某基坑支护项目设计及施工体会

王景广

(1.山东省鲁南地质工程勘察院,山东 济宁 272100； 2.山东省华鲁工程总公司,山东 济宁 272100)



某基坑支护项目设计及施工体会

王景广1,2

(1.山东省鲁南地质工程勘察院,山东 济宁 272100； 2.山东省华鲁工程总公司,山东 济宁 272100)

本文以济宁某深基坑为例，介绍了基坑支护设计方案的确定及施工时根据具体情况进行的相应调整。通过本工程设计实例，希望能为各位同仁在今后的基坑支护工程设计、施工提供相应参考。

基坑；支护；设计；施工

1 项目概况

某工程位于济宁市市中区太白路以北，刘庄路以南，琵琶山路以西，太东大市场以东繁华地带，该项目规划用地面积12.98公顷，设计开发建筑面积73.17万平方米，其中地上总建筑面积59.57万平方米，地下总建筑面积13.6万平方米。该工程共划分为6个地块，基坑最深处为11.7 m。总包单位为中国建筑第八工程局有限公司，我单位承揽了该项目的基坑支护与降水的设计及施工任务。

2 场地地层情况

根据岩土工程勘察报告，场地地质条件分述如下。①杂填土：灰黄色或杂色，以建筑垃圾、碎砖为主，层厚0.40～3.10 m，平均1.28 m； ②黏土：灰黑色或暗褐黄色，含姜石3%～5%，层厚0.30～2.10 m，平均0.94 m；③粉土：黄褐色，层厚0.20～2.80 m，平均1.13 m；④粉质黏土：灰黑色～灰黄色，厚1.10～5.80 m，平均3.01 m；⑤粉土：土黄色，稍湿～湿，夹粉质黏土和粉细砂薄层，层厚0.40～3.70 m，平均1.69 m；⑥中细砂：褐黄色，成分以石英、长石为主，层厚0.20～4.30 m，平均1.61 m；⑦粉质黏土夹黏土：黄褐色夹棕黄色，以粉质黏土为主，夹较多黏土，含姜石5%～10%，粒径10～20 mm，层厚0.30～5.30 m，平均2.49 m；⑧粉土：黄褐色，很湿，以粉土为主，夹少量粉质黏土或中细砂薄层，层厚0.40～4.20 m，平均1.41 m；⑨中细砂：褐黄色，砂质较纯，级配较好，成分以石英、长石为主，层厚0.40～4.30 m，平均1.95 m；⑩粉质黏土夹黏土：棕黄色夹黄褐色，含姜石5%～15%，粒径10～50 mm，局部姜石密集，层厚7.70～16.60 m，平均13.81 m。

3 基坑支护设计方案及要求

依据山东省济宁地质工程勘察院提供的施工图纸，本工程基坑支护设计主要有以下支护单元。

3.1 AB、CD段

基坑开挖深度7.90 m，上部3.00 m为土钉墙支护，放坡系数1∶0.3，布一道土钉，水平、竖向间距均为1.50 m，土钉长度为6.0 m，杆体材料选用HRB335 ∅20 mm钢筋，钻孔倾角15°，钻孔孔径130 mm，喷射混凝土面层钢筋网采用HPB300 ∅6.5 mm@200 mm钢筋网，喷射砼厚度为60 mm，坡底留0.6 m台宽作为支护桩施工工作面，支护桩采用桩径700 mm长螺旋钻孔灌注桩，桩间距1.4 m，设锚索一道，水平间距1.40 m，竖向间距为4.20 m，锚索长度为15.0 m，自由段为6.0 m；同层相邻钻孔倾角为15°或20°，钻孔孔径均为150 mm。基坑开挖后，冠梁以下桩间土用钢丝网喷护，喷射C20砼厚度60 mm。

3.2 BC、GH、JK段

基坑开挖深度分别为9.50 m，9.90 m，9.70 m，上部3.00 m为土钉墙支护，放坡系数1∶0.3，布一道土钉，水平、竖向间距均为1.50 m，土钉长度为6.0 m，杆体材料选用HRB335 ∅20 mm钢筋，钻孔倾角15°，钻孔孔径150 mm，喷射混凝土面层钢筋网采用HPB300 ∅6.5 mm@200 mm钢筋网，喷射砼厚度为60 mm，坡底留0.6 m台宽作为支护桩施工工作面，支护桩采用桩径700 mm长螺旋钻孔灌注桩，设锚索两道，水平间距1.40 m，竖向间距分别为4.20 m、2.80 m，锚索长度自上而下分别15.0 m、12.0 m，自由段分别为5.0 m、5.0 m；同层相邻钻孔倾角为15°或20°，钻孔孔径均为150 mm。基坑开挖后，冠梁以下桩间土用钢丝网喷护，喷射C20砼厚度60 mm。

