兖州市西北护城河为兖州北城区主要的雨水、污水排放通道，95年以来河道一直未进行治理，河内污水横流、垃圾遍布，腥臭无比，个别部位河床淤泥堆积较厚距河岸高差不到1.5米，严重影响汛期泻洪需要。2005年市委、市府英明决策实施治理工程，治理工程实现护城河两大功能：防汛疏洪和截污分流，一方面清淤加深拓宽河道，一方面在河道两侧增设钢筋混凝土污水方涵，雨污分流，污水方涵日常为排淌生活污水，汛期时排水泻洪。北关桥位于护城河的东部关键河段，设计要求北关桥应拓宽桥的跨度并实现基础加固，北关桥基础施工中需进行深基坑支护，本支护工程充分考虑周边复杂环境条件的制约，结合现场实际情况，提出了经济合理的施工方案。
1、工程概况
兖州市西护城河工程东起铁路桥暗涵出口，西到交通检测所，全长5146M，0+000～0+320段为旧河道，有以下特点：一是，河道淤泥层厚个别部位深度在12米以上（建国后第一次清淤治理，淤泥形成时间较长。）；二是，淤泥多为生活垃圾、人畜粪便，承载力较差；三是，河道窄两侧多为年久失修的民房，有一部分为在原河道区域内填倒垃圾后建房，房屋基础很不稳定。四是，汛期将至时间紧迫，工期应尽可能缩短；五是，下雨时河道必须承担排水泻洪功能,给施工带来很大难度。北关桥位于0+272～0+280段，基础开挖深度7.8M，桥东北侧设计石砌挡土墙结构外边线距二层民房外墙仅0.3～0.5M，南侧民房已拆除距最近建筑超过5米。桥西侧河道变宽，设计石砌挡土墙结构外边线距两侧一层民房外墙为2.3～3.5M，北关桥为石砌拱桥，建于1978年，现为北关村、红花村居民进入城区重要的道路，施工期间确保畅通。
2、深基坑支护方案选择
目前施工中常用的支护方案主要可归纳为5类分别为：①放坡；②坑壁土体加固类；③排桩板桩类；④地下连续墙；⑤土坷垃沉井、沉箱类。各类主要形式及其适用深度如下：（1）水泥土搅拌桩（粉喷桩、漩喷桩等）适用于基坑深度小于10M或地下室不超过2层的基坑工程。（2）土钉墙（插筋补强）适用于基坑深度小于10M或地下室超过2层的基坑工程，当基坑深度大于10M而小于14M时，此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。（3）排桩板桩类（造孔桩、沉管桩、钢板桩等）适用于基坑深度不超过14M的各种情况当基坑深度超过14M或有4层以上地下室或特种结构的基坑工程，适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。⑷地下连续墙、开槽灌注式施工方法适用于各种情况，SMW工法适用于沿海及南方软土地区情况。（5）沉井、沉箱类适用于沿海及南方软土地区各种情况。
本工程周边环境复杂，南、北两侧的民房位置限制采用大放坡开挖，只有考虑基坑支护方案，本基坑开挖深度在7.8～8.0M，根据前面分析，土钉墙、排桩板桩或地下连续墙、悬臂桩和水泥搅拌桩支护方案都适用于本深基坑工程，但从工期限制和经济造价分析：地下连续墙、悬臂桩和水泥搅拌桩支护方案被排除，本工程经优化对比采用土钉墙和钢板桩联合支护技术，即基坑边坡上部采用置入土体的土钉杆件及注浆体为主要受力构件，与钢筋网和喷射混凝土面层共同组成的挡土结构，下部采用钢板排桩（横向加角钢联合支撑）。
3、土钉墙上部支护
3.1土钉墙原理：土钉墙是以一定角度（一般为50～150）、一定密度（一般为水平、竖向间距1～2M）、一定长度（基坑深度的0.8～1.2倍）置入土体的土钉杆件及注浆体为主要受力构件，与钢筋网和喷射混凝土面层共同组成的挡土结构，承受墙后土体的主动土压力。土钉墙可最大限度地利用基坑边壁土体固有强度，变土体荷载为支护结构体系的一部分。它通过喷射混凝土面板和土钉墙加固基坑周围土体，将土钉深入到主动破裂区以外，利用稳定区域内土钉和土体之间的摩阻力提供边坡支护锚固力。
3.2土钉墙施工工艺：分层开挖（循序施工每层开挖后，立即进行修坡、编筋）→进行土钉杆件制作→成孔→置入土钉并注浆→土钉端头处理和挂网→喷射混凝土面层。
3.3土钉墙支护参数：土钉墙结构与土体特性、支护面坡角、支护功能以及环境安全要求等因素有关。本工程结合现场实际情况，使用理正4.03基坑支护软件计算，各支护方式参数如下。
该部分基坑开挖深度5M，坑边荷载取q=10kN/m2，坡度δ=720，放坡比例1：0.3，土钉间距Sx×Sy=1.5m×1.4m，梅花形布置，孔径10CM，倾角10℃。编网规格：∮6.5＠200×200，孔内钢筋为螺纹钢筋∮18，L=4M，列距1.5M ；土钉内注入水灰比0.55水泥浆，面层厚度100MM，喷射C20混凝土。
4、钢板桩底部支护
4.1基坑深度5-8M间开挖时采用钢板桩底部支护，钢板桩施工前土钉墙已形成强度50%，并在开挖河岸土层前安设钢管支撑并预加顶紧力确保安全后，进行然后再挖土。钢板选用角钢L100×63×6，长度6M，贯入深度3M，桩距0.2M，横向加强角钢为L20×20×3，间距0.3M。
4.2钢板桩的打设方法选择
打设方式选用“屏风式打入法”，这种方法是将10～20根钢板桩成排插入导架内，呈屏风状，然后再分批施打。施打时先将屏风墙两端的钢板桩打至设计标高或一定深度，成为定位板桩，然后在中间按1/3、1/2板桩高度呈阶梯状打入。钢板桩打设允许误差：桩顶标高±100MM；板桩轴线偏差±50MM；板桩垂直度1%。
4.3、导架安装：为保证沉桩轴线位置的正确和桩的坚直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高术的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架，亦称“施工围檩”。导架通常由导梁和围檩桩等组成。它的形式在平面上有单面和双面之分。一般通常是单层双面导架。围檩桩的间距一般为2.5～3.5M，双层围檩之间的间距一般比板桩墙厚度大8～15MM。导架的位置不能与钢板桩相碰。围檩桩不能随钢板桩的打设而下沉或变形。导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高工交往要用经纬仪和水准仪控制导梁的位置和标高。
4.4、钢板桩的打设：先用吊车将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块即套上桩帽轻轻加以锤击。在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，用两台经纬仪在两个方面加以控制。为防止锁口中心线平面位移，可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。同时在围檩上预先算出每块板块的位置，以便随时检查较正。钢板桩分几次打入，如第一次由20M高打至15M，第二次则打至10M，第三次打至导梁度高，待导架拆除后，第四次才打至设计标高。打桩时，开始打设的第一、二块钢板桩的打入位置和方向要确保精度，它可以起样板导向作用，一般每打入1M应测量1次。
5结语
针对本工程的复杂的周边环境条件，采用土钉墙+钢板桩联合支护方案具有几个优势：（1）技术的可靠性、且简单易施工。（2）施工工期短仅用16天，避免了居民拆迁发生工期后延。（3）经济效益方面仅花费费用17万元，比预计节省20余万元。（4）社会影响方面未影响交通状况，未拆迁民房；实践证明，土钉墙+钢板桩联合支护是本工程最优化的方案。