超大型深基坑围护设计及施工

陈磊

摘 要：本文笔者根据自身的实际工作经历，结合工程实例对超大型深基坑围护设计及施工进行了分析和讨论。主要阐明了大型深基坑围护设计方案和在施工中的实际应用。

关键词：超大型深基坑；围护设计；施工

现代诸多工程项目施工建设中都会涉及超大型深基坑围护的设计，一般来说，不同的工程项目由于地质、地形等特点各不相同，在基坑围护设计要求上也大相径庭，因此，在实际开展围护设计工作的时候必须考虑到工程项目的实际情况，并遵循相关规范要求，一旦设计方案确定之后，就必须严格按照方案进行施工，这样才能确保项目施工质量。

一、工程实例简介

某工程项目的占地总面积为33万平方米，共包括2层，其中地下室的面积为9千平方米，地上结构包括多个建筑单体。该建筑属于商业性质的建筑群，具有餐饮、娱乐、办公等多重功能。地下建筑结构主要有两层，负一层的层高为6米，负二层的层高为4米，基础埋深为11米，部分地方的深坑大约在12.9米左右，基坑开挖面积初步确定为286米×160米。本工程裙房采用的是框架结构，主楼则为框剪结构，框架柱之间的距离约为8100米×8400米，主楼地下室的底板厚度约为1500毫米，裙房地下室的底板厚度约为800毫米，地下室逆作区的顶板厚度为300毫米，其它顶板的厚度则为250毫米。本工程的基坑土层主要包括粉质粘土夹粘质粉土、粉质粘土、淤泥质黏土、粉砂夹砂质粉土、砂质粉土夹淤泥质黏土、填土等，各土层的厚度各不相同。

二、基坑特点分析

（一）周边环境特点

从施工场地的实地勘察资料可知，该项目在基坑开挖范围内没有会产生影响的建筑物，但在周边的一些道路下铺设有各种管线，在进行围护施工时必须加大监控力度，以免各种管线受到基坑开挖的影响，确保人们的正常生活秩序。

（二）基坑本身的特点

在本工程项目中，基坑开挖的规模比较大，开挖深度也比较深，按照本市《基坑工程设计规程》中的相关规定，本工程属于一级基坑，考虑到本工程的施工规模较大，而且基坑开挖作业区域内主要为软土，易变性，因此，在设计中必须布置合理的水平支撑，要求相关人员必须高度重视基坑围护设计和施工。

（三）施工所在地地层特点

项目施工场地的4～5层属于软土层，尤其是第4层，主要由淤泥质黏土组成，这类土质的工程力学性质较差，土体的流变性大、灵敏度较高，当围护墙体在该层进行施工时，很难保证对墙体的约束性，抗侧力也无法得到充分保障，设计人员在进行围护设计时必须考虑到这点。此外，基坑开挖范围内还存在砂性土，这类土层的渗透性较好、渗透系数相对而言比较大，两种砂性土壤相连通而形成含水层，当基坑施工处于该层时，如果止水工作没有做好，必定会造成管涌等重大工程事故，所以，在该土层开展围护施工的时候，应当着力做好止水工作，布置好科学有效的止水帷幕。

三、围护设计方案选择

根据本工程项目的基本情况可知，基坑围护设计面临的困难主要有以下几点：第一，施工期限紧迫，要求从桩基工程到地下室工程的完工不超过一年。第二，基坑规模较大，周边环境也存在诸多不利因素，红线和地下室过于接近。第三，负一层的层高达到6米，这对围护结构变形控制以及支撑结构的设置具有极大的不良影响。综合考虑工程的基本情况，并根据大型基坑工程围护设计的主要模式，坚持科学安全、便于施工、不延误工期等原则，设计出了以下几种方案：