3.3 EF段

基坑开挖深度8.20 m，上部放坡开挖3.00 m，放坡系数1∶0.3，留0.6 m台宽作为支护桩施工工作面，支护桩采用桩径700 mm长螺旋钻孔灌注桩，设锚索一道，水平间距1.40 m，竖向间距为4.20 m，锚索长度为15.0 m，自由段为6.0 m；同层相邻钻孔倾角为15°或20°，钻孔孔径均为150 mm。基坑开挖后，冠梁以下桩间土用钢丝网喷护，喷射C20砼厚度60 mm。

3.4 IJ、KL、MN段

基坑开挖深度分别为11.40 m、11.40 m、11.70 m，上部3.00 m为土钉墙支护，放坡系数1∶0.3，布一道土钉，水平、竖向间距均为1.50 m，土钉长度为6.0 m，杆体材料选用HRB335 ∅20 mm钢筋，钻孔倾角15°，钻孔孔径130 mm，喷射混凝土面层钢筋网采用HPB300 ∅6.5 mm@200 mm钢筋网，喷射砼厚度为60 mm，坡底留0.6 m台宽作为支护桩施工工作面，支护桩采用桩径700 mm长螺旋钻孔灌注桩，设锚索三道，水平间距1.40 m，竖向间距分别为4.20 m、2.50 m、2.50 m，锚索长度分别为18.0 m、18.0 m、12.0 m，自由段分别为7.0 m、6.0 m、5.0 m；同层相邻钻孔倾角为15°或20°，钻孔孔径均为150 mm。基坑开挖后，冠梁以下桩间土用钢丝网喷护，喷射C20砼厚度60 mm。

3.5 OP段

基坑开挖深度分别为10.80 m，上部3.00 m为土钉墙支护，放坡系数1∶0.3，布一道土钉，水平、竖向间距均为1.50 m，土钉长度为6.0 m，杆体材料选用HRB335 ∅20 mm钢筋，钻孔倾角15°，钻孔孔径130 mm，喷射混凝土面层钢筋网采用HPB300 ∅6.5 mm@200 mm钢筋网，喷射砼厚度为60 mm，坡底留0.6 m台宽作为支护桩施工工作面，支护桩采用桩径700 mm长螺旋钻孔灌注桩，设锚索三道，水平间距1.40 m，竖向间距分别为4.20 m、2.50 m、2.50 m，锚索长度分别为18.0 m、18.0 m、12.0 m，自由段分别为7.0 m、6.0 m、5.0 m；同层相邻钻孔倾角为15°或20°，钻孔孔径均为150 mm。基坑开挖后，冠梁以下桩间土用钢丝网喷护，喷射C20砼厚度60 mm。

3.6 PQ段、Qh、gO段

基坑开挖深度10.80 m，采用土钉墙支护结构，放坡系数为1∶0.5，布6道土钉，水平、竖向间距均为1.70 m，土钉长度分别为6.0 m、6.0 m、9.0 m、9.0 m、6.0 m、5.0 m，杆体材料选用HRB335 ∅20 mm钢筋，钻孔倾角15°，钻孔孔径130 mm，喷射混凝土面层钢筋网采用HPB300 ∅8 mm@200 mm钢筋网，喷射砼厚度为100 mm。

3.7 Nf段

基坑开挖深度11.70 m，采用土钉墙支护结构，放坡系数为1∶0.5，布6道土钉，水平、竖向间距均为1.70 m，土钉长度分别为6.0 m、6.0 m、9.0 m、9.0 m、6.0 m、6.0 m，杆体材料选用HRB335 ∅20 mm钢筋，钻孔倾角15°，钻孔孔径130 mm，喷射混凝土面层钢筋网采用HPB300 ∅8 mm@200 mm钢筋网，喷射砼厚度为100 mm。

3.8 AR、RS段

基坑开挖深度7.80 m，采用土钉墙支护结构，放坡系数为1∶0.5，布4道土钉，水平、竖向间距均为1.70 m，土钉长度分别为9.0 m、7.0 m、6.0 m、5.0 m，杆体材料选用HRB335 ∅20 mm钢筋，钻孔倾角15°，钻孔孔径130 mm，喷射混凝土面层钢筋网采用HPB300 ∅8 mm@200 mm钢筋网，喷射砼厚度为100 mm。

