談基坑支護方案選型在某工程中的應用

都 智 剛

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030002)

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·巖土工程·地基基礎·

談基坑支護方案選型在某工程中的應用

都 智 剛

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030002)

介紹了基坑工程方案選型的基本原則，并結合太原市龍城壹號基坑工程實例，從支護結構、水平支撐體系、止水帷幕、降水方案等方面，闡述了基坑工程方案比選時應注意的問題和選擇依據，在確保基坑安全性的基礎上，達到了節約成本、減少工期的目標。

基坑，支護結構，止水帷幕，水平支撐體系

1 概述

隨著基礎建設的發展，城市空間日益緊張，建筑空間愈發向縱深延續，超大、超深基坑也越來越多。隨之而來的基坑安全問題也成為建筑行業日漸凸顯的一個重點環節。建設部2009年87號文對危險性較大的分部分項工程尤其是超過一定規模的危險性較大的分部分項工程的安全管理做出了相關規定，開挖深度超過5 m(含5 m)或開挖深度雖未超過5 m，但地質條件、周圍環境和地下管線復雜，或影響毗鄰建筑(構筑)物安全的基坑(槽)的土方開挖、支護、降水工程，均應編制專項方案并組織召開專家論證會進行論證。專家論證的主要內容有：專項方案內容是否完整、可行；專項方案計算書和驗算依據是否符合有關標準規范；安全施工的基本條件是否滿足現場實際情況。

基坑支護設計要確保安全，就必須充分考慮到影響基坑的各種因素。這里不只是基坑本身的開挖參數和水文地質情況，同時還包含了周邊環境、施工荷載、臨近工程的支護和降水對本工程的影響以及道路和場地對施工工藝和機械的要求等等。這就要求一個好的基坑支護方案應同時具備安全可靠性、經濟合理性以及施工便利性和工期保證性等諸多要素。在確保安全的前提下，盡量為建設單位節省每一個銅板，同時也要考慮到施工單位的實際執行能力。

因此，基坑工程的設計方案編制，不是簡單地抄錄參數后進行計算，然后不斷調整直至安全系數滿足要求，而是首先應該進行縝密的支護結構選型，從滿足本工程適用條件的多種支護結構形式中，遴選出安全可行、經濟合理、滿足施工要求的最佳方案。下面介紹一個工程實例。

2 工程概況

2.1 基本情況

太原市龍城壹號項目位于太原市龍城大街以北，長治路以西，山西大醫院以東。占地面積約為78 000 m2，總建筑面積361 254 m2，總投資138 424萬元。設2層地下室，±0.000=778.800 m，基底標高767.10(北)/ 767.30(東、西)/ 766.60(南)/ 766.20(西南角)。基坑深度8.74 m～11.43 m。根據地質條件及水文信息，擬建場地基坑支護安全等級為一級，環境保護等級為二級，安全有限期為一年。

2.2 周圍環境概況

基坑北側為已建龍城北街，路寬30 m。該側地下室距離用地紅線8.5 m，距離龍城北街邊約8.5 m；基坑東側為規劃許坦渠及已建長治路，路寬61 m；基坑西側為已建北三號路，路寬30 m。該側地下室距離用地紅線9.0 m；基坑南側為龍城大街。該側地下室距離用地紅線15.2 m。

2.3 工程水文地質情況

本工程地質條件以雜填土、粉土和砂土為主，地下水穩定水位埋深在5.1 m～10.3 m，具體見圖1。

3 支護結構及降水選型

3.1 支護結構選型

根據本工程實際情況，結合地區經驗，主要有以下幾種支護結構可供選擇：

1)樁錨支護體系；

2)SMW工法樁；

3)土釘墻支護；

4)地下連續墻。

由于場地限制，本工程不宜采用簡單放坡開挖，必須采取必要的支護措施。在上述幾種支護結構中，地下連續墻因其造價過高而不予考慮，而土釘墻則因其安全系數低、變形較大而被放棄。另外兩種支護結構中，樁錨支護體系具有安全性較高、支護體系變形較小且施工工藝成熟、本地區經驗豐富等優點，但支護費用略高(見圖2)；SMW工法樁則具有先進性強、綠色環保、施工速度快、工期短、型鋼可回收以較大程度節省投資等諸多優點(見圖3)，在方案比選論證會上得到與會專家及建設單位的一致認可。經測算，樁錨支護體系的總造價預算達到1 680萬元，SMW工法樁的預算則為1 474萬元。因此，SMW工法樁被初步確定為本工程擬定的支護結構。

