组合支护方法在复杂深基坑设计中的应用

陈军，董明锋



组合支护方法在复杂深基坑设计中的应用

陈军，董明锋

（浙江省地矿勘察院，浙江 杭州 310016）

随着社会经济的快速发展，高层建筑以更多的形式出现在了观众的视野中。其基坑数量的急剧增加，这在很大程度上丰富了深基坑工程设计经验和施工经验，但是由于深基坑地质条件比较复杂，又极易会受到周边环境因素的制约，因此，就需要我们作出一个安全、合理的支护方案。通过具体的实例，对组合支护方法在复杂深基坑设计中的应用进行了详细探究。

组合支护；复杂深基坑；工程设计；环境因素

高层建筑随着社会经济的发展得到了更好的发展空间，与此同时，基坑的数量也随着高层建筑的发展出现了大量的增长，设计人员在经过大量的实践后，不但增加了深基坑在设计上的经验，并且还积累了很多复杂深基坑施工方面的经验，但是由于深基坑的地质条件容易受到周边因素的影响，所以要选择合理的深基坑支护方案，运用相应的理论，对其中的客观条件进行详细研究，并对深基坑支护的方案进行精心设计。本文就以具体的实例，对多种支护结构形式的组合在建筑工程中的优越性进行详细探讨，进而能够为后期建筑工程中深基坑支护的设计提供有参考性的意见。

1 项目工程的概况

本建筑项目为一项高层写字楼工程，地上20层，地下2层，本工程项目的总建筑面积为38 624 m2，其中2层地下室的建筑面积为4 722 m2，本项目建筑场地属于狭长型，北面、西面、南面均为居民住宅楼，东面为城市主干道，本项目工程的地质环境比较复杂，尤其项目建设中所涉及的市政管线比较多。勘察单位对本项目的地质条件进行勘察后发现，本工程地面的绝对标高为44.83～45.02 m，并且地势比较平坦，从地貌形态上来看，本项目属于本市Ⅱ级侵蚀堆积阶地，本项目地下室基坑的开挖深度为8 m，基坑底的地质土层为粉质粘土层。地质勘测报告结果显示，本项目场地的表层为杂填土，杂填土层的厚度为3.3～5.7 m，并且上层还含有少量的滞水。本项目下层局部还分布着0.8～3.8 m厚的淤泥粉质粘土，其形态为软塑状态；第三层的土质为粉质粘土，厚度为6.6～7.7 m，其形态为可塑状态为软塑状态；第四层的土质为砂砾层，厚度为0～2.2 m，其形态为稍密至中密的饱和状态；项目最下层的土质为泥质粉砂岩，厚度为9.5～11.0 m，其结构为主体结构桩的持力层结构。本项目场地内缺乏充足的含水量，并且场地对混凝土没有造成任何形式的侵蚀，因此，在设计中，设计人员可以不考虑混凝土结构对基坑所造成的不利影响。

2 复杂深基坑中组合支护设计的方案

2.1 支护的设计方案

由于本项目的施工场地属于狭窄型场地，给施工带来了极大的不利，基坑开挖的深度比较深，但是杂填土、淤泥等粉质粘土和淤泥粘土的自稳定性能比较差，此时如果以垂直的方式直接进行开挖，或者全部自然放坡进行开挖都是极其困难的，所以此时就要采取相应的措施对坑壁进行保护。传统的支护方案为土钉支护，此种支护方式比较单一，并且从总体上看此种支护方式欠妥当。在与工作人员、设计人员、施工人员等多次讨论后决定采取组合支护的方法对坑壁进行保护。对于没有淤泥粉质粘土或者淤泥粉质粘土比较稀薄的地区可采用土钉支护的方案，如本项目场地的西侧、南侧、东南侧区段均为淤泥粉质粘土以及淤泥粉质粘土比较稀薄的地区；在本项目施工场地的北侧路段，由于此路段的施工场地比较宽阔，在项目中，为了有效节约项目的造价，设计人员则采用了比例为1∶1的自然放坡方案；在本施工场地的东侧，也是地质条件相对较差的一侧，此施工处的图纸为软弱土层，并且土层的深度最高达到了9.2 m，其中在距离基坑边缘的4 m处还有一条10 kV的高压电缆沟。在本项目的东侧，由于靠近道路，并且道路对面的基坑在开挖的过程中还出现过坍塌的事故，为了保证本项目施工的安全性，在本侧采用了多支点桩锚支护的方案。

