深基坑支护结构选型与经济性对比分析

一、引言

在城市化进程不断推进的背景下，城市土地资源日益紧张，建筑物向高空和地下发展成为趋势，深基坑工程数量随之大幅增加。深基坑工程具有开挖深度大、地质条件复杂、周边环境敏感等特点，施工过程中若支护不当，极易引发基坑坍塌、周边建筑物沉降、地下管线破坏等安全事故，不仅会造成巨大的经济损失，还可能危及人民生命安全。

二、常见深基坑支护结构类型及特点

1、排桩支护

排桩支护是由钢筋混凝土灌注桩、预制桩等按一定间距排列形成的支护结构，必要时可在桩顶设置冠梁，桩间采用高压喷射注浆或搅拌桩等止水措施。其特点是施工工艺成熟、适应性强，适用于多种地质条件，如黏性土、砂土、碎石土等。排桩支护的刚度较大，能够有效控制基坑变形，对周边环境影响较小。但该结构施工周期相对较长，止水效果取决于桩间止水措施的质量，在富水地层中需特别注意防水问题。

2、地下连续墙

地下连续墙是在地面上采用专用设备，沿着基坑周边开挖出具有一定宽度和深度的沟槽，在沟槽内浇筑混凝土形成的连续墙体。它具有刚度大、整体性好、止水性能优异等特点，适用于深度较大（通常超过 10m）、地质条件复杂、周边环境敏感的深基坑工程，如城市中心区的地铁车站、高层建筑地下室等。地下连续墙还可作为主体结构的一部分，实现 “ 一墙两用” ，节省工程造价。但其施工设备复杂，施工成本较高，施工周期较长，对施工技术要求也较高。

3、土钉墙

土钉墙是由土钉、喷射混凝土面层及原位土体组成的复合支护结构。通过将土钉植入基坑边坡土体中，与喷射混凝土面层共同作用，形成一个类似重力式挡土墙的结构，抵抗土压力。土钉墙具有施工便捷、成本较低、工期短等优点，适用于地下水位较低、地层为黏性土、粉土、砂土等且开挖深度不大（一般不超过 12m）的基坑工程。但土钉墙的刚度较小，基坑变形相对较大，在软土地区及周边有重要建筑物或地下管线时使用受限。

4、钢板桩

钢板桩是一种带有锁口的型钢，通过打入地下形成连续的钢板桩墙，起到挡土和止水的作用。其特点是施工速度快、可重复使用、止水性能较好，适用于软土、淤泥质土等软弱地层及开挖深度不大（通常在 8m 以内）的基坑工程，如临时基坑支护、河道开挖等。钢板桩的刚度相对较小，在基坑开挖深度较大时易产生较大变形，对周边环境可能造成一定影响，且钢材易锈蚀，长期使用需进行防腐处理。

三、深基坑支护结构选型技术分析

1、地质条件适应性

不同地质条件对支护结构的选型影响显著。在黏性土地层中，排桩支护、土钉墙、SMW 工法桩等均有较好的适用性，其中土钉墙由于施工成本低，在地质条件较好的黏性土基坑中应用广泛。在砂土、碎石土地层中，由于土体稳定性较差，易发生坍塌，应选择刚度较大的支护结构，并加强止水措施。在软土、淤泥质土地层中，土体承载力低、压缩性高，需选用整体性好、刚度大的支护结构，如地下连续墙、SMW 工法桩等，以有效控制基坑变形。

2、基坑开挖深度

基坑开挖深度是支护结构选型的重要依据。对于开挖深度较小（小于6m）的基坑，可采用钢板桩、土钉墙等支护结构，成本较低且施工简便。当开挖深度在 6⋅12m 之间时，排桩支护、SMW 工法桩较为适用，能够在保证安全的前提下兼顾经济性。对于开挖深度超过 12m 的深基坑，地下连续墙由于其强大的刚度和止水性能，成为较为可靠的选择，尽管成本较高，但能有效保障工程安全。

