浅谈建筑基坑支护设计实践

　　摘要：随着经济和社会的快速发展，我国大多数城市先后进入了大规模的城市建设和旧城改造阶段。这个发展阶段的重要特征之一是带有地下室的高层建筑如雨后春笋般地耸立起来。本文主要探讨建筑基坑支护设计的实践。

　　关键词：建筑,基坑支护,设计

　　基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。基坑支护结构极限状态可分为以下两类：一类为承载能力极限状态，对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏;另一类为正常使用极限状态，对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能[1]。

　　1建筑深基坑的支护类型

　　现代大城市的高层建筑基坑具有深、大的特点，挖深一般在15-20m之间，宽度与长度达100m。基坑邻近多有建筑物、道路和管线，施工场地拥挤，在环境安全上又有很高要求，所以过去对基坑支护结构的选型比较单一，基本上均采用柱列式灌注桩挡墙或连续墙作为围护结构，当用明挖法施工时照例采用多道支承(多道内支撑或多道背拉锚杆)。

　　1.1钢板桩支护

　　钢板桩应用于建筑深基坑的支护。全国各地区虽然应用并不普遍，但它不失为一种施工简单、投资经济的支护方法，在上海软土地区过去应用较多，但由于钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大，因此对基坑支护深度达7m以上的软土地层，基坑支护不宜采用钢板桩支护，除非设置多层支撑或锚拉杆。但应考虑到地下室施工结束后钢板桩拔除时对周围地基土和地表土变形的影响。

　　1.2地下连续墙

　　地下连续墙在欧美国家称为“混凝土地下墙”或“泥浆墙”，它是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体。因此，在国内外的地下工程中得到广泛应用。并且随着技术的发展和施工方法及机械的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又可作为拟建主体结构的侧墙(此时在墙体内侧宜加筑钢筋混凝土衬套)。如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，地下连续墙可较好地控制软土地层的变形。连续墙在坚硬土体中开挖成槽会有较大困难，尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机具[2]。

　　1.3柱列式灌注桩排桩支护

　　柱列式间隔布置包括：桩与桩之间有一定的净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。为降低工程造价和施工方便，柱列式灌注桩作为挡土围护结构也有很好的刚度，但各桩之间的连系差，必须在桩顶浇筑较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠连结。为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间空隙流人(渗入)坑内，应同时在桩间或桩背采用高压注浆、设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。灌注桩施工较连续墙简便，可用机械钻孔或人工挖孔，成本低于连续墙，可以不用大型机械，又无打人桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害。

　　2深基坑支护结构设计程序

　　深基坑支护结构设计程序如下。

　　2.1搜集资料

　　设计前搜集下述资料。(1)建筑物设计图，主要是建筑总平面图，基础平、剖面图，地下结构平、剖面图，以及地下室施工对基坑工程要求。(2)工程勘察报告，包括工程地质勘察资料和水文地质勘察资料。(3)场地用地红线及基坑环境条件，包括基坑四周建(构)筑物、地下管线、道路等情况。

　　2.2确定围护体系形式

　　根据基坑开挖深度，地基土层条件，相邻建(构)筑物和地下管线情况确定围护体系形式，包括挡土体系和止水体系。一般可通过方案比较，选择合理的围护体系形式。

　　2.3对围护体系进行优化设计

　　围护体系形式确定后，需进行围护结构强度和变形计算，止水体系设计计算。在围护结构设计中要进行优化设计，例如内撑式围护结构内撑的平面布置形式，支撑设置高度的合理确定。在设计计算分析中要考虑施工过程中各种工况下的受力情况。

　　设计计算完成后，进行施工图设计，并提出基坑土方开挖顺序要求。

　　2.4监测方案设计

　　除围护结构和止水体系设计外，围护体系设计还应包括监测方案设计，还应提出应急措施。

　　2.5设计审查

　　将围护体系设计向专家组汇报，包括设计计算书和围护体系施工图，以及基坑土方开挖程序设计和监测方案。专家组提出评议和修改意见。听取专家组意见后进行修改，完善设计。最后将修改完善的设计图报管理部门审批后才能组织实施。

　　3建筑基坑支护设计实践

　　基坑工程是一个古老而具有时代特点的岩土工程课题，最早的时候可以通过放坡开挖和简易木桩来进行基坑的开挖。其中放坡开挖是一种无支护开挖，简单又经济，但只能在空旷地区或周围环境允许时才能采用;简易木桩开挖是指在基坑旁打上一圈木桩，来阻挡坑外的土体向坑内挤压，这是一种有支护体系保护下的基坑开挖。灌注桩施工简便，可用机械钻(冲)孔或人工挖孔，施工中不需要大型机械，且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害，对周围邻近建筑物、道路和地下管线影响危害比较少。具有一定的优越性，但缺点是桩的施工速度较慢，且场地泥冻处理较困难，工期长。排桩支护可分为悬臂式、内支撑式和锚固式。悬臂式排桩支护结构完全依靠嵌入土内的足够深度来围护其稳定性，故嵌入深度是关键，这种结构对于土的性质，荷载大小等非常敏感[3]。

　　基坑开挖后，就可以在基坑内进行基础的施工。我国改革开放后，国民经济持续高速增长，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑如雨后春笋般迅速发展，在高层建筑所受的荷载中，起控制作用的不是竖向荷载，而是水平荷载，也就是地震作用和风荷载，修建高层建筑必须保证其在水平荷载作用下的强度与稳定性，因此要求基础必须埋入地面一定深度，以满足嵌固要求。利用这一在地面以下的埋置深度，我们可建成地下室，用作蓄水池，配电房，车库等用途。建筑高度越高，其埋置深度也就越深，对基坑工程的要求也越高。在城市中心地带，建筑物稠密地区进行基坑开挖，往往不具备放坡开挖的条件，因为放坡开挖需要基坑平面以外有足够的空间供放坡之用，如果在此空间内存在邻近建筑物基础，地下管线，运输道路等，则不允许放坡，那么此时只能采用在支护结构保护下进行垂直开挖的施工方法。

　　结论

　　综上所述，对支护结构的要求是创造条件便于基坑土方的开挖，但在建筑物稠密地区更重要的是保护周围的环境，也就是保证基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。一般而言，对于基坑支护，当建筑修建完成后，它的使命就完成了。

　　参考文献

　　[1]于景杰，俞宾辉，栾焕强编著. 建筑地基基础设计计算实例[M]. 中国水利水电出版社,2008.11.

　　[2]蒋根谋主编. 建筑施工[M]. 中国铁道出版社,2005年08月第1版.

　　[3]孙加保，刘春峰主编. 建筑施工设计教程[M]. 化学工业出版社,2009.08.

《浅谈建筑基坑支护设计实践》

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