某商業綜合樓基坑支護設計研究

王海峰

摘要：基坑支護設計專業性強，施工過程嚴謹，需依據實際工程背景綜合考量。施工設計單位要結合商業綜合樓整體工程情況，明確基坑支護設計要點，給出具體的設計思路及方法。文章結合實際工程背景，簡要介紹基坑周邊環境和地質條件，確定基坑圍護方案，采用專業方法，開展基坑結構分析計算工作，以期達到良好的現場監測效果。

關鍵詞：商業綜合樓;基坑支護設計;圍護方案;現場監測

城市建筑工程數量增多，規模擴大，使基坑支護工作更加普遍。因基坑周邊地質條件、地下設施等相對比較復雜，很大程度上增加了深基坑工程支護難度。該項工作實施過程相對比較專業，對施工設計單位提出了很高的技術及工藝要求。施工設計單位要依據實際工程背景，優選最佳深基坑支護設計方法，使該商業綜合樓安全性和經濟性兼備，提高預期工程設計及建設質量。

1.工程背景

某商業綜合樓地理位置優越，占地面積12734.86m2，其中，建筑占地面積4500m2，總建筑面積30653.62m2，建筑工程高度18.9m。主體建筑一共5層。具體設計工作中，最大柱距和柱荷載分別為8.4m×8.4m和8000kN。除此之外，還包括地下室2層，其建筑面積共12275.32m2。文章通過分析該商業綜合樓周邊環境、地質條件等，給出具體有效的基坑支護設計方案，并通過采用專業方法分析計算基坑設計結構，實現工程預期設計建設目標。

2.基坑周邊環境和地質條件

該商業綜合樓東邊是一條城市主干道，圍護樁中心線與路面電纜、污水管、雨水管等基礎設施距離在20m～36.5m之間不等。南面分布著大量通信光纜、給水管、污水管和雨水管等。距離圍護樁中心線8.2m左右有一處需要保護的古建筑。基坑西、北兩面均為拆遷之后回填的空地，無任何建筑遮擋。由工程地質勘察報告可知，該施T范圍內分布著松散、飽和的雜填土，厚度在0～4.80m之間;還有耕植土、粉質粘土、淤泥質粉質粘土等，呈現飽和狀態，層厚不一;同時，還分布著灰黃、褐黃色粘土，層厚在11.5m-16.5m之間[1]。

3.基坑圍護方案

3.1工程特點

在基坑開挖過程中，會遇到淤泥質粉質粘土，其具備相對比較高的壓縮性，孔隙比也相對比較大，土質差，含水量高。基坑工程中，除了3層淤泥質粉質粘土之外，還包含6層粘土性質比較好的土體，地基承載力可達180kPa，層面埋深llcm～15cm，坑底以下圍護樁長度則相對比較短。該基坑工程四周無不良環境，盡管南面有一座古建筑，距離基坑相對比較近，但其余各個方向管線、道路距離等都相對比較遠，因而，并沒有提出太高的基坑變形要求。這個基坑屬一級安全，且相對比較重要。

3.2明確基坑圍護方案

在具體φ程實施過程中，優選SMW 工法內插型鋼結合一道φ609×鋼管支撐方案，能夠在相對比較短的時間內完成施φ任務，φ期相對比較短。這一支護方案應用普遍，技術相對比較成熟，而且實施效果好。同時，還要使用一排水泥攪拌樁內插型鋼對鉆孔灌注樁外側進行加固處理[2]。因基坑形狀缺乏規則性，這在一定程度上增加了鋼管支撐布置難度，可更換為鋼筋混凝土支撐方法。

3.3靈活設計支撐系統

在設計支撐系統時，要科學比較鋼支撐和鋼筋混凝土支撐。其中，鋼支撐的優勢在于：工期短，拆卸簡便，施工速度快;能夠通過預應力施加，對地下墻側向變形進行有效控制;選用“井”形布置方法，嚴格按照工程需要，開展挖土工作;倘若選用租賃型鋼，能夠節省不必要的支撐費用。該背景下，混凝土支撐相對比較靈活，可依據基坑形狀而定，強度高，使用范圍廣，但實施過程中會受施工、養護、拆除等工作影響，工期長。選擇鋼管支撐設計方法，能夠滿足建設單位工期要求，且僅需一道支撐即可，也不會對挖土工作產生太大影響，施工速度相對比較快[3]。