3.9 DU段

基坑开挖深度7.90 m，采用土钉墙支护结构，放坡系数为1∶0.5，布4道土钉，水平、竖向间距均为1.70 m，土钉长度分别为7.0 m、7.0 m、6.0 m、5.0 m，杆体材料选用HRB335 ∅20 mm钢筋，钻孔倾角15°，钻孔孔径130 mm，喷射混凝土面层钢筋网采用HPB300 ∅8 mm@200 mm钢筋网，喷射砼厚度为100 mm。

3.10 EV段

基坑开挖深度8.20 m，采用土钉墙支护结构，放坡系数为1∶0.5，布4道土钉，水平、竖向间距均为1.70 m，土钉长度分别为9.0 m、7.0 m、7.0 m、6.0 m，杆体材料选用HRB335 ∅20 mm钢筋，钻孔倾角15°，钻孔孔径130 mm，喷射混凝土面层钢筋网采用HPB300 ∅8 mm@200 mm钢筋网，喷射砼厚度为100 mm。

3.11 Ha、Ib段

基坑开挖深度分别为9.90 m，11.40 m，自坡顶开始前10棵桩，桩径700 mm，桩间距1.20 m，设锚索三道，水平间距1.20 m，竖向间距均为2.70 m；中间10棵桩，桩间距1.20 m，有效桩长为15.00 m，设锚索两道，水平间距1.20 m，竖向间距均为2.70 m；最后9棵桩，桩间距1.20 m，设锚索两道，水平间距1.20 m，竖向间距分别为2.70m、2.70m；锚索长度均为15.0 m，自由段为15.0 m；钻孔倾角为0°，钻孔孔径均为110 mm。基坑开挖后，冠梁以下桩间土用钢丝网喷护，喷射C20砼厚度60 mm。

3.12 dL、eM段

基坑开挖深度分别为11.40 m、11.70 m，自坡顶开始前9棵桩，桩径700 mm，桩间距1.20 m，设锚索三道，水平间距1.20 m，竖向间距均为2.70m；中间10棵桩，桩间距1.20 m，设锚索三道，水平间距1.20 m，竖向间距分别为2.70 m、2.70 m；最后9棵桩，设锚索两道，水平间距1.20 m，竖向间距分别为2.70 m；锚索长度均为15.0 m，自由段为15.0 m；钻孔倾角为0°，钻孔孔径均为110 mm。基坑开挖后，冠梁以下桩间土用钢丝网喷护，喷射C20砼厚度60 mm。

3.13 ST、TU、VW、WX、XY、Za、bc段

基坑开挖深度分别为2.75 m、2.45 m、2.45 m、2.95 m、4.25 m、4.70 m、4.70 m，采用挂钢丝网喷面支护结构，面层钢丝网规格为2.0(80×80)，每1.5 m2布击入式土钉一根，长度为1.0 m，杆体材料学用HRB335 ∅14 mm钢筋，喷射C20砼厚度60 mm。

3.14 cd、ef、gh段

基坑开挖深度分别约为6.40 m、6.95 m、6.50 m，采用土钉墙支护结构，放坡系数1∶0.3，布3道土钉，水平、竖向间距均为1.70 m，土钉长度分别为6.0 m、5.0 m、4.0 m，杆体材料选用HRB335 ∅20 mm钢筋，钻孔倾角15°，钻孔孔径130 mm，喷射混凝土面层钢筋网采用HPB300 ∅6.5 mm@200 mm钢筋网，喷射砼厚度为80 mm。

4 技术特色

好的基坑支护设计方案是工程成功开端的关键，所以方案设计之初，应该认真勘察现场状况，了解、确认地下环境，科学地确定各种计算荷载，并充分考虑施工人员水平、材料性能、季节性施工等因素，最终确定合理的安全系数。

设计人员经过认真踏勘现场并仔细研究了勘察报告，认为本工程具有以下特点及难点：

(1)该基坑支护工程基坑侧壁安全等级为一级，基坑周边环境较为复杂，地下管线较多，基坑施工难度及技术要求较高，为保证基坑及周边建筑物等的安全，必须选择设计经验丰富、技术力量雄厚的团队，确保基坑支护的安全。

(2)本工程工程量较大，工序繁杂，要求施工设备、人员多，各分部分项工程交错施工，现场管理、调配程序复杂，现场突发状况多，为保证基坑支护工作保质保量的按期完工和随时解决突发状况，业主要求设计单位选派有经验的专业设计技术人员驻守工地现场，第一时间解决处理。

(3)场地周边居民较多，且紧邻城市主干道，对基坑支护施工队伍提出了很高要求，须在仔细踏勘现场的基础上，制定详细、可行、有效的噪音控制方案，环境保护与控制方案及安全文明施工方案，并在施工中不折不扣的执行。

