节能改造工程基坑支护稳定性分析

刘明

摘 要：河北1号节能改造开发工程的基坑深度为7 .35m，为保证基坑开挖过程中边坡的稳定和安全，需要对基坑进行支护结构和降水系统的计算和选型。根据该工程的水文地质条件和周边建筑环境特征，确定基坑北侧采用1：0.7放坡，挂网C20细石混凝土喷护方案，东侧住宅处采用钢筋混凝土排桩支护结构形式，其他侧采用微型钢管桩复合土钉墙支护方案。降水采用管井降水，在基坑外缘呈封闭状布置。通过对基坑支护和降水方案针对性的计算分析，有效保障了施工质量和安全，节约了成本，达到了预期的效果。

关键词：基坑 支护结构 降水 稳定性分析

1.工程概况

拟建工程位于河北1号小区，地上28层，地下2层，桩基础，剪力墙结构。根据勘察报告，本场地稳定地下水埋深5.10米，地下水类型为潜水，综合渗透系数K=17.5m/d，根据当地多年地下水水位变化观测统计，地下水位的变化幅度约±1.5米。拟建工程东侧有2栋5层住宅，距离约4.6m，东北角有平房，北侧为已有基坑，西侧及南侧均为小区道路。为保证基坑施工时边坡的安全稳定，需对基坑边坡进行降水和支护结构计算分析。

2.基坑支护方案

根据有关规范确定本工程基坑侧壁安全等级确定为二级，支护结构设计是以自然地面标高为基准，支护结构设计的基坑深度7.35m。人工降水应使地下水位降至能够满足施工要求的深度，降低地下水位的基坑深度考虑局部集水坑深度。

根据本工程的特点并结合本地区工程施工经验，北侧热力站基础埋深和开挖基坑深度一致，相距2.0米，该部分垂直开挖，无需支护。北侧其余部分采用1：0.7放坡，挂网C20细石混凝土喷护。东侧住宅处采用排桩支护结构形式，其他侧各处均采用微型钢管桩复合土钉墙支护方案。

根据本工程的地质特点级施工要求，基坑开挖前要采取降水措施，可采用管井降水。不同位置的基坑支护结构形式和降水井点布置如图1所示。

3.基坑支护结构计算分析

根据前述确定的支护方案，在给定荷载（地面荷载按均布条形荷载30kPa考虑）情况下，进行支护结构计算分析。

钢管桩土钉墙复合支护计算

在基坑的南侧、西侧、东北侧均采用了钢管桩土钉墙复合支护方案，钢管桩直径159mm，桩长12米，桩间距根据位置不同分为1米和0.8米两种类型。

钢管桩土钉墙复合支护结构在设置时，先进行钢管桩施工，工程钻机成孔，钢管桩直径159mm，壁厚4mm。其中1断面区域钢管桩桩间距1000mm，桩数183根，2断面区域钢管桩桩间距800mm，桩数65根，注入水灰比1：0.45水泥浆，在桩顶设300*300mm冠梁，强度C25，钢管桩施工完毕后48小时，再进行下一步施工。

预应力锚索水平间距2.0米，梅花形布置，预应力锚索采用？15.2钢绞线，施加预应力在注浆5天后进行，施加预应力不低于100KN。1断面设置腰梁3道，2断面设置腰梁4道，采用18b槽钢。土钉孔径110mm，采用HRB335钢筋，孔内用水灰比为0.45的水泥浆常压注入。坡面喷射前将坡修平整，喷射混凝土护面厚80mm，配合比水泥：砂：碎石为1：2：2，并注意养护。坡面内置φ6.5@300×300的双向钢筋网，横纵向用φ12的通长钢筋连接，间距3米。土钉水平间距为1500mm，土方开挖分5步，每步开挖高度应与土钉设置高度及坡度一致，不能超挖及欠挖。土方开挖应与支护工程同步进行，当上一步锚索施工完毕并施加预应力满足要求后才能进行下一步土方开挖。基坑支护应有相应配套的测量变形观测基准点，从开挖前到施工结束应按有关规定进行沉降变形观测，并备有相应的应急措施。

4.基坑降水方案分析

根据本工程的地质特点级施工要求，基坑开挖前要采取降水措施，可采用管井降水。降水井布置在基坑外缘呈封闭状布置，共布置28眼，中间布置5眼观测井，井深15米，井径不小于600mm，选用无砂混凝土管，管材外径380mm，壁厚50mm，全断面透水。

4.1基坑内排水系统

雨季施工时在基坑坡脚处设置明排集水沟，在基坑拐角处设置集水井，根据水量大小安装排水泵，将其排放到坡顶集水池内。

4.2坡顶排水系统

坡顶沿降水井周遍設置4个带有沉淀池的集水池，降水井抽水、基坑内排水系统就近排放到临近的集水池内，经沉淀池沉淀澄清后按要求进行排放。

5.结语

通过对基坑支护结构和降水方案的计算分析，合理经济的确定了围护结构的类型。在基坑开挖期间，严格按照最终的计算书和设计要求进行施工。同时，加强施工期间边坡土体以及支护结构的沉降、位移、结构内力的观测，及时抽排地下水，保证支护方案有序有效实施。从监测结果来看，土钉墙及支护结构的变形均在控制范围内，边坡整体稳定，保证了基坑安全，达到了预期效果。

参考文献：

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