地下室基坑支護設計與施工探討

我國《建筑基坑支護技術規程》對基坑支護做出了明確的定義，并將基坑側壁分為了三個安全等級。基坑支護常見的有排樁支護、地下連續墻支護、水泥土擋墻、鋼板樁、土釘墻、逆做拱墻、放坡、基坑內支撐等型式。

一、地下室基坑支護的設計與施工概述

（一）地下室基坑支護的設計

地下室基坑支護需要滿足結構穩定的要求，即能夠滿足承載能力和正常使用兩種極限狀態的需要。承載能力極限狀態是指地下室支護結構遭到破壞，出現傾倒、失穩、滑動等情況；正常使用極限狀態是指支護結構變形而影響正常使用，卻沒有導致結構失穩的情況。因此，地下室基坑支護設計要有足夠的安全性能，在承載能力極限狀態下不至于支護失穩，而且不影響附近設施的安全使用。在設計時要計算支護結構的變形、穩定問題，根據附近環境情況控制變形的幅度。

（二）地下室基坑支護的施工

地下室基坑支護需要根據具體的水文地質條件，選擇合適的支護結構。在地下水控制方面，在基坑開挖階段需要根據實際情況單獨或者組合采用集水明排、截水等方法；

在制定施工方案方面，施工前要認真做好地質勘查工作，了解施工區域附近的地下管線情況，根據考察結果和工程要求制定可行的施工方案，具體內容包括支護結構設計、開挖順序、開挖深度、機械類型、坑邊載荷、排水措施、地下管線保護措施等等，要對基礎施工做好支護措施，要有設計計算書和標注明確的施工圖紙，施工方案必須由相關負責人審批確認后才可實施；

臨邊防護方面，在基坑施工時需要做好臨邊防護，根據具體深度采取相應的防護措施，臨邊防護欄桿與基坑邊口不能小于0.5m的距離；

坑壁支護方面，開挖坑槽時的邊坡要滿足安全要求，坑壁支護以及地下管線的加固措施要滿足基坑支護結構施工方案的要求，如果支護設施存在局部變形等問題，設計人員要及時制定相應的調整加固措施；

排水措施方面，基坑施工時需要根據施工方案做好排、降水等措施，采用坑外降水時要采取措施避免影響到附近的設施；

坑邊荷載方面，基坑邊推土與材料、器具堆放位置與基坑邊距離和堆放數量要符合施工方案等相關規定的要求，當機械設備施工沒能與基坑邊拉開規定距離時，要在機械施工一定范圍內采取有效的地面和基坑壁支護加固措施；

上下通道方面，基坑施工時要設置作業人員上下的專用通道，通道必須有牢固可靠的結構，通道設置的位置和數量也要滿足具體施工需要，并符合安全防護的相關規定；

土方開挖方面，施工機械需要經過責任部門檢查驗收后才能夠進場作業，要認真做好驗收記錄，另外還需要按照相關規定對操作人員進行培訓和考核，操作人員必須熟悉機械作業的安全技術操作規程，持證上崗，在機械作業時要按照施工方案和操作規程挖土，不能破壞基底土層的原有結構，施工作業的位置要安全，在機械作業范圍內不允許人員進入；

基坑支護變形監測方面，要根據施工方案做好基坑支護結構的變形監測工作，認真填寫監測記錄，對附近道路、建筑、管線等設施做好沉降觀測，并做好相應記錄；

作業環境方面，基坑內要有供作業人員立足的位置，立足處要保證安全和穩定，在進行垂直作業和交叉作業時要做好安全隔離防護措施，夜間施工等光線較暗的施工環境要設置充足的照明設施，而不能僅僅設置局部照明，以保證施工的安全、高效。

二、地下室基坑支護設計與施工的實例

1.工程概況

天湖住宅小區工程總建筑面積495000m2，高度為95.7m，設一層地下室，地下室由南區、北區地下室車庫與人防工程構成，工程樁采用靜壓PHC高強預應力樁，地坪標高-0.9m，基坑開挖深度分別是4.78m和5.08m，開挖周長為1756m左右，開挖面積為98500m2。

2.施工環境情況

根據對基坑附近環境的勘察，本工程土質狀況依次為素填土，厚約0.5～7.2米，局部缺失；雜填土，厚1.0～4.2米，局部分布；淤泥質土，厚0.6～10.95米，局部缺失；且淤泥層埋深從2米多到4米不等；粉（砂）質粘土，厚0.9～10.9米，局部缺失。本基坑開挖范圍內的地下水主要是素（雜）填土中的上層滯水，受大氣降水和地表排水等影響。勘察期間的混合穩定地下水標高為0.3～3.6米。

基坑四周臨市政道路，其中南側的左下角臨原有的建筑地下室18米，西側緊臨興港路，人行道下埋設了大量的地下管線，基坑開挖需要嚴格控制變形；基坑北側距離道路15m；基坑東側距離道路11m左右。