根据本工程地质条件，施工设计图及现场实际情况，周边环境的要求和不同支护型式的特点、造价以及我院同类工程的设计经验，遵循“动态化设计，信息化施工”的原则，基坑支护工程设计方案确定如下：采用排桩支护垂直开挖及放坡支护、土钉墙支护结构形式等方式进行支护，同时考虑此路段存在较多管线，对基坑变形有严格要求，以及为平衡桩身弯矩减少配筋，降低造价，在桩顶下一定深度避过管线处采用“预应力锚杆”加强措施控制桩顶变形，为防止桩间土流失，在桩与桩间设置“挂钢丝网片+喷射混凝土”方式封闭。另外，设计人员结合实际， 针对以上设计重点，除采用常规的桩锚支护形式外，本基坑设计也较以前的设计有所创新，做了一次大胆的尝试，第一次采用了锚杆对拉技术和局部内支撑技术。

4.1 锚杆对拉

针对部分坡道宽度较窄，采用土钉墙支护坡道将使坡道失去意义，坡道两侧基坑深度较深，须垂直开挖，常规桩锚支护无法满足设计构造要求，故设计采用锚杆对拉，即在排桩支护的基础上采用对称布置支护桩，水平钻孔，钻孔穿透两侧对称桩空，锚索直接穿过钻孔，两端固定于两侧对称腰梁上，在杆体材料应力允许的范围内进行张拉锁定。坡道平面如图1所示。

图1 坡道平面图

4.2 局部内支撑

针对部分塔吊基础在基坑边缘处形成凹形支护段，常规桩锚支护难免会出现群锚效应，使锚杆的作用大大降低，影响基坑侧壁安全，为避免群锚效应的发生，设计采用水平内支撑，支撑材料选用工字钢。

图2为塔吊基础内支撑平面图，图3为塔吊基础内支撑剖面图。

图2 塔吊基础内支撑平面图

图3 塔吊基础内支撑剖面图

5 综合效益

本工程为济宁市一号重点工程，作为济宁市的地标性建筑，万达广场的建成、投入使用，不管是在当地的影响力还是人员安置方面，其社会效益彰显无疑。

在基坑支护方案设计过程中，设计人员通过对现场的反复考察，严格计算，以及与现场施工的及时沟通，不断完善设计方案，在符合国家规范要求的同时，力求采用新技术、新方案，大大缩短了施工工期，使得建设单位有效的节省了成本。

由于项目位于市中区繁华地段，施工难度大，我院选派经验丰富的专业设计人员驻守工地，及时解决施工中出现的技术问题，使得工期大大缩短，对周围居民及市民的出行影响降到最低。设计方案尽量采用较小噪音的施工工艺，并且注意对周围环境影响的控制，使得对周围环境的影响控制到最小。

6 结语

本工程占地面积大，划分的地块多，但施工场地有限，施工有一定难度。为了充分利用现有条件，尽可能增加进出现场的施工坡道和提高现场场地利用率，在满足各地块基坑内施工作业面的前提下，对部分狭窄道路设计采用排桩支护和锚杆对拉，以保证坡道安全；对于总包单位现场平面布置中部分塔吊位于主楼基础以外靠近基坑边缘一侧，形成凸型基坑，为防止群锚效应，故塔吊位置采用悬臂桩和内支撑设计，以保证基坑边坡安全和塔吊安全。这两种新技术的采用为施工单位创造了更大的施工场地和施工坡道，节约了施工成本，缩短了工期，达到了预期的效果。此外，对关键过程、特殊过程、难点、重点环节召集专业技术人员制定专门作业指导书和对策方案，根据现场施工出现的问题，及时调整设计方案，并加强与现场施工人员的沟通。本工程由第三方监测单位进行基坑变形监测，通过监测数据显示，各种变形数据均在报警值范围内，基坑安全可靠，达到了预期的效果。

[1] 建筑基坑支护技术规程:JGJ120-2012[S].

[2] 建筑边坡工程技术规范:GB50330-2002[S].

[3] 锚杆喷射混凝土支护技术规范:GB50086-2001[S].

[4] 基坑土钉支护技术规程:CECS96:97[S].

[5] 建筑地基基础设计规范:GB50007-2011[S].

2017-02-24

王景广(1971-)，男，山东省华鲁工程总公司总经理，高级工程师，从事工程施工与管理工作，山东省济宁市兖州区建设东路272号，Tel：13605374516。

TU753

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1009-282X(2017)03-0033-04