基坑支护工程设计施工及经济性分析——济南艺术学校地下车库为例

◎ 山东建工集团 刘峰

一、前言

随着我国经济建设步伐的加快，对基建工程都提出了更高的要术。因此基坑边坡开挖向大面积大规模发展，不可避免相应的对地基承载能力的要求越来越高，基础的埋置越来越深，使深基坑及其支护技术变得越发重要。大量工程实践促进了工程技术的发展进步和工程管理水平的提高，本着能够指导工程实践及将成果实用化的目的，采用科学的理论分析方法，边坡的合理设计和施工过程控制，不仅可以避免不必要的工程事故，而且还能降低工程造价并且保证合理的施工工期。

二、工程概况

（一）工程基本概况

拟建济南艺术学校地下车库基坑位于济南市舜耕路南段东路，山东省社会科学院以南，金鸡岭西麓，基坑东西宽约85米，南北长约145米，基坑呈矩形。根据建设单位要求及介绍，结合场区地形地貌，本次基坑挖深约2.5m-6.8m。

（二）基坑周边环境状况

拟建基坑周边环境条件如下：其北部有一已建围墙，距离基坑开挖顶边线最近距离约1.0m，院墙外为人行通道，基坑东部为开阔场地，东北部存在一填土堆，土堆底边线距离基坑顶边线距离约9.0m，土堆高度约10.0m，东侧南部为一建设中楼房， 其基础边线距离基坑底边线约9.0m， 基坑南侧为场区施工临时道路，需行走车辆，距离基坑顶边线最近为3.5m，基坑西侧为施工单位临时办公及生活用地。

（三） 工程地质及水文地质条件

1、工程地质条件

根据勘察报告，结合现场开挖情况。场区地层详述如下：

①层杂填土：杂色，松散，稍湿，主要成分为粘性土混建筑垃圾。场区普遍分布，本场区厚度0.5-1.0m。

②层黄土：棕黄色，硬塑，稍湿。含铁锰氧化物、零星姜石，植物根，白色钙质条纹，具虫孔。厚度0.20～3.30m。

③层粉质粘土：棕黄色，硬塑，湿，含铁锰氧化物、零星姜石，局部粘粒含量较高，近粘土。干强度和韧性高。局部夹碎石土透镜体，场区分布较普遍，厚度1.70～8.90m。

④层中风化石灰岩：青灰色微晶结构，块状构造。

2、水文地质条件

场区地下水埋深较深，在勘察深度范围内，未见地下水。

三、工程设计与施工问题分析

（一）可采用的处理措施

1.在条件许可前提下，放坡是最节约的方法。

2.在不能按实际情况进行放坡的情况下 ，这时大部分采用边坡土护面的方式，即用细石砼或1∶2水泥砂浆护面80～100厚，内配 φ8@150双向钢筋网， 采用这种方法也还是非常节省的。目前在有些地区也仅仅 80～100元/m2。这种方法的成功与否在于土体本身是否稳定，尤为关键的一点是土体内是否富含水，直接渗入土后造成基坑两面边坡大面积崩塌。

3.模板支撑的方法 ：条形基槽经常采用模板支撑土体方式来临时稳定边坡，通常是边坡土面用模板支撑、再用方条成方形交叉、支点用顶杆互相支撑;防水措施则为用彩条布盖住土体。大型基坑边坡采用传递对顶支撑方式比较少，通常采用在基坑边坡底打入角钢、槽钢、工字钢的方法来支撑模板，从而支撑土体。这种方法相对来说也还是比较经济的。在大型基坑的实际应用中采用并不很多，只在小面积或局部边坡支护的情况下得到较多的采用。

4.土钉喷锚结构的方法 ：近几年来，在大型基坑中采用较多的是土钉喷锚结构。土钉喷锚结构本身也分两种情况。

①第一种情况：型钢锚固与护面结合方法为在单纯护面结构基础上，增加在保护土体内打入115～215m长＜20钢筋或角钢等作为锚筋。锚筋呈梅花形布置，锚筋外露端头与护面内的钢筋网连接，使护面的细石砼结构有一个向内拉的呈梅花状分布的水平力，从而稳固边坡。这种情况下造价相比护面高一点，需要增加向土体内打入钢筋 (型钢)的材料和机械台班费及连接费，因而一般也能为各方所接受。