3.4確定基坑施工順序

完成卸土工作之后，對四面圍護樁進行施工。當壓頂梁混凝土強度達強度75%以后，需要對鋼支撐今次那個安裝，各鋼管預加軸力通常為800kN;完成鋼支撐安裝工作，且鋼筋混凝土支撐的混凝土強度在設計強度75%以上，分層開挖至基礎底板板底標高;無論底板墊層、地梁，還是承臺土方人工開挖工作，均可把土體開挖和施工墊層工作結合起來，使其延伸至圍護樁周圍;完成基礎底板施工工作之后，需要使用混凝土澆筑底板和圍護樁之間位置，并進行填實處理，當混凝土強度達標后，把支撐拆除。

4.基坑結構分析計算

基坑結構分析計算是一項專業性很強的工作，實施過程復雜，直接決定了基坑支護設計是否合理。依據實際工程情況，對圍護結構進行科學布置，并對各類參數值進行合理計算，明確基坑圍護樁受力情況和穩定性特征等，以此為參照，達到良好的設計施工效果。

4.1布置圍護，計算參數值

無論雜填土、耕植土，還是粉質粘土、淤泥質粉質粘土，乃至粘土等，都在基坑開挖深度范圍內。參照地質勘測資料，對土體強度參數指標加以確定，把超載確定為15kPa。圍護樁內力及變形采用應用較為廣泛的m（土的水平抗力系數的比例系數）法進行計算。

4.2基坑圍護樁受力和穩定性

該施工區域坑底標高已知，同時采用SMW 工法內插型鋼和鋼管支撐支護方式。

首先，計算圍護結構內力。計算斷面是ZK21孔地質剖面圖，可細分為開挖土體至支撐底部、完成支撐工作，開挖土體至底部、結束地下室底板施工后拆除支撐三種工況。如圖l所示，該施工區域圍護布置圖。其次，抗隆起驗算。已知樁底抗隆起安全系數公式為。

上式中，D和H分別指代樁體人土深度和基坑開挖深度;y1和y2指的是墻體外側和坑底土體重度;q指地面超載;Ne和Nq分別指地基承載力系數。由此得出，安全系數是否符合施工要求。第三，驗算圍護樁抗傾覆穩定性。由公式Yo Mo=MK得出抗傾覆穩定安全系數。上式中，MRC和Moc分別指代抗傾覆力矩和傾覆力矩;Kq指代圍護墻傾覆抗力分項系數。第四，整體滑動驗算。選擇Bishop網弧法，驗證圍護結構穩定與否，確定其符合施工設計要求。

5.現場監測

這一商業綜合樓基坑支護設計過程復雜，為提高施工過程中的安全系數，使開挖工作能夠正常開展，需要嚴格監測整個施工過程，并將動態管理及信息施工方法應用到這個過程中。綜合以往深基坑開挖施工經驗，可知，通過現場監測，能夠全面了解基坑開挖對周邊環境產生的影響，從而使施工工作有序進行，并對各類施工方法進行靈活調整和運用，始終保持周邊馬路、地下管線、建筑工程等處于安全狀態[4]。

6.結語

商業綜合樓基坑支護設計工作中涉及到的專業要素和技術內容非常多，需要立足整體工程情況，綜合考量該施工過程。施工設計單位要依據實際工程情況，對基坑周邊環境情況和地質條件具備全面的了解，結合工程特點，明確基坑圍護方案，對支撐系統進行靈活設計，確定基坑施工順序等。除此之外，還要采用專業方法，將施工現場監測工作落實到位，增強基坑支護穩定性，保障商業綜合樓整體工程質量。

參考文獻：

[1]吳一非.物資站綜合樓結構設計[J].廣東建材，2016，32（8）53-56

[2]柳超，朱國峰，等.某商業辦公綜合樓續建工程結構設計[J].建筑結構，2017（5）：88-92

[3]鄧卓明某超高層商業綜合樓設計思路及重點研究[J].住宅與房地產，2016（6）：32-33.

[4]沙愛敏，呂凡任，邵紅才，et a1.某商業中心深基坑施工關鍵技術研究[J].江蘇建筑，2016（3）：72-75