建筑工程基坑支护方案设计重点分析

发表时间：2019-09-11T13:25:39.0Z 来源：《基层建设》2019年第17期 作者： 刘印

[导读] 摘要：文章结合工程实例，针对建筑工程基坑支护设计中相关要点进行了深入地探讨，提出了采用“地下连续墙+锚索”和“地下连续墙+砼内撑”的组合支护方案，此设计方案在建筑基础设计中得到了广泛的应用。 身份证号码：21132119751221XXXX

摘要：文章结合工程实例，针对建筑工程基坑支护设计中相关要点进行了深入地探讨，提出了采用“地下连续墙+锚索”和“地下连续墙+砼内撑”的组合支护方案，此设计方案在建筑基础设计中得到了广泛的应用。 关键词：建筑工程；基坑支护；支护方案；应用效果 1 工程概况

某综合性基地，总建筑面积121330m2；基础拟采用筏板基础和旋挖桩基础。本工程基坑基本呈东西向长方形布，基坑开挖深度

18.55~19.55m。基坑设计侧壁安全等级为一级；基坑支护结构使用年限自支护结构完工之日起计为1年；建筑±0.000相当于绝对标高9.85m。 2 地质条件

本工程地貌单元为珠江三角洲平原，经人工填土平整，场地内地势较平坦。据钻探资料，场区地层自上而下由人工填土层（Q4ml）、冲积层（Q4al）、残积层（Qel）及白垩系（K）基岩四大类组成。现将各岩土层的分布特点及物理力学性质分述如下：

（1）人工填土层（Q4 ml）：以素填土为主，颜色以灰白、灰黄色等，本层稍湿，松散，欠压实，成份多由建筑垃圾、余泥渣土、碎布等堆填而成，结构疏松。

（2）第四系冲积层（Q4al）：1）淤泥质土：厚度为0.60～4.90m，平均1.84m，颜色以灰黑色为主，饱和，流塑，粘性较强，含较多粉细砂。

（3）残积层（Qel，粉质粘土）：本层呈褐红色，硬塑为主，由粉砂质泥岩风化堆积而成，以粉质粘土为主。

（4）白垩系基岩（K）：白垩基岩（K）岩性为粉砂质泥岩，青灰色为主，细粒结构，厚层状构造，分布于地下深部。

场区地下水类型主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水，上部松散土层孔隙水较丰富，含水层主要为人工填土层、冲积砂层，与地表水有较强的水力联系，场区含水层（砂层）较厚，第四系孔隙水较丰富，基岩裂隙水较贫乏，地下水的补给主要为大气降水的垂直补给。勘察期间测得的地下水位埋深为1.30～3.00m。 3 基坑支护方案设计 3.1施工方案的选择

根据本工程基坑周边情况及土质情况并结合设计要求，初步选出几种方案，经从安全、造价、工期等方面进行比较，最后选定最优支护方案，见表1。

表1 常见支护方案比较

根据工程特点，基坑支护可考虑的方法通常有三个：一是采用地下连续墙；二是采用单排桩+高压旋喷桩止水帷幕；三是采用型钢水泥土搅拌桩法围护结构。其中地下连续墙支护的整体刚度大，整体性好，能够很好地控制结构和地基变形；能够紧邻相近的建筑及地下管线施工，占用施工空间较小，耐久性和抗渗性好，挡土挡水可同时进行，能够减少对环境的影响，但其缺点是造价稍高。而单排钻孔桩+高压旋喷桩支和型钢水泥土搅拌桩支支，虽然都工艺成熟，能够满足安全可靠性要求，对变形控制能够达到相关规范要求，工程造价也相对较低，但这两种方案均存在支护结构宽大，占用的施工空间要求较大，施工具有一定难度，且防渗可靠性均相对较低，将增加基坑支护的风险，且工期较长。其中单排钻孔桩+高压旋喷桩支护方案还工序繁琐，施工过程中排放泥浆量大，不利于环境保护和文明施工。

综合考虑各种因素，结合本基坑场地情况，同时根据建设方的要求，以“安全可靠”为第一原则，最终确定本基坑开挖拟采用“地下连续墙+锚索”和“地下连续墙+砼内撑”的组合支护方案，地下连续墙兼做止水帷幕。 3.2 基坑支护设计重点

