深基坑工程支护设计分析——以永州市百花塘取水泵房项目为例

陈志博，宋一秋，杨德标

泛华建设集团有限公司，湖南 长沙 410000

现代建筑工程项目中，基坑工程的成败直接决定了地基、基础工程施工能否顺利进行，也关系到周边建筑物、地下管线安全。在深基坑工程实施中，必须加强支护设计，严格根据基坑特点、地质条件合理选择支护方案，保证深基坑安全开挖施工，为工程后期作业奠定坚实的基础。

1 深基坑工程支护概述

基于我国现代城市规模的不断扩大，建筑项目开始朝着大型化、高度化方向发展，基坑开挖面积、深度逐渐增加。目前，深基坑主要指的是开挖深度在5m以上的工程，或是虽然深度在5m以下，但是地质条件、周边环境十分复杂的情况。目前，我国很多大型建筑项目的深基坑开挖深度已经超过了10～15m，如苏州东方之门基坑深度最大为22mm，天津塔基坑最大深度为23.5m。

基坑工程是一项专业性极强的工作，且受自然条件、施工场地影响较大，科学、有效的支护体系是保证基坑安全、可靠施工的关键所在。目前，基于基坑面积、开挖深度的不断增大，支护难度越来越大，如不同地层基坑支护结构受力不同，支护结构体系设计应有所不同。基于此，科学开展深基坑工程支护设计可起到良好的安全保护作用，具体体现在以下几个方面：起到挡土作用，为地下工程提供足够施工空间；可有效控制基坑与周边开挖土体变形，保护基坑工程自身与周边建筑安全。因此，科学开展深基坑工程支护设计具有重要意义，文章就此话题展开详细分析。

2 深基坑工程支护设计依据与内容

2.1 深基坑支护设计依据

在进行深基坑支护设计前，需收集相关资料，保证设计安全性、可靠性，具体如下：（1）各类设计及施工技术规范，包括国家级与地方上规范，一些特殊地质要求遵循的规范等；（2）岩土工程的勘察报告；（3）邻近建筑物、地下设施的类型与分布图；（4）红线图和用地界线、建筑总平面图、邻近地下管线图、地下结构平面和剖面图；（5）当地相似基坑工程成功或失败经验与教训，尤其是异地设计时需做好相关调研工作。

2.2 深基坑支护设计内容

（1）对比不同支护体系方案，做好具体选型工作。基坑支护中最早、最简单、最经济的形式是放坡开挖，然而随着城市的发展，越来越多高层建筑施工中面临着施工场地狭窄、基坑深度大的情况，根本不允许放坡开挖，由此土钉墙、排桩、地下连续墙等结构形式逐渐发展起来。目前，常见的支护型式如表1所示。（2）分析支护结构强度，进行变形计算。（3）对基坑稳定性、围护墙抗渗性进行验算。（4）分析应对降水的可行性方案。（5）分析挖土预备方案。（6）分析评估具体监测方案。（7）加强环境保护方案的研究。

表1 常见的支护型式

3 永州市百花塘取水泵房项目深基坑工程支护设计

3.1 工程概况

永州百花塘水厂取水泵房项目位于永州市冷水滩区，基坑为近似长方形，长约41.30m，宽约29.80m，面积约1230m2，根据地形图及地勘报告,场地现状标高为90.51～102.00m，设计基坑底标高83.90～87.90m，开挖深度约13.80～14.60m。基坑位于湘江西南岸，湘江西路与南甸路T型交叉口的北侧，基坑西南侧开挖边线距湘江西路边线约9.4m，基坑东北部分延伸至湘江，距湘江岸边约15m，距基坑南侧角部开挖边线约57m处为现状高压电塔。

3.2 深基坑工程难点

该项目基坑开挖难点可归纳如下：（1）基坑开挖深度较大，支护安全等级为一级；（2）基坑部分延伸至湘江，湘江水位较高，且受季节影响较大，需采用围堰施工，基坑止水困难；（3）场地卵石层较厚，最厚处达10m左右，且基坑底处于卵石层，卵石粒径大多为20～40mm，部分达70mm以上，地层渗透性强，支护桩成孔较困难，容易塌孔；（4）由于取水泵房结构顶板位于地面以上，且无中间楼板，换撑较困难，同时基坑开挖深度大，支撑轴力较大，支撑间距小，影响挖土作业。

3.3 深基坑支护设计参数

根据地质勘察报告，基坑支护各地层设计计算参数取值如表2所示。

表2 基坑支护各地层设计计算参数

3.4 深基坑工程支护设计要点

（1）基坑支护总体方案。该基坑支护设计使用年限为1年，基坑支护设计安全等级为一级，基坑顶边线1.5m范围内禁止堆载，基坑顶边线1.5m范围外堆载不得大于20kPa。该基坑工程设计方案：靠湘江侧采用粉质黏土围堰后，采用钻孔灌注桩+内支撑+高压旋喷桩止水的支护体系。

（2）基坑支护材料选择。①混凝土：钻孔灌注桩、立柱桩采用水下混凝土C30；圈梁、混凝土板撑、腰梁采用C30。②钢筋采用HPB300级钢、HRB400级钢；钢材型号为Q235B级钢。③钢支撑：采用Q235钢管。④焊条：HPB300及Q235B采用E43xx型；HRB400采用E50xx型，焊缝等级二级。

（3）深基坑支护设计要点。①钻孔灌注桩设计。基坑靠湘江侧采用粉质黏土围堰后，采用钻孔灌注桩支护形成封闭的空间。钻孔灌注桩设计直径为1200mm，混凝土设计强度为水下C30。钻孔灌注桩穿越深厚卵石层，且靠近湘江，水位较高，渗透性强，极易形成塌孔，要求采取套管护壁，以保证成桩质量。②旋喷桩设计。基坑穿越深厚卵石层，止水要求较高，为保证止水效果，项目设计采用三重管高压旋喷桩，2排布置。旋喷桩设计要求28d无侧限抗压强度至少1.2MPa。③内支撑设计。为尽量加大支撑间距，增加出土空间，项目设计采用混凝土腰梁，支撑采用钢管支撑。支撑在主体结构施工时不拆除，留在主体结构中，待主体结构施工完后割除。通过对该项目基坑支护的合理设计，基坑产生的位移满足周边环境及规范要求，地下水控制满足主体结构施工要求，保证了该基坑的安全稳定。

4 结束语

综上所述，现代建筑工程中随着基坑深度、规模的不断增大，基坑工程安全对施工的影响越来越大，合理开展基坑支护设计具有重要意义。深基坑支护设计时，设计人员需严格按相关规范与项目基坑特点、地质条件合理选择支护方案，明确支护材料与参数，切实保证深基坑工程整体安全、可靠。