在复杂环境下深基坑支护结构设计与监测

梅雪

摘 要：高层建筑的不断兴建使基坑施工环境越来越复杂，尤其是在高层建筑群中，深基坑的施工需要考虑多种影响因素，为此在其支护结构的设计上必须要充分的对周边环境进行掌握，并且在深基坑支护施工中需要对其进行全面的监测，以保证其施工中的情况可以及时的得到反馈，以此来判断在环境较为复杂的条件下其结构设计及施工流程、工艺是否合理，进而对设计方案进行调整，从而提高深基坑支护结构的施工质量，使其可以应对周边复杂环境所带来的影响。

关键词：深基坑；支护结构；设计；监测

一般高层建筑施工区域为建筑密集区或是基础设施较为完善的区域，其周边环境中建筑较多、道路建设较为完善，再加上地下管线的分布等情况都使基坑开挖需要面对极为复杂的施工条件，为此必须要根据环境的特点及深基坑土方开挖的施工要求来设计相应的支护结构，同时在深基坑支护结构设计中需要充分考虑到如何在避免对周边环境的破坏的情况下可以满足土方挖掘的要求，并且在施工中需要注意对施工过程进行监测，进而使深基坑支护结构可以达到理想的设计要求。

一、工程实况

为了对复杂环境下深基坑支护结构设计与监测的的特点及要点进行更加全面的分析，以下结合某高层建筑施工的工程实况来对深基坑支护结构进行综合探讨，以下为此建筑工程情况的介绍。

本项目地处某市中心地段，四周环境较为复杂，建筑结构为140m×87m的长方形，占地面积达10894m2，新建面积为51525m2，地上联体高楼建筑面积共有33837m2，高约为4-16层，地下建筑面积为17688m2，共3层。基坑结构深为14.45m，周长为355m，占地面积是5990m2，部分电梯井深度可达16.9m。基坑四周地形复杂，其中南侧距地下室外墙边线为1.74m，含有各类市政管线，如通讯、燃气、监控、污水等管线；东侧距用地红线为1.8m，地处代征城市绿化带范围，含有各类道路市政管线，道路属于城市交通主干道，交通频繁，保护级别非常高；西侧是一幢6—7层砖混、377mm沉管灌注桩为桩基础的内部办公室和一幢7层砖混的住宅楼；东北侧是一幢24层大厦，地下1层是钻孔灌注桩基础；西北侧是一幢4—6层砖混、钻孔灌注桩基础的建筑楼，最近基坑约13m。

二、项目施工环境

1、工程地质概况

本工程主要依据地质土层沉积时间、环境、岩性和物理性质，以及实际勘测情况等，可将地基土层总分为7个层次，每个层次又有其亚层结构。其中本基坑涉及的土层主要包括杂黏土层、填土层、粉质黏土和粘质粉土层、淤泥质和粉质黏土层、淤泥质粉质黏土层、粉砂层等，而基坑底部处于淤泥质粉质黏土层。

2、水文环境

本工程地下水以孔隙潜水为主，水位很低，测得稳定地下水位约为0.60-1.90m。地下水位变化受大气降水影响，平均年变化幅度控制在1.00-1.50m。由于粘质粉土层的渗水系数很高，为方便挖坑，可在坑内加入适量水。

