谈基坑支护方案选型在某工程中的应用

都 智 刚

(山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030002)



·岩土工程·地基基础·

谈基坑支护方案选型在某工程中的应用

都 智 刚

(山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030002)

介绍了基坑工程方案选型的基本原则，并结合太原市龙城壹号基坑工程实例，从支护结构、水平支撑体系、止水帷幕、降水方案等方面，阐述了基坑工程方案比选时应注意的问题和选择依据，在确保基坑安全性的基础上，达到了节约成本、减少工期的目标。

基坑，支护结构，止水帷幕，水平支撑体系

1 概述

随着基础建设的发展，城市空间日益紧张，建筑空间愈发向纵深延续，超大、超深基坑也越来越多。随之而来的基坑安全问题也成为建筑行业日渐凸显的一个重点环节。建设部2009年87号文对危险性较大的分部分项工程尤其是超过一定规模的危险性较大的分部分项工程的安全管理做出了相关规定，开挖深度超过5 m(含5 m)或开挖深度虽未超过5 m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程，均应编制专项方案并组织召开专家论证会进行论证。专家论证的主要内容有：专项方案内容是否完整、可行；专项方案计算书和验算依据是否符合有关标准规范；安全施工的基本条件是否满足现场实际情况。

基坑支护设计要确保安全，就必须充分考虑到影响基坑的各种因素。这里不只是基坑本身的开挖参数和水文地质情况，同时还包含了周边环境、施工荷载、临近工程的支护和降水对本工程的影响以及道路和场地对施工工艺和机械的要求等等。这就要求一个好的基坑支护方案应同时具备安全可靠性、经济合理性以及施工便利性和工期保证性等诸多要素。在确保安全的前提下，尽量为建设单位节省每一个铜板，同时也要考虑到施工单位的实际执行能力。

因此，基坑工程的设计方案编制，不是简单地抄录参数后进行计算，然后不断调整直至安全系数满足要求，而是首先应该进行缜密的支护结构选型，从满足本工程适用条件的多种支护结构形式中，遴选出安全可行、经济合理、满足施工要求的最佳方案。下面介绍一个工程实例。

2 工程概况

2.1 基本情况

太原市龙城壹号项目位于太原市龙城大街以北，长治路以西，山西大医院以东。占地面积约为78 000 m2，总建筑面积361 254 m2，总投资138 424万元。设2层地下室，±0.000=778.800 m，基底标高767.10(北)/ 767.30(东、西)/ 766.60(南)/ 766.20(西南角)。基坑深度8.74 m～11.43 m。根据地质条件及水文信息，拟建场地基坑支护安全等级为一级，环境保护等级为二级，安全有限期为一年。

2.2 周围环境概况

基坑北侧为已建龙城北街，路宽30 m。该侧地下室距离用地红线8.5 m，距离龙城北街边约8.5 m；基坑东侧为规划许坦渠及已建长治路，路宽61 m；基坑西侧为已建北三号路，路宽30 m。该侧地下室距离用地红线9.0 m；基坑南侧为龙城大街。该侧地下室距离用地红线15.2 m。

2.3 工程水文地质情况

本工程地质条件以杂填土、粉土和砂土为主，地下水稳定水位埋深在5.1 m～10.3 m，具体见图1。

3 支护结构及降水选型

3.1 支护结构选型

根据本工程实际情况，结合地区经验，主要有以下几种支护结构可供选择：

1)桩锚支护体系；

2)SMW工法桩；

3)土钉墙支护；

4)地下连续墙。

由于场地限制，本工程不宜采用简单放坡开挖，必须采取必要的支护措施。在上述几种支护结构中，地下连续墙因其造价过高而不予考虑，而土钉墙则因其安全系数低、变形较大而被放弃。另外两种支护结构中，桩锚支护体系具有安全性较高、支护体系变形较小且施工工艺成熟、本地区经验丰富等优点，但支护费用略高(见图2)；SMW工法桩则具有先进性强、绿色环保、施工速度快、工期短、型钢可回收以较大程度节省投资等诸多优点(见图3)，在方案比选论证会上得到与会专家及建设单位的一致认可。经测算，桩锚支护体系的总造价预算达到1 680万元，SMW工法桩的预算则为1 474万元。因此，SMW工法桩被初步确定为本工程拟定的支护结构。