方案一：把地下连续墙用作围护结构的全逆作法方案，该方案的优点是直接通过结构本身来发挥支撑的作用，可有效控制围护结构的变形程度。缺点是付出的代价较高、施工时间长、作业环境差等。方案二：中心岛顺作+周围一顺一逆方案，该方案的优点是能在很大程度上缩减工作量、加快施工进度。缺点是施工场地较窄，再加上负一层的高度偏高，难以进行负一层的放坡开挖。方案三：中心岛顺作+周围顺作方案，该方案的优点是操作效率有保障、变形发生几率较低。但缺点是成本投入较高、施工周期较长。方案四：中心岛顺作+全逆作方案，该方案的优点是有利于节约成本，且施工效率高，不会延误工期。缺点是中心岛部位在和逆作区梁板结构达到对撑之前可能发生较大的变形，需要严加控制。方案五：把地下连续墙用作围护结构的顺作法敞开挖方案，该方案的优点是墙体支撑性好、变形程度小，而且能同时用作地下室的外墙。缺点是围护施工需投入的资金较多、工期长等。综合分析和对比上述方案的优缺点之后，本工程拟选用方案四，即中心岛顺作+全逆作的方案。

四、围护设计方案的具体化和施工体会

（一）确定地下连续墙的厚度、深度和接头设计

相关专业人员在对基坑底部土体抗渗力、地基承载力等进行计算分析之后，决定根据土方开挖深度的差异来确定地下连续墙的深度，土方开挖深度为12.9米时，地下连续墙的深度为28米；土方开挖深度为12.8米时，地下连续墙深度为26米；土方开挖深度为11.9米时，地下连续墙深度为25米。在经过对连续墙的变形和内力计算之后，工作人员发现厚度为600毫米的地下连续墙不能适应结构的耐久性要求，只有厚度为800毫米的连续墙才能满足要求，因此最终决定将地下连续墙的厚度更改为800毫米。考虑到施工操作的便捷性和成本投入量，决定在地下连续墙接头部位采用柔性接头，且不设置扶壁柱，但应当完善对应的防水、排水设施。

（二）中心岛和逆作区面积的选定

中心岛和逆作区面积的大小将会对工程建设成本和施工效率产生极大影响，若逆作区的面积太小，则很容易导致边坡不稳定；若逆作区的面积偏大，则会大幅增加开挖作业量，拖延工期，进而使成本大幅增加。中心岛面积大小的选定与反压土边坡的稳定性息息相关，在确定中心岛面积的时候不仅要地下連续墙的平衡土压力，同时还要确保反压土体自身的稳定程度。根据本工程的实际情况，设计人员决定将逆作区的面积从之前的四跨更改为三跨，但考虑到工程后浇带所处部位，基坑北部的逆作区面积保持原来的四跨不变。

（三）竖向支撑结构的设置

本工程的竖向支撑结构主要包括钻孔灌注桩、钢立柱等部件，对于钢立柱来说，可选择格构柱、钢管两类材料，钢管立柱的优点是内部混凝土强度较高、承载力好。但缺点是造价较高，在进行立柱施工时很难实现一次性浇灌，尤其是在梁板和钢管的节点部位进行钢筋施工的难度较大，因此节点板必须焊接在钢管上。格构柱的优点是成本相对偏低，混凝土浇筑操作较方便，且节点部位的钢筋施工难度不大，操作效率高，能保证工期。但缺点是地下结构柱要求的截面积偏大，整体上来说经济性偏低。

（四）施工体会

在施工过程中围护墙的变形程度较大，主要原因是降水成效不明显、搅拌桩和连续墙之间出现塌方、基坑被雨水浸泡时间过长等，笔者建议在进行挖土作业之前，应确保预降水的时间充裕，这样才能使降水作用充分发挥出来，从而降低边坡变形发生的几率。此外，必须把控好环板跨度，以免出现侧向刚度不合格的情况。

结语：

总之，超大型深基坑围护工程的设计与施工具有一定的难度，在进行设计之前，必须全面了解工程的实际状况，做到因地制宜，确保方案的最优化，确定好方案之后，必须严格落实方案中的各项要求，并针对施工过程中可能遇到的困难，提前做好防控和解决措施，这样才能最大限度提高超大型深基坑围护设计与施工的合理性。

参考文献：

[1]袁继锋.超大型深基坑围护设计及施工[J].建筑施工，2008，30（3）：169-171，174.

[2]周向明.浅谈超大型深基坑围护设计及施工[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（34）.

[3]李亮，彭小林，蔡鹏飞等.某超大型深基坑逆作法施工[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2006，33（3）：16-18.