三、深基坑支护结构设计

1、深基坑支护结构设计原则

（1）稳定性原则。深基坑支护结构其核心原理就是保证基坑周边土体的稳定性，以此来保证土方挖掘的顺利施工。

（2）安全性原则。在设计中需要根据复杂环境的特点寻找最安全的施工方案，保证周边施工环境的安全性。

（3）经济性原则。在设计的过程中需要科学合理的优化设计内容，从而使施工成本及施工工期都可以得到有效的缩减。

2、支护方案设计

结合本项目基坑开挖深度、施工环境，最佳的基坑支护结构选用“二墙合一”结构，即地下连续墙兼做地下室外墙。经多方考虑，最终选定支护结构为800mm厚地下连续墙，竖向布设3道钢筋混凝土内支撑结构，选择混凝土内支撑的原因是混凝土支撑可依照基坑结构灵活布设，刚度较大。地下连续墙选用十字钢板进行墙体连接，和主体结构通过底板边梁、楼层梁柱、楼板、混凝土内墙等部件进行连接，借助接驳器将基础底板和楼层梁体有效连接，施工便捷，质量有保障，且防水性很高，可有效确保地下连续墙和主体的完整性。为保障地下室美观整洁、干燥，可在地下连续墙内部一定距离处设置内衬墙，该空间可用作排水和集水的处理。地下连续墙底部需埋入穿透性弱、性质好的淤泥质黏土层。为有效降低地下连体墙沉降对周围预埋件的影响，施工过程中可埋设注浆管于地连墙钢筋笼内部，当地下连体墙施工完毕后，可开始地下连体墙底部的高压注浆，进而减少地下连体墙底部的沉渣，并提升墙底土体的承载能力，增大墙底端上方位置的侧摩阻力，降低地连墙施工沉降，提升整体结构的稳定性和承载力，其优点表现为以下方面。

（1）此施工方案所采用的技术工艺相对成熟，因此在施工中其可控性也较强，并且在应用中具有较高的抗弯、抗强能力，使支护结构整体的稳定性得到了提高。

（2）此深基坑支护结构属于临时性支护结构，其可以根据实际的工程要求进行调整，这种灵活性特点使支护结构在支撑作用中可以根据周边环境特点进行更改，因此可以有效提高结构的防变形能力，进而使支护结构施工更加简便。

3、施工监测

由于基坑施工周围环境复杂，开挖过程中要严格安排专业人员实时监测基坑和周围环境。主要监测建筑物和道路的稳定性，地下管道线路的完整性等，方便施工人员可及时了解施工环境情况，便于及时调整施工方案。

4、开挖土方施工

因本工程基坑开挖深度很大，且施工场地受限，基坑開挖难度很大，故基坑出土率严重影响到施工进度。

四、支护结构详细参数

1、参数

本项目以FRWS深基坑支护结构设计软件对支护结构的参数进行分析，地面载荷控制为20kPa，基坑开挖深度控制在12m基坑深度范围内，结合地质报告选取最佳土层土工计算参数，借助朗肯土压力理论开展土体的压力计算，结合土体成层性合算水土。

2、支护结构部分参数计算

经反复核验，基坑抗倾覆稳定性、整体稳定性、土体抗隆起的安全系数分别为1.31<1.2、1.38<1.35、1.92<1.8，均符合设计规范。

五、基坑支护施工监测

为确保基坑支护施工的有效进行，减少基坑施工对周围环境的破坏，需全程监测施工过程，达到动态信息化施工。本工程施工过程监测主要包括：桩顶水平、垂直位移、围护桩体深层位移、维护体系裂缝、领近建（构）物水平及垂直位移、基坑外地表裂缝等。

结语：根据工程实践分析可以得出，在复杂环境下通过对深基坑支护结构进行设计及监测可以有效的提高其整体的质量水平，这也是对施工进行控制的有效手段。地下连续墙支护结构大大提升了基坑结构的可靠性和稳定性，且各项参数指标均符合设计规范，为类似工程提供了重要的借鉴和参考。

参考文献：

[1] 邵晨晨.软土地区复杂环境下深基坑支护结构设计实例[J].建筑？建材？装饰，2016（5）.

[2] 甄延海.复杂条件下深基坑的支护及监测方案设计[J].山西建筑，2016，42（21）：70-71.

[3] 宫鹤，熊智彪，宋世豪，等.复杂周边环境深基坑支护结构设计及监测分析[J].地下空间与工程学报，2015，11（3）：732-738.endprint