凝土面层相连，在注浆体硬结后用扳手拧紧螺母使在钉中产生约为土钉设计拉力10%的预应力。

打入式土钉，是在土体中直接打入角钢、圆钢或钢筋等，不再注浆。由于打入式土钉与土体间的粘结摩阻强度低，钉长受限制，所以布置较密。其优点是不需预先钻孔，施工速度快，但不适用于砾石土和密实胶结土中。

土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土的基坑支护或边坡加固，基坑的深度不大于12m，当与有限放坡、预应力锚杆联合使用时，深度可增加。土钉墙不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土，更不得用于没有自稳能力的淤泥和饱和软弱土层。

有关深基坑支护结构的详细内容，请查阅《高层建筑施工》的有关章节。

2.4.5.2　支撑系统

当基坑深度较大，悬臂的挡墙不能满足强度和变形要求时，即需增设支撑系统，根据基坑深度，可设一道或多道。支撑分两类：基坑内支撑和基坑外的拉锚。基坑外的拉锚又分为挡墙顶部拉锚与土锚杆拉锚，土锚杆多用于较深的基坑，并要求土质较好，详见“土层锚杆”内容。

目前，基坑内支撑常用钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑。

1.钢结构支撑

钢结构支撑拼装和拆除方便、迅速，为工具式支撑，可多次重复使用。与钢筋混凝土结构支撑相比，其变形较大，承载能力较低，因此，支撑水平向的间距不能很大，对土方的机械开挖不太方便，这种支撑可施加预应力，是今后的发展方向。

（1）钢管支撑

钢管支撑一般利用φ609钢管或用φ580，φ406钢管接长。可根据不同的荷载，选用不同壁厚的钢管，壁厚常用10，12，14，16（mm）几种。钢管的刚度大，单根的承载能力大，有时也可两根合并使用。钢管支撑的形式，多为对撑或角撑，见图2-47。当采用对撑形式时，为增大间距，在端部可加设琵琶撑，以减少腰梁的内力。当采用角撑时，如间距较大、长度较长，亦可增设腹杆形成桁架式支撑。

图2-47　钢管支撑的形式

对撑的纵横钢管交叉处，可以上下叠交，亦可增设特制的十字接头来连接纵横钢管，使支撑处于同一平面内，形成一个平面框架，其刚度大，受力性能好。

用钢管支撑时，挡墙的腰梁可用钢筋混凝土腰梁；也可用型钢腰梁，但它刚度较小，承载能力较低，支撑间距较小。挡墙与腰梁之间的空隙，宜用细石混凝土填实。

（2）型钢支撑

型钢支撑主要采用H型钢，它用螺栓连接，现场组装方便，构件标准化，可根据不同情况进行组合，如图2-48所示。

2.钢筋混凝土支撑

钢筋混凝土支撑为现场浇筑，混凝土多用C30，截面尺寸经计算确定，常用的为600mm×800mm（高×宽），800mm×1000mm，800mm×1200mm和1000mm×1200mm等几种，支撑的截面尺寸在高度方向要与腰梁高度相对应；配筋要经过计算确定。这种支撑可随开挖的进行逐层浇筑。这种支撑刚度大，变形小，适用于较深基坑和周围环境要求较高的基坑。支撑的形式可随基坑形状而变化，常见的有对撑、角撑、桁架式支撑、圆形撑、拱形撑、椭圆形撑等，如图2-49所示。

对平面尺寸大的基坑，在支撑交叉点处需设立柱，以在垂直方向支承平面支撑。立柱可为四个角钢组成的格构式钢柱、圆钢管或型钢柱；格构式钢柱较常用。立柱下端最好插入工程灌注桩内，插入深度不宜小于2m；如立柱不能对准工程桩，就要作专用的灌注桩基础。

对于多层支撑的深基坑，有时可能遇到挖土机在支撑上挖土，则设计支撑时要考虑这部分荷载，施工时亦要铺设走道板，将走道板架空，不要直接压在支撑构件上。

图2-48　型钢支撑构造

1—钢板桩；2—型钢腰梁；3—连接板；4—斜撑连接件；5—角撑；6—斜撑；7—横向支撑；8—纵向支撑；9—三角托架；10—交叉部紧固件；11—立柱；12—角部连接件

图2-49　钢筋混凝土支撑

2.4.5.3　支护结构的破坏形式

支护结构的破坏形式包括强度和稳定性破坏，图2-50是非重力式支护结构破坏的几种形式。

图2-50　非重力式支护结构的破坏形式