深基坑工程支護設計分析
——以永州市百花塘取水泵房項目為例

陳志博，宋一秋，楊德標

泛華建設集團有限公司，湖南 長沙 410000

現代建筑工程項目中，基坑工程的成敗直接決定了地基、基礎工程施工能否順利進行，也關系到周邊建筑物、地下管線安全。在深基坑工程實施中，必須加強支護設計，嚴格根據基坑特點、地質條件合理選擇支護方案，保證深基坑安全開挖施工，為工程后期作業奠定堅實的基礎。

1 深基坑工程支護概述

基于我國現代城市規模的不斷擴大，建筑項目開始朝著大型化、高度化方向發展，基坑開挖面積、深度逐漸增加。目前，深基坑主要指的是開挖深度在5m以上的工程，或是雖然深度在5m以下，但是地質條件、周邊環境十分復雜的情況。目前，我國很多大型建筑項目的深基坑開挖深度已經超過了10～15m，如蘇州東方之門基坑深度最大為22mm，天津塔基坑最大深度為23.5m。

基坑工程是一項專業性極強的工作，且受自然條件、施工場地影響較大，科學、有效的支護體系是保證基坑安全、可靠施工的關鍵所在。目前，基于基坑面積、開挖深度的不斷增大，支護難度越來越大，如不同地層基坑支護結構受力不同，支護結構體系設計應有所不同。基于此，科學開展深基坑工程支護設計可起到良好的安全保護作用，具體體現在以下幾個方面：起到擋土作用，為地下工程提供足夠施工空間；可有效控制基坑與周邊開挖土體變形，保護基坑工程自身與周邊建筑安全。因此，科學開展深基坑工程支護設計具有重要意義，文章就此話題展開詳細分析。

2 深基坑工程支護設計依據與內容

2.1 深基坑支護設計依據

在進行深基坑支護設計前，需收集相關資料，保證設計安全性、可靠性，具體如下：（1）各類設計及施工技術規范，包括國家級與地方上規范，一些特殊地質要求遵循的規范等；（2）巖土工程的勘察報告；（3）鄰近建筑物、地下設施的類型與分布圖；（4）紅線圖和用地界線、建筑總平面圖、鄰近地下管線圖、地下結構平面和剖面圖；（5）當地相似基坑工程成功或失敗經驗與教訓，尤其是異地設計時需做好相關調研工作。

2.2 深基坑支護設計內容

（1）對比不同支護體系方案，做好具體選型工作。基坑支護中最早、最簡單、最經濟的形式是放坡開挖，然而隨著城市的發展，越來越多高層建筑施工中面臨著施工場地狹窄、基坑深度大的情況，根本不允許放坡開挖，由此土釘墻、排樁、地下連續墻等結構形式逐漸發展起來。目前，常見的支護型式如表1所示。（2）分析支護結構強度，進行變形計算。（3）對基坑穩定性、圍護墻抗滲性進行驗算。（4）分析應對降水的可行性方案。（5）分析挖土預備方案。（6）分析評估具體監測方案。（7）加強環境保護方案的研究。

表1 常見的支護型式

3 永州市百花塘取水泵房項目深基坑工程支護設計

3.1 工程概況

永州百花塘水廠取水泵房項目位于永州市冷水灘區，基坑為近似長方形，長約41.30m，寬約29.80m，面積約1230m2，根據地形圖及地勘報告,場地現狀標高為90.51～102.00m，設計基坑底標高83.90～87.90m，開挖深度約13.80～14.60m。基坑位于湘江西南岸，湘江西路與南甸路T型交叉口的北側，基坑西南側開挖邊線距湘江西路邊線約9.4m，基坑東北部分延伸至湘江，距湘江岸邊約15m，距基坑南側角部開挖邊線約57m處為現狀高壓電塔。

3.2 深基坑工程難點

該項目基坑開挖難點可歸納如下：（1）基坑開挖深度較大，支護安全等級為一級；（2）基坑部分延伸至湘江，湘江水位較高，且受季節影響較大，需采用圍堰施工，基坑止水困難；（3）場地卵石層較厚，最厚處達10m左右，且基坑底處于卵石層，卵石粒徑大多為20～40mm，部分達70mm以上，地層滲透性強，支護樁成孔較困難，容易塌孔；（4）由于取水泵房結構頂板位于地面以上，且無中間樓板，換撐較困難，同時基坑開挖深度大，支撐軸力較大，支撐間距小，影響挖土作業。

3.3 深基坑支護設計參數

根據地質勘察報告，基坑支護各地層設計計算參數取值如表2所示。

表2 基坑支護各地層設計計算參數

3.4 深基坑工程支護設計要點

（1）基坑支護總體方案。該基坑支護設計使用年限為1年，基坑支護設計安全等級為一級，基坑頂邊線1.5m范圍內禁止堆載，基坑頂邊線1.5m范圍外堆載不得大于20kPa。該基坑工程設計方案：靠湘江側采用粉質黏土圍堰后，采用鉆孔灌注樁+內支撐+高壓旋噴樁止水的支護體系。

（2）基坑支護材料選擇。①混凝土：鉆孔灌注樁、立柱樁采用水下混凝土C30；圈梁、混凝土板撐、腰梁采用C30。②鋼筋采用HPB300級鋼、HRB400級鋼；鋼材型號為Q235B級鋼。③鋼支撐：采用Q235鋼管。④焊條：HPB300及Q235B采用E43xx型；HRB400采用E50xx型，焊縫等級二級。

（3）深基坑支護設計要點。①鉆孔灌注樁設計。基坑靠湘江側采用粉質黏土圍堰后，采用鉆孔灌注樁支護形成封閉的空間。鉆孔灌注樁設計直徑為1200mm，混凝土設計強度為水下C30。鉆孔灌注樁穿越深厚卵石層，且靠近湘江，水位較高，滲透性強，極易形成塌孔，要求采取套管護壁，以保證成樁質量。②旋噴樁設計。基坑穿越深厚卵石層，止水要求較高，為保證止水效果，項目設計采用三重管高壓旋噴樁，2排布置。旋噴樁設計要求28d無側限抗壓強度至少1.2MPa。③內支撐設計。為盡量加大支撐間距，增加出土空間，項目設計采用混凝土腰梁，支撐采用鋼管支撐。支撐在主體結構施工時不拆除，留在主體結構中，待主體結構施工完后割除。通過對該項目基坑支護的合理設計，基坑產生的位移滿足周邊環境及規范要求，地下水控制滿足主體結構施工要求，保證了該基坑的安全穩定。

4 結束語

綜上所述，現代建筑工程中隨著基坑深度、規模的不斷增大，基坑工程安全對施工的影響越來越大，合理開展基坑支護設計具有重要意義。深基坑支護設計時，設計人員需嚴格按相關規范與項目基坑特點、地質條件合理選擇支護方案，明確支護材料與參數，切實保證深基坑工程整體安全、可靠。