3.基坑支護方案

根據工程基坑的開挖深度和施工環境條件，考慮經濟性、安全性、穩定性等原則，可以選擇的基坑支護方案有3個：第一個是大放坡開挖，該方案經濟性強，適合場地開闊并且地基條件好的工程，由于本工程受地質條件、周邊環境限制較大，故排除此方案；第二個是土釘墻支護結構，該方案滿足經濟性、安全性、可靠性和施工便捷等要求，是一種多用于粉砂地基的自立式支護結構，比較適合基坑不是很深、對變形要求不嚴格的工程，本地區已有成功的案例；第三個是單排灌注樁加內支撐支護，該方案能夠很好的控制側壁位移，在技術可行的情況下能夠提供土方開挖和運輸的平面開口，該方案已有許多成熟的經驗，但在本工程中開挖面較大，導致支護費用比較高。根據實際情況，本工程選擇了PHCφ500-125-AB型管樁與土釘支護結合的支護方案。

4.基坑支護設計

周邊大部分采用PHCφ500-125-AB型管樁與土釘支護。樁間距800mm，采用單節樁，樁長8～13米。管樁內灌芯，樁頂設置砼強度C25、斷面600*900的冠梁；

南北區之間的場地，由于需要作為施工臨時堆場，所以南區的北側、北區的南側，支護采用灌注樁加一道錨索。

在支護施工之前，應對周邊場地進行整平至絕對標高4.20m以下；并應先摸清周邊的管線分布情況，特別是西側興港路，支護錨管施工時，應注意避開周邊的管線，可采用人工預成孔（如洛陽鏟）的方法來判別管線的位置，必要時可通過局部調整支護錨管的間距或傾角來實現。

坡頂允許堆載除南北區之間預留空地自坡頂邊線起初5米范圍內為10KN/m2，5米以外為30 KN/m2外，其他剖面均為10KN/m2。

由于本地下室面積較大，應根據后澆帶位置采取分塊開挖、分塊封底大方法施工。

基坑內局部承臺厚度較大，開挖時應根據現場情況，采用木樁/砂袋等措施進行臨時支護。

土方必須分層開挖，嚴格做到開挖一層支護一層，上層未支護完，不得開挖下一層。同時不得在大雨天開挖施工。每層開挖深度不超過1.5m，每段開挖長度不大于15m，且應間隔開挖。開挖后應及時對壁面進行修整。

要求在距基坑較遠的地方設置一個臨時土方堆場并開辟專用通道，挖出的土方應及時當班運走，當班不能運走時應停止開挖，嚴禁將土方堆于基坑四周造成支護結構負荷的額外增加。

本工程基坑開挖應進行基坑監測：主要監測土體變位，包括測斜、坡頂水平位移和沉降觀測；周邊工程樁傾斜；基坑周邊建筑物及市政道路、管線沉降監測；地下水位。開挖前應先對基數進行測量，次數不少于兩次。預警指標：基坑支護結構的水平變形限值為50毫米；應定人定時進行監測，及時通報基坑安全狀況，當出現下列情況之一時，應及時通知有關單位，及時進行處理：（1）基坑支護結構的最大水平位移大于基坑開挖深度的1/200，或水平位移速率已連續三天大于3mm/天；（2）基坑底部或周圍土體出現可能導致剪切破壞的跡象或其他可能影響安全的征兆，如涌土、隆起、陷落等；（3）鄰近建筑物的不均勻沉降已大于規范規定的允許值，或傾斜速率已連續三日大于0.0001H/d，其中H為建筑物承重結構高度；（4）鄰近建筑物的砌體部分出現寬度大于3mm的變形裂縫，或其附近地面出現寬度大于15mm的裂縫，且上述裂縫尚可能發展。

基坑降、排水采用了2級輕型井點為主、局部增設簡易深井等為輔的降水措施和基坑四周設置地面排水溝、基坑內采用集水井等方式的排水措施；完成土釘墻和排樁墻的相關計算，采用的安全系數完全滿足規范要求。

5.基坑工程施工

基坑開挖前規范沖設井點管，當基坑水位低于土層標高0.5m后進行土方開挖；使用反鏟挖掘機分層、分片開挖，在開挖過程中每挖掘一定數量土方則進行素混凝土護坡或者土釘墻施工，施工完畢后再開挖鄰段土方，按支護要求土方開挖要與土釘墻施工交叉作業、密切配合，避免產生坍塌等事故。在施工時，要在起支撐作用的混凝土強度達到設計強度的80%以后再開挖土方到設計基底標高，并在底板等混凝土強度達到設計強度的80%以后再拆除支撐的混凝土，底板、圍擴樁等處的空隙也要用素混凝土澆筑搗實。為保證施工全過程動態監測的成效，根據設計及施工實際情況建立了整套的監測系統：設置了24個測斜孔，進行深層土體位移監測；設置了8個地下水測孔，監測基坑外地下水位；設置了16個測點，進行內支撐受力監測；安排專人定時做圍護結構、附近環境的監測。另外，為了及時、有效的處理鄰近建筑發生沉降、圍護結構變形過大等可能發生的意外事故，安排了專人對施工進行監護。

總結

地下室基坑支護設計要根據實際情況，秉承經濟性、安全性、穩定性等原則，保證施工的順利和結構的穩定。在施工時，要對整個地下室基坑支護施工過程進行動態監測，以獲得及時、準確的數據，進而對施工過程進行合理的優化，有效的控制挖土速度和工程質量，將對附近環境的不利影響降到最低。