高層住宅深基坑結構設計問題探析

王芙蓉（湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙410126）

高層住宅深基坑結構設計問題探析

王芙蓉（湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙410126）

隨著對于建筑工程要求越來越高，深基坑支護結構得到了廣泛的應用。特別是隨著密集建筑物以及大深度基坑周圍復雜的地下設置不斷增多，使得很多原有的深基坑方式不再適用于現階段的情況，因此在今后的工作中，必須重視深基坑結構設計，本文即針對此做了具體分析。

高層住宅；深基坑；結構設計

引言

隨著我國城市建筑行業的高層住宅的大量建設，越來越多的建筑企業的目光朝向高空和地下，因此許多高大建筑物在地下的層數越來越多，致使基坑的深度變大?；诖?，只有使用更加合理、高效、科學的深基坑支護結構設計，才能夠既保障了深基坑工程的安全，又使得工程造價經濟節約，而且為工程的建設打好堅實的基礎。

1 深基坑支護結構工程在我國的現狀

這些年來，深基坑支護結構工程的設計技術一直是我國建筑行業所面臨的技術難題之一，深基坑支護結構的設計工程以及施工工程都是在實踐中慢慢完善的。隨著改革開放的進行，建筑行業的快速崛起，建筑物的密度越來越大，高度越來越高，地下的層數越來越多，這些都對深基坑支護結構工程提出了越來越高的要求，但是由于技術方面的欠缺，深基坑質量不過硬導致的事故問題頻頻發生。當前，我國深基坑支護結構工程的現狀有如下幾個特點：

1.1 深基坑支護結構工程中深基坑的深度越來越深

在我國現在地皮價格昂貴、環境保護、人們利益等因素影響下，越來越多的建筑企業將建筑目標朝向了地下空間。在改革開放的初始階段，在我國的大城市中也很難見到地下室，更不用談中小型城市。但是，在現在的許多大城市甚至中型城市，地下3～4層已屬常見，6～7層的建筑也時有發現，這些建筑的普遍深基坑深度有時候都超過地上的建筑高度。

1.2 深基坑工程施工地點的地質條件不好

在城市中，對于高大建筑物的建設不能和建設核電站、水電站等重要基礎設施相比，對于核電站、水電站等的建設可以在廣闊地域中來選擇比較優越的地形來進行建設，但是對于城市建設，它只能根據城市規劃的要求和需要來進行建設。所以，這通常導致深基坑支護結構工程選擇的地質條件不過硬甚至很差。

1.3 深基坑支護結構工程的周圍環境復雜、多樣

由于現代大都市快速發展，城市剩余能夠使用的地皮面積越來越少。很多情況下，建筑企業在基坑周邊已經建成或正在建設或者緊鄰重要城市建筑的地方再次進行深基坑支護結構工程的建設，這存在著不能保證自身建筑安全可靠的問題，也不能做到對周圍建筑物的安全的保障。

1.4 深基坑支護結構工程的基坑工程事故多

深基坑支護結構工程是一個復雜而繁瑣的過程，一個原因是因為在地下建設施工，很多地下的土壤層性質并不能用地上的常用方法來進行有效的測定，導致地下工程的實施不能像地上一樣的實施；另一方面，對于深基坑支護結構工程的相關理論目前并不完善，導致在不同的地質條件下的建設過程中，所帶來的計算方法有所區別，而且由于一些建筑企業本身的偷工減料，建設豆腐渣工程，這些都使得很多深基坑工程的基坑事故頻繁發生。

2 工程實例

2.1 工程概況

某高層住宅工程共有地上20層，地下1層，其中地下一層為設備層，地上二十層為一體六戶，為框架結構，采用了預應力混凝土管樁基礎。該工程的地下室基底標高為-6m，設有地下車庫，半地下車庫基底標高-3.2m。工程整體基坑面積較大，場地東側存在多棟舊樓房，而南側、西側也建成較多住宅樓房，北側為交通要道。此環境下，該工程不適合放坡開挖，為了保證工程的質量和進度，需要進行一定的深基坑支護工作。

2.2 基坑支護結構設計

2.2.1 確定基坑參數

該工程場地地下存在較多排污溝、煤氣管道、光纖等等，管線相聚較近，且西側與南側緊挨著一條公路。施工時，若是對管網造成損害，則導致較大經濟損失。對該場地的地質環境進行考察發現，此處上部土層是結構較為松散的雜填土，下部則是軟塑狀的粘性土，土層整體強度不高，隨著地層變化，土層的厚度出現較大變化。常規粘性土主要是粉土與砂土，直接影響到基坑安全。基坑開挖時，孔隙承壓水也是一大重要影響因素。以勘測資料為依據，計算獲得土層支護參數，作為土抗剪強度參考值，確定支護設計參數。