（1）地下墙沿地下室外墙布置，地下室周边总长为623m。

（2）根据工程地质条件及基坑开挖深度（开挖标高为-9.85m 含底板及垫层厚度），为保证地下墙有效的截水挡土作用，为基坑土方开挖及挖孔桩施工创造有利条件，地下墙顶冠梁标高6.05m，墙底标高-13.00～-15.50m，完全穿透砂卵层，墙底置于全风化～残积土层内。这样，场外地下水必须绕过地墙底经低渗透系数土层才能渗入基坑及基础桩井内，排水量将非常小。

（3）本工程开挖深度较大。土压力、地下水压力大，为增加地下墙的稳定性，深基坑土方开挖时在+2.55m 标高处局部设置一道临时水平支撑和锚杆，在标高-0.95m设一道锚杆。

（4）地下墙除转角处为“L”形外，其余均采用“一”字形槽段，槽段最长6m，总共74个单元槽段，混凝土量为5785m3。根据计算，地下墙厚度800mm，在不同工况下墙顶的最大位移38mm，墙身最大弯583kN/m2，墙侧最大土抗力180kPa，标高+2.40m临时支撑轴向力337kNg/m。标高21.10m锚杆支点反力为262kNgm，为加强地下连续墙的水平向整体性，墙顶设有1200mm×1200mm钢筋混凝土冠梁。

（5）地下墙混凝土为C30、抗渗S6，采用商品混凝土，施工时强度等级应比设计要求提高5～10MPa。为改善槽段接缝的抗渗性，在接缝处预埋压力灌浆管将接缝充填密实，阻止渗漏水。

（6）地下墙作为侧墙使用，其与地下室底板、地梁、楼板及纵横梁钢筋的连接采用预埋插筋、预埋钢板或预埋连接套筒等措施。

（7）临时钢支撑采用D600、D800 钢管制成。

（8）+ 2.55m标高处锚杆117根，-0.95m标高处锚杆205根，间距均为115m。上排锚杆倾角为 33°，设计极限抗拔力为 800kN，安全系数K= 1.5，锁定拉力值为400kN，自由段长6.5m，锚固段18.5m，总长25m；下排锚杆倾角为 30°，设计极限抗拔力为700kN，安全系数K=1.65，锁定拉力值为320kN，自由段长5.5m，锚固段 17.5m，总长23m。

（9）锚筋采用5根1×72<15 钢绞线，标准强度为1570MPa，钻孔孔径为130～150mm。

（10）钢管内支撑及锚杆施工结合土方开挖穿插进行，土方分三层开挖（标高分别为+2.25m，-1.25m和-410，少量土留待基础桩施工完毕后再外运），并划分区域，制定严密紧奏的开挖路线，优先提供支撑和锚杆的工作面，保证土方开挖和支撑施工互不影响。对于因钢支撑将场地分隔的问题，采用在支撑下挖机开通通道的方式，可顺利实现开挖工作面的连通。由于设计合理，组织得当，土方开挖均是由挖机直接下到坑底进行施工，施工相当方便。为保证工程安全顺利，在连续墙上、周边建筑物和地面上，分别设置了位移观测点、沉降观测点、倾斜观测点及水文观测点，并进行了连续的观测。 4 应用效果分析

本工程因采用“地下连续墙+锚索”和“地下连续墙+砼内撑”的组合支护方案，过核算，支护结构的整体稳定安全系数≥1.2，抗倾覆安全系数≥1.2，其支护结构水平位移变形控制值为0.002H且不大于30mm，周围地面沉降变形控制值为0.0015H且不大于20mm，各系数和变形值均满足相关规范要求。从中可以看出，此结构设计方案具有整体刚度大，整体性好等优点，能够很好地控制结构和地基变形。但同时也存在支护结构宽大，占用的施工空间要求较大，具有一定的施工难度，因此需要根据实际情况进行使用。 5 结论

综上所述，本工程基坑支护实践过程比较顺利，除了一些暴雨对土方开挖造成一些影响外，工程没有受到诸如塌方、沉降、位移过大等的影响。工程从开始地墙施工，到完成所有基坑支护及土方开挖工作，并开始基础桩的开挖，施工进度较快。实践证明，本工程应用“地下连续墙+锚索”和“地下连续墙+砼内撑”的组合支护方案达到了方案选择时预定的目标。 参考文献：

[1]饶明彪，罗光明，陶胜平.浅谈武汉某深基坑工程支护设计[J].低碳世界，2018（10）. [2]董岩峰.某综合体工程的深基坑支护选型及分析[J].价值工程，2018（32）.