建筑工程基坑支护类型优选

◎ 深圳市鸿荣轩建设工程有限公司 陈少宁

城市人口以及市政管网都较为密集，在进行基坑支护类型的选择时显得非常重要，关乎到经济性及安全性，一旦选择不合理，会造成经济上的损失及安全事故。因此，基坑支护类型优先具有重要意义。

一、工程概况

某工程总建筑面积约50000m2，设1层地下室，桩基采用PHC-500（B）-125静压预应力混凝土管桩，钢筋混凝土伐板基础标高为-8.25，厚度为1.5～1.8m，基坑开挖深度为-6.0～8.25，局部达9.25m。深基坑工程支护设计采用钻孔灌注桩悬臂+被动区加固的支撑结构。

二、岩土工程条件

根据本工程勘测报告，场地内所分布的地层为第四系全新统冲洪积成因的粉质粘土、淤泥质粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂（或互层）、细砂层及中砂层和砂夹卵石层，下伏志留系中统坟头组强-中风化泥岩 。在基坑开挖及支护结构施工深度范围内的土层依次为：① 素填土；② 粉质粘土：呈饱和的可塑状态；③ 淤泥质粉质粘土：呈饱和的软塑～流塑状态；④ 淤泥质粉质粘土夹粉砂、粉土：呈饱和的流塑状态；⑤ 细砂：呈饱和的中密状态。

场地内地下水主要分为上层滞水和承压水两种类型。上层滞水赋存于①层素填土层中，无统一水位，主要接受地表水与降水补给。承压水主要赋存于下部砂层中，以③层淤泥质粉质粘土层为相对隔水层顶板，与长江水有较强的互补关系，动储量丰富，有较高的水头压力。

地基各土层的主要物理力学指标如表1所示。

三、基坑特点及周围环境分析

本工程施工场地狭窄，基坑边距A路边约16m，距围墙边最小距离约7m；基坑东侧为B建筑物，均为2～4层的砖混结构建筑，建筑物基础为天然地基，基坑边距该门诊部及住院部的距离为12.8～17m；基坑北侧为4层和6层的建筑物，均为砖混结构，其中4层距基坑边最小距离7.2m，6层办公楼距基坑边最小距离约4.6m；基坑西侧为4层砖混居民住房，距基坑边最小距离约13～17m。基坑的平面见图1。

表1

图1

从基坑周围环境条件、开挖深度和地质条件分析如下：

（1）本工程基坑周长约333m，面积约6480m2，由于基坑开挖深度及面积较大，基坑安全等级为一级，重要性系数取1.1。

（2）本工程基坑平面形状极不规则，布置满堂整体支撑难度较大，造价较高。

（3）本工程地质条件较差，在基坑开挖深度范围内有较厚的软塑～流塑状态的淤泥质粉质粘土，对基坑支护的影响较大。

（4）基坑东边及北边有2～4层砖混结构的门诊楼、住院部以及6层办公楼，距离基坑边较近，且基础埋深较浅，在基坑开挖过程中要严守原则，确保安全。

四、基坑支护类型方案优选比较的原则

在进行基坑支护类型方案优选时，同时原则也是具有多方面。主要总结以下4个方面：

（1）先进性、施工技术可靠性分析；

（2）对于周边环境的影响程度进行评价；

（3）施工工期长短分析；

（4）支护的综合经济对比。

五、基坑支护方案

1、基坑支护方案方案比选

（1）复合喷锚方案

基坑采用复合喷锚方案必须具有较大的放坡空间，而本工程距离周边原有建筑物较近，而且基坑侧壁存在较厚的软塑～流塑状态的淤泥质粉质粘土，因此本工程不能采用复合喷锚方案。

（2）重力式挡土墙方案

重力式挡土墙所占空间很大，本基坑周边环境较紧张，不具备实施重力式挡土墙方案的条件。

（3）排桩+满堂整体支撑方案

本工程基坑平面形状极不规则，布置满堂整体支撑难度较大,造价也较高，由于施工上设置支撑、拆撑、换撑等工序，使得工期也较长，因此本工程不宜采用。

（4）地下连续墙方案

地下连续墙安全性能高，但其造价很高，本基坑工程不宜采用地下连续墙方案。

（5）钻孔灌注桩悬臂+被动区加固支护方案

根据本基坑工程的特点、场地地质条件、周边环境条件，在基坑东、北侧邻近医院门诊部、住院部及局部场地狭窄的地段采用φ800和φ1000钻孔灌注桩悬臂+被动区加固的支护方案（局部开挖深度达8.4m的位置采用双排桩支护结构）；在基坑南侧、西南侧场地开阔及距离周边建筑物较远的地段采用φ600钻孔灌注桩悬臂结构。该方案支护结构简单，既能确保基坑及周边建筑的安全，又有利于基坑土方开挖，大大降低了基坑土方开挖的成本和工期。

2、基坑支护方案的确定

根据以上方案比选，综合考虑基坑的安全、经济、工期、环保等多方面因素，本工程的基坑支护方案宜采用钻孔灌注桩悬臂和钻孔灌注桩悬臂+被动区加固的支护方案。支护剖面见图2

图2

（1）支护桩及冠梁

①采用φ800@1200钻孔灌注桩悬臂结构，桩顶设置一道1000×800mm钢筋混凝土冠梁，混凝土设计强度等级C30。

②采用φ1000@1300钻孔灌注桩悬臂结构，桩顶设置一道1200×800mm钢筋混凝土冠梁，混凝土设计强度等级C30。

③采用φ600@1000钻孔灌注桩悬臂结构，桩顶设置一道800×600mm钢筋混凝土冠梁，混凝土设计强度等级C30。

（2）深层搅拌桩

①基坑底被动区加固采用φ500@400深层搅拌桩，加固宽度10.1m，平面上呈格构式布置。

②基坑侧壁止水帷幕采用φ500@350深层搅拌桩。

③深层搅拌桩施工采用粉喷工艺，有效桩长内全程复搅，水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量不得小于55kg/m。

（3）挂网喷射混凝土

桩顶放坡采用60mm厚挂网喷射C20细石混凝土护面，挂网钢筋采用钢板网，喷射混凝土设计配合比为水泥:砂:石=1:2:1.5，水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥。

3、基坑降水设计

根据地质报告，该场区基坑开挖深度内均已揭穿含水层，因此按疏干降水考虑，降水后水位设计值为基底以下0.5～ 1m。

六、施工过程

（1）基坑开挖前，施工支护桩、粉喷桩以及降水系统：（2）开挖上部-3.0m土层，并施工冠梁；（3）在混凝土期龄达到后，分层对称开挖下部土方，在基坑开挖至-9.25m深后分批启动降水井；（4）承台基础底板混凝土浇筑。

七、 施工监测

为确保基坑的可靠及安全性，进行全过程动态监测信息化施工，主要监测如下：

（1）在冠梁顶部隔15m设置一个观测点，通过控制冠梁的位移来判定周边土体变形的影响。确保在规范要求内。

（2）对支护桩体的深层水平位移进行监测，隔15m设置一个观测点。

（3）对周围建筑物的沉降进行监测，在相邻建筑物的角点部位设置监测点，如果边线的距离比较长时应在中间适当的部位进行设置观测点。

通过全过程的监测数据，与预期的较为接近，支护结构安全可靠，证明了方案的可行性。

八、结论

根据以上的工程实践表明，沉降及位移的监测数据都在规范内，工程的质量及安全均达到规范要求和验收标准，说明了在土质较差及变形控制要求高的条件下，采用此方法是可行的，对于周边环境的影响小，缩短了施工工期及节约投资成本，获得了可观的社会经济效益。