某高层住宅深基坑支护设计分析

　　摘要：基坑支护的设计与施工是近年来在我国逐步发展起来的一项新技术。本文通过对某高层建筑深基坑支护体系方案的设计进行了研究分析，根据现场地质条件，选择了合适的支护方案，保证了基坑的稳定，为高层建筑基坑支护的设计实践提供参考。

　　关键词：基坑支护，设计，施工，监测

　　高层建筑基坑开挖时，由于受建设场地的限制，大都需要人工支护基坑。目前，城市建设的发展越来越重视地下空闻的开发和利用，高层建筑地下结构越来越深，坡度越来越陡，给支护技术提出了越来越高的要求[1~3]。

　　支护形式的选取直接影响到基坑开挖的施工安全、工程进度及造价。工程界常根据不同的工程地质条件来确定不同的支护方案。基坑支护设计和旋工应综合考虑工程地质和水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境及其对应基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载、施工季节等因素的影响，做到合理设计、精心施工和严格监控[4、5]。本文重点介绍了某高层建筑基坑支护设计、施工技术，以期为高层建筑深基坑支护的设计、施工提供参考。

　　1工程概况

　　某市高层建筑工程位于繁华路段交汇处，地貌单元属山前河冲积阶地。建筑物共3栋，地上28层～30层，设有1层地下室，基坑开挖深度为 6.3m~6.8m。主楼采用框架剪力墙结构，占地面积约12658m2。本次基坑支护长度为386m。场地地基土在钻探范围内揭露的地层主要为人工填土 ①、第四系冲洪积黏土②、第四系残积砾质黏土③，全风化花岗岩④，强风化花岗岩⑤及中风化花岗岩⑥。

　　根据勘察报告，本次基坑支护设计时有关地层的工程特性指标见表l。

　　表1各土层主要物理力学性质指标表

　　

　　根据岩土工程勘察报告，场地地下水属潜水，根据其赋存方式分为：一是第四系土层孔隙潜水，主要赋存的地层为人工填土层、黏土层及砾质黏土层，均与大气降水和地表水联系密切;二是基岩裂隙潜水，其分布与岩石裂隙发育程度有关，具明显的各向异性，属非均质渗流场。该场地地下水的补给主要是大气降水及地下水侧向径流，根据勘察结果，地下水位埋深介于1.8m~4.7m之间。

　　2基坑支护系统设计及计算

　　基坑南侧紧临繁华马路，沿路侧有大量的市政管线通过，北侧有高为25层的住宅楼，东侧有13层大型酒店，西侧为道路，根据本基坑的实际情况和有关技术规程、规范的要求，西面采用1:0.75放坡，坡面采用水泥砂浆抹面：南面采用搅拌桩止水帷幕;东面及北面采用放坡及土钉墙、锚杆网格梁支护，坡面采用挂网喷射混凝土。

　　2.1西面放坡设计

　　根据基坑设计规范，对深度大于5M的土质边坡，宜设置分级过渡平台，各级过渡平台的宽度宜为1.0～1.5M。岩石边坡过渡平台的宽度不应小于0.5M。本基坑的放坡设计的相关参数见表2，表3所示。

　　表2放坡信息

　　

　　采用瑞典条分法、总应力法，条分法中的土条宽度取1m。

　　表3天然放坡计算结果

　　

　　2.2南面帷幕设计

　　采用水泥搅拌桩，桩径600mm，搭接200mm，深度控制标准按进入全风化花岗岩lm或进入强风化0.5m。

　　2.3基坑东、北面土钉墙支护，混凝土喷射

　　基本参数：基坑深度6.8m，基坑内地下水深度6.8m，基坑外地下水深度2.5m，土钉荷载分项系数1.25，土钉抗拉力分项系数l-3，整体滑动分项系数1.3。土钉道数见表4，内部稳定设计见表5，土钉选筋计算结果见表6。

　　表4土钉道数

　　

　　表5内部稳定设计计算结果

　　

　　表5土钉选筋计算结果

　　

　　喷射混凝土面层计算参数：厚度100mm，混凝土强度等级C20，水平配筋φ8mm@200mm,竖向配筋φ8mm@200mm。配筋计算αs=15，荷载分项系数1.2。

　　外部稳定计算结果：重力：876kN，重心坐标：(5.0，3.915);超载：200kN;超载作用点X坐标：5.0m。土压力：-247kPa;土压力作用点y坐标：2.312m;基底平均压力设计值101.2kPa<300.0kPa;基底边缘最大压力设计值 107.2kPa<1.2×300.0kPa;抗滑安全系数：1.377>1.300;抗倾覆安全系数：1.607>1.600。

　　3支护设计方案

　　基坑支护，通过上述计算结果，根据不同地段分别采取不同支护方案：①对于基坑东侧，采用3排土钉，土钉长度分别为10.9m、7.27m、 2.93m，采用φ25mmII级钢筋。士钉水平间距1.4m，垂直间距1.4m，第一排距离基坑顶部为1.5m。按梅花形布置。根据现场挖掘情况、基坑土质情况钉问距与深度参数可适当调整。②对于基坑北侧为永久边坡，采用5排土钉，土钉长度分别为8.46m、8.23m、6.24m、5.67m、 4.32m，采用φ25mmII级钢筋。土钉水平间距1.4m，垂直间距1.4m，土钉与混凝土网格梁连接，③对坡面做土钉钢筋网喷浆防护，上铺φ8mm@200mm×200mm钢筋网，表面喷C20碎石混凝土，平均厚度10cm。