②还有一种方法是将设置的锚筋改为锚杆方式，即采用钻孔的方式向土体内钻出一定长度 (10～30m)的孔，清孔干净后放入φ20mm～φ25mm钢筋再灌入水泥浆结土体形成锚杆方式。从造价上看，目前某市市场价为 300～350元/m2，是比较高的。但因其解决了基坑以上土体边坡稳定的根本性问题，故在重要的边坡以及城市中心项目，得到越来越多的广泛使用。

5.挡土桩形式与片石(毛石砼)砌挡土墙形式的方法 ：在技术上，挡土桩一般为人工挖孔桩，直径800～1000mm。由于为悬挑式，开挖深度一般为基坑深度的2倍，以保证一定的锚固深度，净间距一般为500～1000mm，桩顶设有压顶连续梁将各挡土桩连成一体。这样计算，一般每根挡土桩造价会达 到4000～8000元。

（二）设计施工及预算分析

根据施工现场实际情况现综合分析如下：

1.基坑北侧：有围墙距离开挖顶边线最近1米，院墙外为人行道。经检阅相邻地下管线，有供暖、天然气、供水等市政管道，为保障基坑稳定且降低造价采用1∶0.1放坡开挖设置锚杆结合喷射混凝土护面进行支护；共设置1道全长粘结型锚杆，锚杆施工角度60度，上部设置腰梁形成一体以增加面层及锚杆的整体性。锚杆施工角度不会对相邻预埋市政管道造成破坏且保证了边坡稳定性。加设腰梁是提高安全稳定系数，即使相邻道路有运输货物车辆经过也不会对边坡造成影响。

2.基坑东侧：结合地质情况本部分两个支护单元。东侧北部基坑最大挖深6.8m。基坑顶边线距离东侧填土堆距离约9.0m， 开挖深度范围内未见基岩，应采用采用1∶0.2放坡开挖设置锚杆结合喷射混凝土护面进行支护。东侧南部本支护单元基坑最大挖深6.8m。基坑顶边线距离建设中楼房基础边线距离约9.0m， 开挖深度范围内基岩埋深约3.0m，因此可采用1∶0.2放坡开挖设置锚杆结合喷射混凝土护面进行支护；共设置4道全长粘结型锚杆，这样既可保障基坑的稳定性，又可降低工程造价。

3.基坑南侧：本支护单元挖深2.0-5.0m，因基坑外围较为开阔，故可采用1∶0.3放坡结合喷射混凝土护面进行支护，不用使用粘结型锚杆。

4.基坑西侧：作为施工现场使用，施工单位临时办公及生活用地、材料堆场及加工场地。经与业主沟通，将现有杂土下挖2米外运，车库工程完成后回填种植土作绿化带。下挖后距离槽底高程约1.8米，采用1∶0.3放坡结合喷射混凝土护面进行支护，不用使用粘结型锚杆。

5.排水措施：

①喷射混凝土面层上在现地面下2.0m、5.0m设置泄水孔，泄水孔孔径不小于50，水平间距不大于2.5m，竖向间距不大于3m。

②在基坑开挖顶边线外扩1.5m的地表进行混凝土硬化以形成地表防渗层，确保基坑周边的地表水不下渗。

③在基坑底部设置排水沟，排水沟宽300mm，深400mm，基坑角点处设置集水坑及时将排水沟的水排出基坑，基坑坡面设置泄水孔，及时将坡体内的上部渗水排出坡体。

④在地表水的流向的上游处（基坑东侧）距离基坑开挖顶边线3m以外设置场区挡水墙，挡水墙高度不小于300mm，确保场区地表水不流经基坑。

四、结语

通过以上分析我们可以看到：比选基坑支护方案时，在保证安全性和施工方便的条件下，以造价分析为依据最终确定较为经济的基坑支护方案，也是一种很好思路，能达到节约资金目的。通过设计、施工、预算相结合的分析，将工程实践经验与数据相结合，从整体上把握工程，这对于降低工程造价，避免了不必要的工程损失，具有重要意义。