对建筑工程基坑支护设计的研究

【摘要】本文首先说明了基坑支护形式特点，分析了基坑支护设计主要原则，最后结合具体工程案例详细阐述了建筑工程基坑支护设计的应用。

【关键词】建筑工程；基坑支护；土钉墙；锚索

1、基坑支护形式特点

对深基坑来说，大多属于临时性结构且施工期较短、支护形式复杂多样。深基坑支护工程在施工过程中常会受施工环境以及现场地质、水文等因素影响，且现场不同位置土壤条件差异也会给施工带来相应安全隐患。因此这就给技术人员勘察、设计及后续施工工作带来一定困难。现阶段深基坑设计工作大多在理想与假设条件下进行，因而与实际施工条件存在一定差异。再加上深基坑支护施工程序较多，不同工序间交叉影响大，给深基坑支护工作带来较大复杂性。

2、基坑支护设计主要原则

基坑支护因条件限制如造价高，工期短，技术复杂，危险性高，且对周边建（构）筑物和周围环境影响大而使基坑支护设计尤为重要。基坑支护设计中主要应把握以下几项原则：

（1）确定合理的基坑支护安全等级。据支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响程度，基坑侧壁安全等级可分一、二、三级，对支护结构安全等级的确定可据JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程确定。

（2）确定合适的基坑支护形式。据基坑周边环境及基坑支护工期和当地施工技术，选择适宜的基坑支护形式，使基坑支护满足各方面要求。

（3）选用合理的土力学参数。支护土体土力学参数选用对支护结构计算有重要影响。应据当地经验和实验成果合理选用。

（4）明确选用的支护形式结构方案。适宜的支护形式，选用合理结构方案，采用符合实际受力特征计算模型，是保障支护结构安全重要环节，合理的支护结构方案可通过技术经济优比获得。

（5）基坑支护变形控制。很多情况下，基坑主要控制条件是变形。基坑变形计算较复杂且不够成熟。规范尚不能推荐一种满意方法，尤其对超压密土经验更少。

（6）完善支护结构构造。支护结构构造是支护设计重要组成部分。包括构件最小尺寸，最低混凝土强度，最小钢筋直径，构件最小长细比限制，构件最小锚入长度等构造措施。

（7）施工要求。基坑支护施工及拆除顺序应与设计工况一致，应遵循先支撑后开挖和替换支撑具备承载力后拆除原则。

3、建筑工程基坑支护设计的应用

3.1工程概况

本项目位于北京大兴庞各庄，项目占地面积约209251.40m2，总建筑面积约652375.68m2。

目前场地西、北、南侧及各地块中间均为道路，东侧为代征绿地，周边无建筑物，周边道路上分布有电力、电信、燃气及热力等管线，局部管线与基坑边线相距较近，其中纵八路东侧电力管线埋深约2～3m，电力管线检查井埋深约4～6m，距离基坑边线最近处3.4m，场地条件相对较简单。

基坑支护深度暂定2.0～9.5m，支护长度约6207.5m（其中1、2号地库支护长度约2280.8m，3号地库支护长度约1150.7m，学校地块支护长度约1074.2m，4、5号地库支护长度约1701.8m）。

据相关规范，该场地周边条件、工程地质及水文地质条件，该工程北面基坑采用桩锚支护方案段（与既有管线相距较近）基坑设计等级为二级，其它部分基坑工程安全等级为三级。

3.2建筑工程基坑支护设计要点

据本项目特点，本着安全、经济、环保和施工可行性等要求制定基坑支护

方案。据场地周边环境条件和地质条件，本工程主要支护方案为土钉墙支护及桩锚支护方案。

3.2.1注浆土钉施工设计

（1）注浆土钉成孔直径不少于100mm，倾角10～15°。注浆土钉杆体采用

Φ16或Φ20钢筋。注浆土钉杆体钢筋长度包含200mm弯钩长度。

（2）土釘孔位允许偏差±100mm，孔深允许偏差±50mm，土钉孔径允许偏差

为±5mm。

（3）常压灌注普通硅酸盐42.5纯水泥浆，水灰比0.5，水泥浆应随拌随用，

强度M=20MPa，土钉孔注浆必须密实饱满，注浆管应差至距孔底300mm处，采用孔底注浆法，初凝后补浆1～2次。

3.2.2钢花管土钉施工设计

（1）钢花管土钉墙支护坡度为1：1.5，采用两级放坡，中间设置1500mm宽台阶。

（2）钢花管土钉外径48mm，钢管壁厚3mm，管壁设置出浆孔眼，每隔30cm开设一个空，在钢管长度方向上错开120°，孔径10mm。开孔范围：在靠近钢花管底部0.25m起至钢花管顶部三分之一长度上。

（3）钢花管土钉墙倾角10～15°，水平间距均1.50m。

（4）钢花管土钉墙注浆采用纯水泥浆，水灰比0.5，注浆体强度M20，水泥标号为普通硅酸盐42.5.

3.2.3支护桩施工设计

（1）支护桩为长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩，排桩桩经0.6m，桩芯距1.2m。

（2）桩身混凝土强度C25，钢筋保护层厚度50mm。

（3）桩径允许偏差50mm，桩为允许偏差小于50mm，垂直度偏差不大于0.5%，并应高出设计桩顶面不少于200mm。

（4）桩身采用低应变进行完整性检测。

3.2.4预应力锚索施工设计

（1）锚索采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线种类为1×7，直径15.2mm，强度等级1860MPa。

（2）锚索注浆材料为普通硅酸盐水泥42.5R，水灰比0.45～0.50，水泥浆应随拌随用，注浆须密实饱满，注浆管应插至距孔底200mm处，采用孔底注浆法，初凝后补浆1～2次。

（3）二次注浆成锚，第一次采用常压注浆，第二次注浆压力不小于2.0MPa，二次注浆时间间隔据现场试验确定。

（4）锚索水平间距为二桩一锚（间距2400mm），锚索入射角约15°，锚索钻孔直径150mm，采用土锚杆钻机钻孔，对钻机成孔困难地酸采用根管钻进。

（5）预应力锚索外露长度应满足腰梁、台座尺寸及张拉锁定的要求，下料时预留外漏长度约1.0～1.5m，安装前应认真清除锚索表面油污和铁锈。

（6）锚索在施工前进行锚杆抗拔基本实验，每层土内试验数量不少于3根。

结语：

综上，我国基坑支护设计技术水平要想不断提升，要不断提升相关人员自身专业素质。同时也要提高施工人员责任意识，这样才能保证我国高层建筑质量。加强建筑结构支护设计能够满足我国建筑发展需求，能提升促进我国建筑行业进步。

参考文献：

[1]张文峰.建筑工程深基坑施工中存在的问题及解决措施[J].黑龙江科技信息，2012（19）.

[2]蔡传茂.结合工程实例探析建筑工程深基坑[J].城市建设，2012（18）.

作者简介：

邓鹏，中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京。