3、周边环境条件

周边环境的敏感程度直接影响支护结构的选型。若基坑周边存在重要建筑物、地下管线、道路等，对基坑变形控制要求严格，应选择刚度大、变形小的支护结构，如地下连续墙、排桩支护（可结合内支撑）等。当周边环境较为简单，对变形要求不高时，可选用土钉墙、钢板桩等成本较低的支护结构。例如，在城市郊区的空旷场地，土钉墙以其经济高效的特点得到广泛应用；而在城市中心区，地下连续墙因对周边环境影响小而更多被采用。

4、施工条件限制

施工场地大小、施工设备能力、周边交通状况等施工条件也会影响支护结构的选型。在施工场地狭窄的情况下，地下连续墙、SMW 工法桩等占地面积较小的支护结构更为适用；而土钉墙需要较大的施工场地进行土钉施工和喷射混凝土作业。若施工区域交通繁忙，需考虑施工对交通的影响，钢板桩、SMW 工法桩等施工速度快的支护结构可减少施工工期，降低对交通的干扰。

四、深基坑支护结构经济性对比

1、成本构成分析

深基坑支护结构成本涵盖材料、施工、设备租赁、人工及维护等方面。排桩支护成本受桩长等因素影响，约 300-600 元 /㎡；地下连续墙因材料、设备等成本高，达 800-1500 元 /m² ；土钉墙最经济，约 150-300 元 /㎡；钢板桩单次使用成本 200-400 元 /㎡，可回收降本；SMW 工法桩成本400-700 元 /㎡，型钢回收率影响大。

2、不同条件下的经济性对比

不同条件下深基坑支护结构经济性各有差异。地质好、开挖浅（ <6m ）且环境简单时，土钉墙最经济（约 200 元 /㎡），优于钢板桩（约 300 元/m² ）；开挖深度 6⋅12m. 、地质为黏性土或砂土且环境一般时，SMW 工法桩（约 550 元 /m² ）与排桩支护（约 600 元 /㎡）成本接近，前者施工快更优；开挖超 12m 且环境敏感时，地下连续墙（约 1000 元 /㎡）虽成本高，但能保障安全，综合效益显著。

3、全生命周期成本考虑

地下连续墙作为永久结构的一部分时，可省去后期拆除成本，且维护成本低，全生命周期成本相对较低。土钉墙、钢板桩等临时支护结构，在工程结束后需要拆除，增加了拆除成本，且钢板桩若锈蚀严重，维护成本也会增加。SMW 工法桩的型钢回收成本及回收后的再次利用价值，也会影响其全生命周期成本，型钢回收率越高，全生命周期成本越低。

五、深基坑支护结构选型策略

1、综合选型原则

深基坑支护结构选型应遵循 “ 安全可靠、技术可行、经济合理、环保高效” 的原则，综合考虑地质条件、基坑深度、周边环境、施工条件及经济性等因素。在确保基坑施工安全和周边环境稳定的前提下，优先选择技术成熟、施工便捷、成本较低的支护结构。

2、不同场景下的选型建议

不同场景下深基坑支护结构选型各有侧重。城市中心区，基坑深超12m、地质复杂且周边环境密集时，宜用地下连续墙以控变形；郊区或工业园区，基坑深 6-12m. 、条件较好时，可选排桩支护或 SMW 工法桩，前者成本低，后者工期短；开挖深度小于 6m、地质适宜且环境宽松时，土钉墙最优，有地下水可结合钢板桩；临时性工程选钢板桩，经济且施工快。

六、结论

常见的深基坑支护结构各有特点，排桩支护适应性强、刚度较大；地下连续墙止水性能好、刚度大，但成本高；土钉墙经济高效，适用于浅基坑和简单环境；钢板桩施工快、可回收，适用于临时浅基坑；SMW 工法桩兼顾止水和承载，经济性较好。