但是，SMW工法也存在一个显而易见的缺点，就是H型钢的租赁回收费用受基坑工程和主体地下结构工程的工期影响较大，一旦在基坑施工至±0.000并具备回填条件之前耽误了工期，则成本将大大增加。建设单位经反复论证，认为本工程存在周边情况复杂、基坑规模较大、施工分包单位较多、施工期恰逢雨季受季节不可抗力影响等可能导致施工工期超出预期的诸多因素，同时SMW工法在本地区经验较少，受地质条件、施工和监督经验缺乏影响，施工质量不易控制。最终因基坑工程的总工期不确定因素较多，本工程放弃了SMW工法桩这种支护结构形式，而采用可确保安全和工期且施工质量易监督控制的桩锚支护体系。

同时，又仔细分析了本工程水文地质情况。由于地下水位在-5 m以下，则止水帷幕的桩顶标高可放在-5 m的位置。本着经济合理的原则，自然地面下5 m范围土体采用土钉墙支护，可在保证安全的前提下进一步为建设单位节约成本。

3.2 水平支撑体系选型

水平支撑体系主要有锚杆(预应力锚索)和内支撑等形式。其中预应力锚索具有施工速度快、质量易控制、便于基坑土方开挖等优点，在本地区有着广泛的应用。从经济合理和利于施工的原则考虑，本工程拟采用预应力锚索作为水平支撑体系。

不过锚索支撑虽利于本基坑施工，但因其长度较大，对周边建筑和道路将不可避免的造成影响。为降低对周边环境的影响，本工程经反复设计验算，最终采用了扩大头式锚索。与普通锚索相比，扩大头锚索与土体作用面积大，锚固力强，且缩短了锚索长度，对基坑外建(构)筑物影响相对更小。

3.3 止水帷幕选型

根据本工程水文地质情况和本地区的施工经验，常见的止水帷幕形式主要有普通单轴水泥土搅拌桩咬合、三轴搅拌桩、高压旋喷桩等。

其中普通单轴水泥土搅拌桩施工工艺成熟，价格也相对便宜，但用于止水帷幕的可靠性较低。尤其是在深基坑中应用，近年来漏水事件频出，导致流沙并严重威胁基坑安全。而三轴搅拌桩因其施工效率高、工期短、适用范围广、成桩质量高、止水效果好等优点已日益成为需要降水的深基坑工程止水帷幕首选。本工程因地处市区、临近多条主要道路，为保证止水效果，确保基坑降水对周边环境影响降到最低，选择了三轴搅拌桩作为止水帷幕。

高压旋喷桩造价较高，但其适用范围广，止水效果也优于普通水泥土搅拌桩，在一些特殊地质条件下有很好的效果。本工程基坑西侧局部受场地条件限制，无法施工三轴搅拌桩帷幕。此部位遂变更为2排高压旋喷桩φ600@400，其中一排在灌注桩间插打，完美解决此特殊部位的止水问题。

3.4 降水方案选型

本地区施工成熟、应用范围广的降水形式主要有轻型井点降水和管井降水。本工程的主要含水层为砂层，且降深较大，采用管井降水方案降水范围大，成井数量少，后期降水费用低，在保证降水效果好的前提下还能最大程度节约成本。因此，管井降水是本基坑方案最容易确定的方案。

另外，本工程井管采用325 mm螺旋钢管，进一步减少了管井数量，并增强了管井强度，土方开挖更为便捷，保证了地基基础施工的顺利进行。

4 结语

本工程设计方案充分考虑了基坑自身及周边情况，通过对支护结构、支撑体系、止水帷幕、降水等各个环节的认真分析，多角度比对，体现了确保安全的前提下尽量节约成本并方便施工、节省工期的设计理念。该工程现已顺利竣工，各项基坑监测指标均符合规范安全要求。

在基坑工程设计中，设计人员应谨记确保安全、节约成本、施工便捷、缩短工期等多要素并行考虑，做到该花的钱不能省、不用花的钱不浪费。设计不是简单的计算，首要的方案选型才是重中之重。根据每个工程的不同特点，可采取多种结构相结合的方案，最大程度优化设计。

Discussion on the application of foundation pit support scheme selection in a engineering

Du Zhigang

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Corporation,Taiyuan030002,China)

This paper introduced the basic principle of foundation pit engineering scheme selection, and combining with the foundation pit engineering example of Taiyuan Longchengyihao, from the support structure, horizontal support system, waterproof curtain, dewatering scheme and other aspects, elaborated the matter needing attention and selection basis of foundation pit engineering scheme selection, in order to gain the target of saving the costs, reducing the construction period based on ensuring the safety of foundation pit.

foundation pit, support structure, waterproof curtain, horizontal support system

1009-6825(2016)32-0067-02

2016-09-03

都智刚(1978- )，男，高级工程师

TU463

A