关于基坑支护设计方案在施工过程中的运用分析

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摘 要：为了提升基坑支护工程的技术水平，确保基坑边坡、基坑周边建筑物、道路以及地下设施的安全，经济合理的按照综合场地工程地质与水文地质条件、地下室的要求、基坑开挖深度、降排水条件以及支护结构使用期限等因素，因地制宜地选择最佳的支护结构形式，本文以某具体工程为例，详细介绍并分析出如何针对不同的建筑来设计适合的基坑支护设计方案。

关键词：深基坑；地下连续墙支护；钢筋混凝土内支撑

1 引 言

由于我国城市化建设高速发展，城区地面使用面积越发有限，势必要将地下工程作为补充城市空间以及缓解地面日益拥堵的交通的重要手段。新城市建设主要以中高层、超高层建筑为主，高层建筑基础本身对埋置深度就有一定的要求，加之高层建筑的停车场、设备间、储藏室等也都设在地下，因此深基坑工程也就越来越多，基坑工程问题俨然已成为我国建筑工程界的重点问题之一。

2 研究基坑支护结构的重要性

由于大量深基坑工程出现在城市中心、人员、建筑物稠密地区，不具备基坑放坡开挖的条件，诸如此类的外界因素反而不断的促进了基坑支护设计计算理论的提高和完善，同时对基坑支护施工工艺的发展也有很大程度的影响。然而基坑支护工程具有投资大、风险高、影响面广等特点，因此对于基坑支护结构的科学合理设计和施工能够大幅度节省社会资源，确保建筑场地周边环境安全，大幅度缩短工程进度。

3 常用的深基坑支护结构类型

3.1 排桩支护

排桩法基坑支护是最常用的支护结构形式。排桩支护由呈队列式间隔布置的灌注桩组成挡土结构。有单排灌注桩和双排灌注桩布置，对于较浅的基坑采用悬臂式支护结构，对于较深的基坑采用灌注桩结合支撑或锚杆支护。根据经验，悬臂式支护结构适用于开挖深度不超过10m的粘性土层，不超过8m的砂性土层，以及不超过4～5m的淤泥质土层。而支锚结构中的桩锚式支护是最常见的基坑支护形式。由于内支撑结构具有受力明确，施工简单，安全可靠等显著优点，设计时尽量满足地下结构施工的需要，很多开挖深度大的基坑支护采用了这种支护结构。

由于人工挖孔桩施工时发生伤亡事故较多，目前灌注桩多采用钻孔桩。

3.2 地下连续墙支护

地下连续墙是用机械施工方法成槽浇灌钢筋混凝土而形成的地下墙体。对于各种复杂的地质条件和施工环境，地下连续墙支护结构是理想的形式。

地下连续墙结构刚度大，整体性、防渗性及耐久性良好，是目前最理想的基坑支护结构形式。尤其是对位于江河岸边的深基坑支护，地下水与江河连通，地下连续墙能起到很好的挡水隔水作用。

3.3 逆作法支护

其实逆作法属于排桩支护或板墙支护的特例，它的水平支撑是采用地下室楼盖结构作为周围支护结构（地下连续墙或排桩）的内部支撑。

逆作法的工艺原理，首先沿着建筑物地下室进行地下连续墙施工，地下连续墙可以同时兼作建筑物的地下室外墙，也可以仅作为支护结构。同时在建筑物内部的适当位置，施工中间支承柱，作为施工期间承受上部结构自重和施工荷载的支撑；然后施工地面一层的梁板楼面结构，预留好向下施工的工作孔，形成地下连续墙刚度很大的支撑。随后通过工作孔逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至地下室地板封底。在进行向下工程施工的同时，由于地面一层的梁板结构已经完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上进行地面以上结构的施工。地面上、下同时进行施工，直至工程结束。但是在地下室浇筑混凝土地板之前，地面上的上部结构允许施工层数要经过计算确定。

与传统施工方法相比，逆作法施工多层地下室的优点有：缩短工程施工的总周期；基坑变形小，相邻建筑物的沉降小；可节省地下室外墙及外墙下工程桩费用；可节省支护结构的支撑；可节省土方挖填费用；简化基坑的施工工序，有明显的经济效益。

