浅谈基坑支护在某工程项目中的应用

袁旭东 中铁十一局集团第一工程有限公司

浅谈基坑支护在某工程项目中的应用

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随着城市建设的快速发展，高楼大厦越来越多，基坑亦越来越深，因此选择经济、实用的基坑支护方案成为确保施工质量、安全的十分重要环节。基坑工程主要包括基坑支护体系设计、施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程，具有很强的区域性和很强的个体性，其支护体系承受的土压力又具有较强的时空效应。深基坑工程在我国广泛应用与研究开始于80年代初。据不完全统计，1980年至1989年10间，我国新建高层建筑1000余栋；1990年至1991的两年间，新建高层建筑1000余栋，1992年一年就新建高层建筑1000余栋。高层建筑的不断涌现，深基坑的开挖深度不断增加、开挖面积也越来越大。如上海金茂大厦，建筑面积29万m2，建筑高度360m，塔尖标高420.5m，塔楼开挖深度-19.65m，基础开挖面积近2万m2。

一、工程简介

武汉轨道交通一号线古田二路车站附属用房，建筑面积为4500m2。结构形式为框架，基础采用钻孔灌注桩，地上三层、地下二层。地下室平面形状近似为长方形，地下室基坑开挖面积约为1355m2，基坑支护周长约为148m。基坑最大开挖深度约为8.2m。根据设计文件，古田二路站附属用房基坑支护采用下部悬臂桩排+上部卸荷减载平台喷锚支护的形式。挡土结构采用钻孔灌注桩桩排，桩径设计为φ1000mm，桩长为14.5m，钻孔桩间距为1.3m。支护桩桩顶通长设置锁口梁，锁口梁为1100 mm ×500mm，砼强度为C25。锁口梁顶面往外设4.0m宽下阶卸荷减载平台，下阶卸荷减载平台高2.0m；下阶卸荷减载平台之上再设3.0m宽的上阶卸荷减载平台，上阶卸荷减载平台高2.0m；平台C20素喷覆盖防水，两阶卸荷减载平台面的坡面均按1:0.5放坡土钉挂网喷面支护；地下水处理，基坑周边沿钻孔桩外侧设置一圈相互搭接的粉喷桩，间距为400mm，桩径为500mm，有效桩长为7m以防止黏土从支护桩缝间塑流挤出，同时兼作止水帷幕以隔离上层滞水，下部孔隙承压水采用中深井降水。同时在坡顶和坡底设置排水明沟和集水坑，对基坑内的少量表面水进行抽排。

二、基坑支护的设计原则

基坑支护作为一个结构体系，应要满足稳定和变形的要求，即通常规范所说的两种极限状态的要求，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓承载能力极限状态，对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的。而正常使用极限状态则是指支护结构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过大，影响正常使用，但未造成结构的失稳。因此，基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全使用。因而，作为设计的计算理论，不但要能计算支护结构的稳定问题，还应计算其变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。一般的支护结构位移控制以水平位移为主，主要是水平位移较直观，易于监测。水平位移控制与周边环境的要求有关，这就是通常规范中所谓的基坑安全等级的划分，对于基坑周边有较重要的构筑物需要保护的，则应控制小变形，此即为通常的一级基坑的位移要求；对于周边空旷，无构筑物需保护的，则位移量可大一些，理论上只要保证稳定即可，此即为通常所说的三级基坑的位移要求；介于一级和三级之间的，则为二级基坑的位移要求。对于一级基坑的最大水平位移，一般宜不大于30mm，对于较深的基坑，应小于0.3%H,H为基坑开挖深度。对于一般的基坑，其最大水平位移也宜不大于50mm。一般最大水平位移在30mm内地面不致有明显的裂缝，当最大水平位移在40～50mm内会有可见的地面裂缝，因此，一般的基坑最大水平位移应控制不大于50mm为宜，否则会产生较明显的地面裂缝和沉降，感观上会产生不安全的感觉。一般较刚性的支护结构，如挡土桩、连续增加内支撑体系，其位移较小，可控制在30mm之内，对于土钉支护，地质条件较好，且采用超前支护、预应力锚杆等加强措施后可控制较小位移外，一般会大于30mm。

三，支护设计要求

1.喷射混凝土作业施工要求

①喷射混凝土作业应分段分片进行，并在坡面上垂直打入短钢筋作为控制厚度的标志，同一段内应自下而上进行喷射，射流应垂直喷射面,射距宜在0.8～1.5m范围之内。

②面板设置钢筋网,应分二次进行喷射，第二次喷射前应清除表面上的松散碎屑，并喷水使之湿润。

③应做好保湿养护，养护时间应根据气温和环境条件而定。

2.实验与检测

①土钉墙及灌浆锚杆施工前应做抗拔试验。

②喷射混凝土试块数量每300m2取一组,每组试块不少于3块,制作试块时将试模底面紧贴基坑坡面从侧向喷入混凝土。

③浆体强度试块每100根土钉不少于一组,砂浆试块每组为3块,水泥净浆试块每组为6块。

④锚杆测试：本工程在不同土层中应进行锚杆基本试验，直接选用工作锚杆，本工程锚杆还需进行蠕变试验。

⑤桩施工完成后应对其进行桩身质量检测。

四，基坑排水系统

坡底设排水沟、集水井，汇入管道前设沉砂池。

五，支护结构及周边环境监测

根据基坑开挖范围和开挖深度，应对基坑本身及周围环境的位移，沉降等多项内容进行监测。本基坑工程监测内容及监测要求，应由监测方在施工前提出方案，设计及施工方确认后实施。

基坑支护是一种特殊的结构方式，具有很多的功能。不同的支护结构适应于不同的水文地质条件，因此，要根据具体问题，具体分析，从而选择经济适用的支护结构。

[1]建筑地基基础设计规范.GB50007-2002

[2]建筑基坑支护技术规程.JGJ 120-99

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.029