對建筑工程基坑支護設計的研究

文/鄧鵬 中鐵第五勘察設計院集團有限公司 北京 102600

1、基坑支護形式特點

對深基坑來說，大多屬于臨時性結構且施工期較短、支護形式復雜多樣。深基坑支護工程在施工過程中常會受施工環境以及現場地質、水文等因素影響，且現場不同位置土壤條件差異也會給施工帶來相應安全隱患。因此這就給技術人員勘察、設計及后續施工工作帶來一定困難。現階段深基坑設計工作大多在理想與假設條件下進行，因而與實際施工條件存在一定差異。再加上深基坑支護施工程序較多，不同工序間交叉影響大，給深基坑支護工作帶來較大復雜性。

2、基坑支護設計主要原則

基坑支護因條件限制如造價高，工期短，技術復雜，危險性高，且對周邊建(構)筑物和周圍環境影響大而使基坑支護設計尤為重要。基坑支護設計中主要應把握以下幾項原則：

（1）確定合理的基坑支護安全等級。據支護結構破壞、土體失穩或過大變形對基坑周邊環境及地下結構影響程度，基坑側壁安全等級可分一、二、三級，對支護結構安全等級的確定可據JGJ120-2012建筑基坑支護技術規程確定。

（2）確定合適的基坑支護形式。據基坑周邊環境及基坑支護工期和當地施工技術，選擇適宜的基坑支護形式，使基坑支護滿足各方面要求。

（3）選用合理的土力學參數。支護土體土力學參數選用對支護結構計算有重要影響。應據當地經驗和實驗成果合理選用。

（4）明確選用的支護形式結構方案。適宜的支護形式，選用合理結構方案，采用符合實際受力特征計算模型，是保障支護結構安全重要環節，合理的支護結構方案可通過技術經濟優比獲得。

（5）基坑支護變形控制。很多情況下，基坑主要控制條件是變形。基坑變形計算較復雜且不夠成熟。規范尚不能推薦一種滿意方法，尤其對超壓密土經驗更少。

(6）完善支護結構構造。支護結構構造是支護設計重要組成部分。包括構件最小尺寸，最低混凝土強度，最小鋼筋直徑，構件最小長細比限制，構件最小錨入長度等構造措施。

(7）施工要求。基坑支護施工及拆除順序應與設計工況一致，應遵循先支撐后開挖和替換支撐具備承載力后拆除原則。

3、建筑工程基坑支護設計的應用

3.1 工程概況

本項目位于北京大興龐各莊，項目占地面積約209251.40m2，總建筑面積約652375.68m2。

目前場地西、北、南側及各地塊中間均為道路，東側為代征綠地，周邊無建筑物，周邊道路上分布有電力、電信、燃氣及熱力等管線，局部管線與基坑邊線相距較近，其中縱八路東側電力管線埋深約2～3m，電力管線檢查井埋深約4～6m，距離基坑邊線最近處3.4m，場地條件相對較簡單。

基坑支護深度暫定2.0～9.5m，支護長度約6207.5m（其中1、2號地庫支護長度約2280.8m，3號地庫支護長度約1150.7m，學校地塊支護長度約1074.2m，4、5號地庫支護長度約1701.8m）。

據相關規范，該場地周邊條件、工程地質及水文地質條件，該工程北面基坑采用樁錨支護方案段（與既有管線相距較近）基坑設計等級為二級，其它部分基坑工程安全等級為三級。

3.2 建筑工程基坑支護設計要點

據本項目特點，本著安全、經濟、環保和施工可行性等要求制定基坑支護方案。據場地周邊環境條件和地質條件，本工程主要支護方案為土釘墻支護及樁錨支護方案。

3.2.1 注漿土釘施工設計

（1）注漿土釘成孔直徑不少于100mm，傾角10～15°。注漿土釘桿體采用Φ16或Φ20鋼筋。注漿土釘桿體鋼筋長度包含200mm彎鉤長度。

（2）土釘孔位允許偏差±100mm，孔深允許偏差±50mm，土釘孔徑允許偏差為±5mm。

（3）常壓灌注普通硅酸鹽42.5純水泥漿，水灰比0.5，水泥漿應隨拌隨用，強度M=20MPa，土釘孔注漿必須密實飽滿，注漿管應差至距孔底300mm處，采用孔底注漿法，初凝后補漿1～2次。

3.2.2 鋼花管土釘施工設計

（1）鋼花管土釘墻支護坡度為1:1.5，采用兩級放坡，中間設置1500mm寬臺階。

（2）鋼花管土釘外徑48mm，鋼管壁厚3mm，管壁設置出漿孔眼，每隔30cm開設一個空，在鋼管長度方向上錯開120°，孔徑10mm。開孔范圍：在靠近鋼花管底部0.25m起至鋼花管頂部三分之一長度上。

（3）鋼花管土釘墻傾角10～15°，水平間距均1.50m。

（4）鋼花管土釘墻注漿采用純水泥漿，水灰比0.5，注漿體強度M20，水泥標號為普通硅酸鹽42.5.

3.2.3 支護樁施工設計

（1）支護樁為長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁，排樁樁經0.6m，樁芯距1.2m。

（2）樁身混凝土強度C25，鋼筋保護層厚度50mm。

（3）樁徑允許偏差50mm，樁為允許偏差小于50mm，垂直度偏差不大于0.5%，并應高出設計樁頂面不少于200mm。

（4）樁身采用低應變進行完整性檢測。

3.2.4 預應力錨索施工設計

（1）錨索采用高強度低松弛鋼絞線，鋼絞線種類為1×7，直徑15.2mm，強度等級1860MPa。

（2）錨索注漿材料為普通硅酸鹽水泥42.5R，水灰比0.45～0.50，水泥漿應隨拌隨用，注漿須密實飽滿，注漿管應插至距孔底200mm處，采用孔底注漿法，初凝后補漿1～2次。

（3）二次注漿成錨，第一次采用常壓注漿，第二次注漿壓力不小于2.0MPa，二次注漿時間間隔據現場試驗確定。

（4）錨索水平間距為二樁一錨（間距2400mm），錨索入射角約15°，錨索鉆孔直徑150mm，采用土錨桿鉆機鉆孔，對鉆機成孔困難地酸采用根管鉆進。

（5）預應力錨索外露長度應滿足腰梁、臺座尺寸及張拉鎖定的要求，下料時預留外漏長度約1.0～1.5m，安裝前應認真清除錨索表面油污和鐵銹。

（6）錨索在施工前進行錨桿抗拔基本實驗，每層土內試驗數量不少于3根。

結語：

綜上，我國基坑支護設計技術水平要想不斷提升，要不斷提升相關人員自身專業素質。同時也要提高施工人員責任意識，這樣才能保證我國高層建筑質量。加強建筑結構支護設計能夠滿足我國建筑發展需求，能提升促進我國建筑行業進步。