　　4施工方案

　　1)开挖工作面：基坑使用机械开挖，开挖面应辅以人工修理平整，然后由甲方设置控制点放土钉孔位线，并由技术员复测后才能施工成孔。2)钻孔及注浆技术：土钉采用XY-1型工程钻机成孔，成孔直径110mm，成孔时技术人员应控制成孔角度、孔径和孔深。成孔后，应将孔内的浮土清除。然后插入φ25mm 土钉钢筋。为确保钢筋置中，在主筋上每隔2m焊接一个托架，然后放入指定的孔中，待一批土钉的主筋都放入后，用注浆泵统一注浆。素水泥浆的水灰比为 0.45，水泥为普通硅酸盐水泥。为保证浆体与周围土体紧密结合，注浆采用软塑料管从孔底注浆，注满为止，每孔至少在注浆后再补浆1次~2次，尤其在素填土层中施工时补浆尤为重要。[!--empirenews.page--]

　　3)披挂坡面结构：在水泥浆达到设计强度后，即可施工工作面结构，将已作好的钢筋网(φ8mm@200mm×200mm钢筋网)披挂在坡面上，钢筋网面层距坡面50mm，然后与土钉焊接在一起，并将面向壁钢筋网与横向联系钢筋点焊在一起，最后喷射混凝土。混凝土骨料采用粗砂和圆砾，水泥用425号普通硅酸盐水泥，砂砾直径为4mm~6mm。按试验结果水泥：圆砾：粗砂的配比关系为l：2：2。

　　4)基坑开挖：由于本工程采用了土钉支护方式，这就要求在挖土时紧密配合土钉施工，每次开挖深度应和土钉垂直间距相匹配。土钉墙施工与基坑开挖可交替进行。开挖共分4层进行，前4层开挖深度均为1.80m，第4层开挖至坑底设计标高。

　　5)排水措施：施工中如发现基坑壁渗水，应对渗水部位设排水孔，将水汇集于坡底排水沟内用水泵将水排出坑外。

　　5基坑开挖现场监测

　　基坑开挖现场监测是指在基坑开挖及地下室施工过程中，对基坑岩土性能、支护结构变位和周围环境条件的变化，进行各种观测及分析工作，并将观测结果及时反馈，以指导设计和施工[6]。其中包括基坑内外水位监测、支护系统变形监测、边坡岩土体变形及稳定性监测以及基坑周边环境监测等。

　　5.1监测项目

　　根据规范要求和现场具体情况，编制相应的监测方案对以下项目进行监测：

　　1)边坡与支护土体的侧向位移测量;

　　2)基坑渗水、漏水和基坑内外的地下水位变化的测量;

　　3)基坑邻近地面和马路裂隙的观测。

　　5.2监测方案

　　监测点的设置必须满足监控要求，基坑变形的最大位移在坡项，故本工程根据实际情况在基坑四周坡顶重要部位设置20处监测点，基坑每边各3个，平均间距20m左右。另外在变形影响范围之外布设基准点3个，工作点2个。

　　从观测数据来看，该基坑的变形、沉降量以及变形沉降规律反映清晰，各点变形和沉降均匀且量小，各点变形和沉降相对不明显。由于基坑周围无荷载增加，各点沉降量无明显增大，施工结束后比较稳定。本次变形和沉降观测历时100d，基坑经历了各种气候条件影响，从基坑整体变形、沉降、最大沉降量及沉降速率来看，基坑稳定。平均速率最大为0.04mm/d，远远小于规范中规定的0.3mm/d。

　　6结语

　　此高层建筑基坑支护在基坑开挖直至地下室施工的整个过程中状况良好，目前，此基坑已回填完毕。综上所述，可得出如下结论。

　　(1)土钉支护是以较密排列的插筋作为土体主要补强手段，通过的插筋与土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成补强复合土体，达到稳定边坡的目的。在同一个基坑中按现场实际地质条件选择合适的支护方案对工程建设是相当重要的。

　　(2)地下工程由于众多不确定因素的存在，使得施工监控显得尤为重要。通过施工监控指导施工，通过监控数据及时发现施工过程中的一些问题，并及时予以解决，从而保证施工安全和施工质量。

　　参考文献：

　　[1]杨茜,张明聚,陈建国.复合土钉支护作用机理研究[J].地下空间与工程学报.2005,1(3):409-412.

　　[2]王志新,卜晓翠.深基坑支护的设计与施工[J].山西建筑.2007,33(9):112-113.

　　[3]徐杨青.深基坑工程设计的优化原理与途径[J].岩石力学与工程学报.2001,20(2):248-251.

　　[5]朱新勇,周石喜.软土基坑开挖与支护施工技术[J].山西建筑.2008,34(4):151-152.

　　[6]朱彦鹏,李忠.深基坑土钉支护稳定性分析方法的改进及软件开发[J].岩土工程学报.2005,27(8):939-943.

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