基坑支护设计及其软土加固方案探讨

莫鹏

（中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司 广西南宁 530000）

1 引言

从目前发展状况来看，随着国家城市化进程的加快，建筑行业的发展速度也在加快。高楼大厦越来越多，很多建筑带有一层或多层地下室。高层建筑基础埋置越来越深，基坑开挖深度越来越大。由于其涉及到的知识较多，具有综合性、系统性以及安全风险性的特征，需要对结构力学、土力学、地基处理、原位测试进行深入研究。加上基坑易受环境因素的影响，土质软弱且地下水位高，渗透系数变化大，所以对基坑支护的结构设计具有更高的要求。本文针对基坑支护的设计，加上对软土的加固方案，不断的完善深基坑工程设计方法，并在合理的设计和组织下进行地下施工，以期更好的促进基坑支护结构设计的完整性。

2 深基坑支护结构设计的主要内容

2.1 设计依据

深基坑支护结构的设计需要一定的参考依据，具体包括了：建筑相关资料、设计规范标准、周边环境条件、水文地质条件等。

建筑相关资料主要有建筑物基础平面布置图、结构平面图等。设计规范标准要适应工程，如果已经更新要及时更换。周边环境条件包括基坑周边的建筑物、管线、水系、交通状况等。水文地质条件具体包括地形地貌、岩土结构性质、含水层、含水量、地下水渗透系数等。

2.2 设计图纸

深基坑支护结构设计图纸具体应该包括支护结构设计的方案说明、支护结构设计总平面图、分段设计剖面图、局部支护结构立面图、基坑开挖工况剖面图、降水井平面布置图、观测井平面布置图、观测点平面布置图、配筋图等。其中最为关键的是分段设计剖面图，在设计图中应该标出所剖的断面的标高、管线、支撑构件、支护结构、放坡、排水沟等的布置情况。

2.3 设计计算

在设计深基坑支护结构时需要计算的内容十分复杂，包括了：支护结构的强度、稳定和变形计算；受压、受弯、受剪承载力计算；支护结构嵌固深度计算；构件位移计算；构件截面尺寸、配筋计算；截面承载力计算等。支撑体系计算这些计算结果决定了支护结构设计的具体方式。

3 工程概况

本项目位于广西省南宁市。总用地面积为38535m2，拟建东方儿童文化成长乐园，楼高5层，设2层地下室，为框架剪力墙结构。

场地原始地面为冲积洼地，场地地面高程为27.25～31.01m。经现场调查及甲方提供资料，场地东侧有1条光缆通过。场地及其附近未见活动性断裂构造通过，未见全新活动断裂构造活动迹象，工程建设对周边环境影响和诱发其它不良地质作用的可能性较小，为可进行工程建设的一般场地。本项目设2层地下室，基坑开挖深度为8.30～8.80m。本基坑按一般临时支护结构设计，支护工程完成后正常使用时间为12个月。靠近军用光缆及东侧道路一侧，基坑安全等级为一级，侧壁重要性系数为1.1；其余坡段基坑安全等级为二级，侧壁重要性系数为1.0。严禁未做保护进行超挖。

4 基坑支护工程勘察

要想做好基坑支护工程，首先要做的就是对工程的施工区域的地质、周围环境以及地下结构进行提前勘察。结合实际情况，再根据具体的要求与现有的施工条件制定出一套系统的、有效的施工模式。

4.1 周围环境勘察

首先需要对周围较近的建筑物进行调查，包括基坑边线到周围建筑物的距离；周围建筑物层数和高度、上部结构形式和现状、基础结构类型以及是否深埋，存在的裂隙、倾斜、使用不正常情况和有无桩基。结果显示：基坑北侧约12m外为板房，25m外为大道；南侧约1.00m处为军用光缆，光缆埋设于绝对标高27.80m处，12m外为公路；西侧为正在施工的高层住宅楼亦设两层地下室，基坑底部标高相同，东侧为17-03地块，尚未施工，设一层地下室，两地块间有一宽约12道路。

4.2 水文地质条件

该场地地下水类型属第四系土层中的孔隙水及石灰岩中的岩溶水。地下水受大气降雨补给，地下水位随季节性变化，现场地局部低洼积水，施工期间测得地下水位埋深约0.00～2.00m。场地内中粗砂层属强透水层，其余岩土属弱透水层。

