某办公楼基坑支护工程设计实例

万 明 （合肥钰丰建筑工程有限责任公司，安徽 合肥 232001）

1 工程概况

某工程为一幢23层办公楼，设2层地下室（北部一跨为一层地下室），需做基坑支护设计。该基坑工程开挖深度，从自然地坪算起为9.18m，基坑东西长约74.3m，南北宽约55.2m。基坑北侧和西侧各有1幢1层的钢结构厂房，离基坑边距离约2～6m；南侧为空地，可作施工区和生活区；东侧为一条市政道路，距离基坑边约4.5m。

2 工程地质条件

拟建场地地形平坦，属江淮丘陵地貌单元。地层结构简单，分布连续性较好，但层位变化较大。根据业主提供的勘察报告，开挖深度范围内地层主要由杂填土和粘土组成，各项相关岩土指标见表1。

拟建场地在杂填土层中赋存有上层滞水型地下水，地下水补给主要来源于大气降水及地表水渗入，其水位在不同季节变化幅度约为2m。

3 基坑支护设计

3.1 工程特点

①基坑北侧和西侧均有一座厂房，距离基坑边界很近，开挖期间要保证不影响其正常生产；

②主楼基础设计采用人工挖孔桩，基坑暴露时间较长，要求支护结构安全稳定性较高；

③基坑开挖面积不大，但开挖深度较深，属深基坑范畴，业主对工程造价和工期要求均较高；

基坑支护设计参数表 表1

④南侧虽有一块空地，但面积不大，基坑支护设计时要综合考虑施工场地的大小。

3.2 设计原则

鉴于本工程的复杂性与特殊性，专家一致认为：按一级基坑进行设计和施工。在本工程中，我们运用系统工程的观念，采用定性类比、定量计算及综合集成的科学方法，从系统整体出发，根据系统总体最优化的原则，综合考虑设计、施工、工期、造价、气候等诸因素，采用动态设计法及信息化施工法，以达到优化设计、降低造价和缩短工期的目的。

3.3 支护结构设计

根据场地地质水文条件、周边环境以及专家意见，最终确定以桩锚支护体系作为整体支护方案。本支护设计的重点和难点在于基坑的北侧和西侧，下面对北侧和西侧基坑支护设计作以下阐述。

3.3.1 北侧

图1 基坑北侧支护剖面图

基坑北侧厂房基础埋深2.5m，距离坑边较近为2.3m，坑边到基础外边之间的土层采用压密注浆加固土层3.5m深度。基坑最北侧有一大约8m跨为一层地下室，为纯地下室部分。综合考虑造价和支护安全性，保留这一跨土层不进行开挖，可以降低支护深度，节约成本。如图1所示，采用直径为800mm的钻孔灌注桩进行悬臂支护，锚固深度7m，坑底以下锚固深度3.3m，达到支护结构安全性的目标。保留的土层以放坡系数为0.6进行放坡，坡面加设土钉钢筋网片，等主体结构挡土墙浇筑稳固完毕后，放坡处用级配砂石进行回填。

3.3.2 西侧

基坑西侧厂房距离坑边约6.5m，埋深约2.5m。离坑边1.5m处有排雨水管道经过，且设置了3个管道检查井，如图2所示。为了保证管道的安全性，将直径为800mm的钻孔灌注桩桩顶坐标设计为-2.000m位置。桩长13m，设计锚固深度为5.5m，若在坑底遇到中风化岩层，在保证锚固深度2.5m的基础上入中风化岩1m。由于支护桩悬臂较长，桩体采用2道长度为15m的锚索进行锚固，以保证支护桩的稳定性。

图2 基坑西侧支护剖面图

3.3.3 北侧和西侧理正软件分析

用理正深基坑设计软件进行基坑北侧和西侧的支护剖面进行校核，布置施工超载20kN/m2和厂房荷载30kN/m2，分3次进行基坑开挖，分析得出各工况下支护剖面位移和受力曲线图，如图3～图5所示。

从图3～图5中可以看出，在基坑开挖过程中，支护结构位移最大约为7mm,满足规范要求；根据图中的最大弯矩和剪力，可以进一步设计冠梁和支护桩配筋，以完善基坑支护设计相关内容。

由于北侧和西侧均有原有建筑厂房，基坑开挖过程中对地面沉降要求较高，从图6可以得出，抛物线法计算出的最大沉降量仅为5mm，满足规范要求。

4 结 语

基坑工程是一个复杂系统，涉及强度与变形、土与支护结构的共同作用、时空效应、施工工艺等诸多综合性的岩土工程问题。在进行基坑支护设计时，应综合考虑地层信息、周边环境以及基坑本身特点，达到经济合理的目标。在本工程中，北侧留一层地下室部分土体不进行开挖，降低支护深度，节约了造价；关于西侧和北侧的支护设计，最终的地面沉降仅有5mm，保护了地面建筑物的安全。

图3 开挖3.90m支护结构位移与受力曲线图

图4 开挖6.70m支护结构位移与受力曲线图

图5 开挖9.18m支护结构位移与受力曲线图

图6 地面沉降图

[1]JGJ120-2012,建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2]程良奎,范景伦,韩军,等.岩土锚固[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[3]董明钢,杨峰.我国深基坑工程的现状和亟待解决的问题[J].建筑技术,2004(5).