4 基坑支护设计工程实例

4.1 工程概况

（1）本工程位于广州市芳村区，建筑功能主要是行政办公和会议中心，有两层地下室，作为地下停车场及机电设备用房，其中地下一层设有一个450人的会议室；基础拟采用钻（冲）孔桩。

（2）设备房及消防水池部位基坑开挖设计深度约9.7m，其余部位为8.7m。

（3）本工程地下室基坑呈不规则形状，长边最大尺寸约159m，短边最大尺寸处约94m。

（4）本工程地下室基坑支护为临时性结构，侧壁安全重要性等级为二级。

（5）基坑周边坡顶超载标准值取20kPa。出土口采用搅拌桩作加固处理，将车辆荷载直接传到基坑底以下土层，不另考虑地面超载。

4.2 周边环境及管线情况

4.3 场地地质条件和水文情况

（1）地貌：场地地势平坦，勘察期间场地标高在7.74～8.15m之间。

（2）地层岩性：场地内地层有杂填土、淤泥、淤泥质粉砂、粉质粘土、粉细砂、中粗砂，残积成因的粉质粘土；下伏基岩为白垩系黄花岗段泥质粉砂岩和砂岩。对基坑支护而言，本工程地质情况的特征是：场地覆盖厚度较大的淤泥和淤泥质粉砂（厚约10～18m），基坑底在淤泥或淤泥质粉砂上。基岩埋深西浅东深。

（3）地下水情况：地下水的埋深介于0.8～2.4m之间。本场地地下水分上层滞水、潜水和基岩裂隙水。

4.4 基坑支护方案

场地土有深厚的软弱土层――淤泥和淤泥质粉砂（合计厚度约10～18m），淤泥质粉砂具备一定的透水性，下部有强透水的砂层，基坑底均在软土上。基坑开挖深度9～10m，地质情况较差，周边环境情况复杂，对变形敏感，对防水要求高，而且基坑东北边为本大院内8层住宅和10层办公楼，基坑边与旧办公楼最近距离约1.5m，如何确保旧办公楼的安全是基坑支护设计与施工的首要问题。

选用桩锚或墙锚是不合适的，因为锚索没有合适锚固土层。选用桩作围护必然要选择桩间防水或外侧的防水帷幕，但因为需要防水的深度很大，部分地方有砂层底整合风化岩的情况，普通搅拌桩无法穿透，此外旋喷桩对桩间的淤泥质粉细砂层防水也不可靠，有较大风险。

综上所述，本工程基坑支护方案选用800厚地下连续墙，结合一层钢筋混凝土内支撑的支护方案，这样相对安全和合理。（见图1）

4.5 对基坑支护结构的定期监测

基坑支护结构的设计虽然是根据地质勘探资料进行计算的，但是其设计计算的理论还有待完善，加上土层的复杂性和离散性，地质勘探资料提供的数据往往难以代表土层的总体情况，土层取样时的搅动和试验误差、载荷和设计计算的假定和简化、挖土和支撑装卸等施工条件的改变以及偶然的突发状况等都是会造成数据偏差的因素。因此基坑支护结构设计计算的内力值与结构的实际工作状况很难一致，所以在基坑开挖与支护结构试用期间，定期的监测工作必不可少。通过监测可以随时掌握土层和支护结构的变化，以及邻近建筑物、地下管线和道路的变化情况，将观测值与设计计算值作对比和分析，必要时采取相应的技术措施确保基坑工程施工的安全进行，尽可能的保证工程的安全性。

本基坑的监测要求如下：

5 总 结

基坑工程多为临时工程，由于影响工程的因素诸多，设计理论还有许多无法完善的地方。在基坑支护的实际设计施工中，会出现一些特殊情况，既没有精准的理论计算依据，也没有可参考的规范和实际工程案例，只能根据现有理论进行粗略计算，所以在基坑支护工程界流行一种：“三分理论，三分经验和三分胆量”的三分论。为此笔者撰写此文是为了让更多的业内专业人士对基坑支护设计足够重视，不断提升理论和经验的比例，而减少依靠胆量施工的情况，如此便可减少资金的投入，提高工程的安全系数以及减少不必要的返工从而使工程能够按时、按质、按量完成，为我们城市化建设作出更多的贡献。

参考文献

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作者简介：宣羽骏（1982-），男，工程师，本科，主要从事结构设计工作。