5 基坑支护的施工

5.1 基坑支护的基本要求

①基坑支护工程施工前应由施工单位编制施工组织设计；②基坑支护的各项措施和工序，必须与基坑土方开挖相互配合。基坑开挖应分段分层进行，每段长度宜为15～30m；③基坑开挖前，应完成地面排水系统，坡顶地面应进行硬化处理。基坑开挖中，要保持地面排水系统的完善，不得让地面水流入基坑；④基坑开挖到设计深度后要作好护脚和基坑底面的排水沟、集水井。集水井内的积水要及时排除；⑤坑顶5m范围内堆载不超过10kN/m2，也不得行驶重型机动车，确保基坑的稳定性；⑥施工中要注意层、段衔接，保证结构连续整体性；⑦基坑截水及支护工程全部完成后，要进行全面性检查。如发现缺陷或薄弱环节，应采取补救措施。由于突发原因致使坑壁变形过大并无法稳定时，应在坑底迅速回填土方高度在2m以上，再进行加固处理，保证坑壁的稳定；⑧本说明未尽事宜应按有关规范或规程执行。

5.2 基坑支护设计的设计原则

①基坑侧壁安全等级分为一级和二级；②符合场地条件、基坑设计由足够的安全性，施工工艺简便，基坑开挖对周边环境的影响达到规范规定要求并降到最低的要求；③坡底距地下室边线不小于1.5m；④支护结构应避开周边的管线，锚杆施工时应避开周边建筑物的基础及光缆线；⑤本基坑设计方案中的±0.00相当于绝对标高33.15m，基坑底部绝对标高为22.20m。

5.3 施工的技术要求

施工应按施工组织制定的方案和工序进行，合理安排土方开挖、支护和设置排水系统等工序并使之密切配合，确保连续快速安全施工。明确支护结构参数：

（1）钻孔灌注桩：桩径为1000mm，桩身主筋采用18φ20及16φ22，加强筋采用φ16@2000，螺旋箍筋采用φ8@200，桩身混凝土强度等级为C25。

（2）水泥土搅拌桩：桩径为500mm，桩间距为350mm，水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥。

（3）预应力锚索：采用3×7φ5钢绞线，强度等级1860MPa，成孔直径土层不小于150mm，岩层不小于110mm。

（4）钢花管：D=48δ3.0焊接钢管。

（5）挂钢筋网喷面：挂 φ8@200×200、φ6@250×250 喷射 C20细石混凝土80厚。

其次，严格按照施工程序进行施工：

（1）设置坡顶排水系统；

（2）按设计要求开挖工作面，进行桩施工及修整边坡，埋设喷射混凝土厚度控制标志；

（3）进行锚索、钢筋锚杆、挂网等；

（4）绑扎钢筋网（钢丝网），喷射混凝土；

（5）设置坡面和坡脚的排水系统。

5.4 完善基坑监测工作

首先，需要做好基坑及周边监测准备工作，由于本基坑靠近光缆一侧安全等级为一级，其余支护区段安全等级为二级。根据基坑开挖范围和开挖深度，应对基坑本身及周围环境的位移、沉降等多项内容进行监测。

基坑及周边建筑物的监测必须选择有资质的第三方单位进行，施工单位应与监测单位密切配合，做好监测元件的安放及保护工作。为此，在进场施工前做好以下三个方面的准备工作：①对周围原有的建筑物进行仔细调查、检测和技术鉴定，并做好记录、拍照、录象等工作，为施工过程中监测抢险及可能产生的纠纷提供必要的依据；②详细了解周围地下管线的情况，并做好记录；③在周边建筑物、路面设置沉降及变形观测点；④地下水位的监测宜通过孔内设置水位管，采用水位计进行量测。监测工作包含监测项目、监测方法、精度要求及测点布置。监测的主要项目有基坑顶面的沉降量和水平位移、基坑支护桩桩顶位移、周边道路沉降、地下水位监测以及地下管线监测点。

6 结束语

城市建设快速发展，楼层越来越高，地下室面积越来越大，基坑的开挖也随之越来越深。作为建筑工程的基础，基坑的施工关系到整栋建筑的质量。在开挖基坑时必须做好支护措施，采用支撑结构来保证基坑施工的稳定与安全。由于软土地区的地质条件与其他地区相比，地质条件比较复杂，加上土质较软且疏松，这对基坑支护的设计工作造成了很多的困扰。所以在实际的施工过程中，需要做到结合实际情况，再制定一套科学合理可行的基坑支护设计方案。

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