2.2 土钉支护设计方案

本项目基坑在地下两层施工到±0.000平面时（即与绝对标高为45.200 m高的地方）就可对基坑进行回填，这种回填方式属于临时性支护。由于项目的施工场地、施工条件等极易受到外界因素的限制，因此只能采取直立式边坡支护的形式。对本项目工程类比以及相关的资料进行分析，初步确定了土钉支护中各组成部分的尺寸以及相关的参数。如土钉的钻孔直径为110 mm，土钉钢筋使用Ⅱ级钢，并且钢杆的杆筋为20 mm，水平的倾角为13°，土钉的水平间距为1.2 m，并且呈现为梅花型的布置。土钉喷射的混凝土其表面的厚度为80 mm，混凝土内部还会配备直径为8 mm、规格为150 mm×150 mm的单层双向钢筋网。此种支护方式是深基坑支护结构中非常重要的施工步骤，其能够有效增加项目整体结构的稳定性和安全性。但是需要注意的是施工人员在进行施工的过程中，一定要按照现场的实际施工情况对施工的方案进行调整，保证施工支护中土钉的稳定性，使其拉力和强度均能够满足项目工程的要求。需要注意的是，在对土钉进行设计的过程中，一定要对基坑的相应参数进行调整，保证土钉在使用的过程中，不会受到其他因素的影响。还应对土钉的入土深度进行测量，并对测量结果进行详细记录，为后续项目施工的顺利进行做好保障。另外，在施工浇注的过程中，施工人员还要按照施工的要求配置混凝土，保证混凝土的质量能够符合标准的需求，进而对项目工程的整体质量做好保障。

2.3 桩锚支护的设计方案

本项目基坑的东侧所采用的是桩锚支护，通过此支护措施对本项目基坑比较薄弱的环节进行加强处理，在对几种方案进行比较后初步选定了桩锚支护中各个组成部分的尺寸以及相关的参数。比如锚桩直径为800 mm，并且要进行人工挖孔灌注桩，各个桩之间的距离保持在1.6 m，并且排桩的顶部采用了0.8 m×0.5 m的钢筋混凝土冠梁，将各个桩连接成一个整体，将锚杆分成两排进行整体的布置，锚固体的直径为150 mm，锚杆钢筋的材料选用了Ⅲ级钢，并且其直径为36 mm，水平倾角为30°，各个锚杆之间的水平距离为1.6 m。锚杆所喷射的混凝土面层的厚度为80 mm，并且在混凝土内部还会配备直径为8 mm、规格为150 mm×150 mm的单层双向钢筋网。

土层应力即按照静力平衡法对桩锚的设计情况进行复核和验算。以朗肯土压力理论为主要依据，结合地面的荷载情况，对出土的应力分布情况进行详细计算。

在使用土层锚杆的过程中，一定要保证孔的深度和直径均能够符合设计方案的要求，通过对现场进行细致考察和检测，并根据检测的结果对打孔的类型进行调整，可将打孔的类型调整为柱状，也可使用一些抗拉材料来提高锚杆的韧性，最终保证锚杆在与土层结合的过程中不会被拉断，进而增加锚杆的抗拉能力。在进行土层锚杆的施工时，为了有效提高锚杆的施工质量，对混凝土灌注桩的工艺进行强化，还要对桩位、孔的深度、孔壁的强度等进行明确，并且当成孔完成后还应对孔进行清扫，在对锚杆进行安装的过程中，应保证锚杆整体的光滑性，还应使用螺旋钻头对土层进行施工，并注意施工的安全性。

2.4 地下连续桩支护

此种支护方式在前期需要投入大量的资金，但是其效果却是比较明显的。此种支护方式的施工过程比较复杂，并且工作量还比较多。施工人员在施工之前，要对项目周围的环境进行详细的勘察，保证周围的环境能够更好地与连续桩的技术要求相符合。可采取以下几种措施：①将施工的安全等级分成3个等级，为施工的安全性做好保障；②以施工现场的实际情况为依据，对软土场地中出现的悬臂结构进行调整和控制；③项目基坑的底面要低于水位，或者与水位相平，并且在连续支撑桩的支护的施工过程中，较多地适用在建筑物比较多的工程中。在此种支护方式施工的过程中，支护锚杆的刚度直接决定了地下连续桩支护的整体工程的质量。

3 结束语

在建筑工程中，设计人员在对复杂深基坑支护方案的设计时，应根据建筑工程的实际情况选择合适的支护方案，并从多个方面对深基坑支护的施工方案进行加强，比如对项目工程勘察、对土层锚杆施工、对土钉支护施工、桩锚支护的施工、地下连续桩支护的施工等，并在此基础上对深基坑支护的施工技术进行优化和更新，以便能够更好符合时代发展的要求。

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2095－6835（2019）03－0152－02

TU753

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.152

〔编辑：严丽琴〕