2.2.2 選擇支護基坑方法

根據工程實際情況與該地區施工經驗，綜合考慮基坑施工造價、工期、安全性，對比分析不同的支護方案。根據開挖深度與施工環境，可將本工程地基坑支護分為BC、CD、AB、DE、EE、FG、GH、HA段，每段工程均按照由低價到高價、由簡單到復雜順序開展對比分析，最終選定如下方案：采用排樁與預應力錨桿聯合支護的方法，在輔助坑內布設止水帷幕，做好坡頂減載、反壓土體、坑內深水降水，確保支護體系完整。

2.2.3 設計基坑支護

①設計支護樁與錨桿。該基坑所有支護段均在放坡平臺下方設置，共設置3排錨桿，均采用二次注漿預應力錨桿。全面分析陽角錨桿交叉受力不利因素，為了充分發揮同層錨桿抗拔力，按10°、5°、20°對陽角兩側的同層錨桿進行設置，每個錨桿斷面均設為165mm，采取水灰比0.45～0.5的純水泥漿注漿，以強度為C25的樁身混凝土鉆孔灌注樁為支護樁。②對基坑支護進行計算。本工程設計道路荷載壓力30kPa，坡頂施工荷載11～16kPa，建筑荷載16kPa/層。根據郎肯土壓理論設計土壓的分布，核算水壓力，臨時結構調整系數1.0，被動土壓力折減系數1.0m，使用極限平衡法計算。

2.3 設計基坑的降水

該基坑在施工的過程中，在進行地下室開挖施工時，工程會跨入到豐水期，根據此地區的施工經驗，本工程廠區承壓水位的標準高度為19m，為了保證工程經濟性和安全性，根據實際的施工情況，決定使用減壓降水的方法進行施工，根據相關要求，基坑降水設計要具有良好的安全性，本基坑在施工時，基坑安全系數設置為1.0～2.0m，在設計降水時，該基層中承壓水頭降低10.0～11.0m時，可以達到設計要求。通過進行降水試驗，設計場地承壓水層的參數為：K=17.0m/d，R=220，經過使用經驗公式進行估算，本基坑的涌水量為21000t/d，并且降水井中的水主要來自砂層中的地下水。根據此砂層的含水滲透性和顆粒特征以及經濟性來看，基坑內部降水單井的抽水量設計80t/d，因此，降水井需要的數量為：

此外，對基坑周圍40m范圍中的地下水情況進行模擬分析，在這個范圍中承壓水水頭的降低值為6～10m，會導致地面附加量出現30～60mm的沉降量，不均勻沉降也會降低到1‰，基坑最高沉降量在枯水期會降低，因此，在設計此基坑時，對周圍的環境不會產生不利影響，和沉降監測結果相同。

2.4 基坑施工現場的監測

對基坑施工現場進行監測，主要目的是為了基坑可以順利開挖。經過監測，四周的道路和管網有沉降變形的情況出現，基坑邊坡和支護樁的土體均出現了水平位移和沉降變形的情況。在監測的過程中，使用精確度比較高的垂直鉆孔測斜儀，WRM－3型分層沉降位移計對土體的分層沉降進行檢測，使用WUT高精度位移計對水平位移進行檢測，并利用S1水準儀對地表的沉降情況進行監測。基坑在開挖完成后，分析了具體的沉降結果。其中，支護結構在水平方向出現的最大位移值為1.0cm，基坑周圍地面的最高沉降為1.2cm，而設計的基坑四周裂縫最大值為1.0cm，符合設計要求。當基坑挖掘到7.3m的深度時，理論預測值和土體位移監測數據大致相同，最高位移在基坑底部1～2m，最高位移值為1.5cm。

3 結束語

綜上所述，深基坑支護結構工程是一個較為復雜且科學要求較高的建筑工程，所以對于深基坑支護結構工程來說，如何選擇優良的設計方案是非常重要的。本文結合工程實例，分析高層住宅深基坑結構設計中的要點，旨在為我國建筑行業提供幫助，促進建筑業更加穩定和諧的發展。

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TU476

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2095-2066（2016）22-0201-02

2016-6-28

王芙蓉（1984-），女，工程師，碩士，主要從事結構設計等工作。