但是，SMW工法也存在一個顯而易見的缺點，就是H型鋼的租賃回收費用受基坑工程和主體地下結構工程的工期影響較大，一旦在基坑施工至±0.000并具備回填條件之前耽誤了工期，則成本將大大增加。建設單位經反復論證，認為本工程存在周邊情況復雜、基坑規模較大、施工分包單位較多、施工期恰逢雨季受季節不可抗力影響等可能導致施工工期超出預期的諸多因素，同時SMW工法在本地區經驗較少，受地質條件、施工和監督經驗缺乏影響，施工質量不易控制。最終因基坑工程的總工期不確定因素較多，本工程放棄了SMW工法樁這種支護結構形式，而采用可確保安全和工期且施工質量易監督控制的樁錨支護體系。

同時，又仔細分析了本工程水文地質情況。由于地下水位在-5 m以下，則止水帷幕的樁頂標高可放在-5 m的位置。本著經濟合理的原則，自然地面下5 m范圍土體采用土釘墻支護，可在保證安全的前提下進一步為建設單位節約成本。

3.2 水平支撐體系選型

水平支撐體系主要有錨桿(預應力錨索)和內支撐等形式。其中預應力錨索具有施工速度快、質量易控制、便于基坑土方開挖等優點，在本地區有著廣泛的應用。從經濟合理和利于施工的原則考慮，本工程擬采用預應力錨索作為水平支撐體系。

不過錨索支撐雖利于本基坑施工，但因其長度較大，對周邊建筑和道路將不可避免的造成影響。為降低對周邊環境的影響，本工程經反復設計驗算，最終采用了擴大頭式錨索。與普通錨索相比，擴大頭錨索與土體作用面積大，錨固力強，且縮短了錨索長度，對基坑外建(構)筑物影響相對更小。

3.3 止水帷幕選型

根據本工程水文地質情況和本地區的施工經驗，常見的止水帷幕形式主要有普通單軸水泥土攪拌樁咬合、三軸攪拌樁、高壓旋噴樁等。

其中普通單軸水泥土攪拌樁施工工藝成熟，價格也相對便宜，但用于止水帷幕的可靠性較低。尤其是在深基坑中應用，近年來漏水事件頻出，導致流沙并嚴重威脅基坑安全。而三軸攪拌樁因其施工效率高、工期短、適用范圍廣、成樁質量高、止水效果好等優點已日益成為需要降水的深基坑工程止水帷幕首選。本工程因地處市區、臨近多條主要道路，為保證止水效果，確保基坑降水對周邊環境影響降到最低，選擇了三軸攪拌樁作為止水帷幕。

高壓旋噴樁造價較高，但其適用范圍廣，止水效果也優于普通水泥土攪拌樁，在一些特殊地質條件下有很好的效果。本工程基坑西側局部受場地條件限制，無法施工三軸攪拌樁帷幕。此部位遂變更為2排高壓旋噴樁φ600@400，其中一排在灌注樁間插打，完美解決此特殊部位的止水問題。

3.4 降水方案選型

本地區施工成熟、應用范圍廣的降水形式主要有輕型井點降水和管井降水。本工程的主要含水層為砂層，且降深較大，采用管井降水方案降水范圍大，成井數量少，后期降水費用低，在保證降水效果好的前提下還能最大程度節約成本。因此，管井降水是本基坑方案最容易確定的方案。

另外，本工程井管采用325 mm螺旋鋼管，進一步減少了管井數量，并增強了管井強度，土方開挖更為便捷，保證了地基基礎施工的順利進行。

4 結語

本工程設計方案充分考慮了基坑自身及周邊情況，通過對支護結構、支撐體系、止水帷幕、降水等各個環節的認真分析，多角度比對，體現了確保安全的前提下盡量節約成本并方便施工、節省工期的設計理念。該工程現已順利竣工，各項基坑監測指標均符合規范安全要求。

在基坑工程設計中，設計人員應謹記確保安全、節約成本、施工便捷、縮短工期等多要素并行考慮，做到該花的錢不能省、不用花的錢不浪費。設計不是簡單的計算，首要的方案選型才是重中之重。根據每個工程的不同特點，可采取多種結構相結合的方案，最大程度優化設計。

Discussion on the application of foundation pit support scheme selection in a engineering

Du Zhigang

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Corporation,Taiyuan030002,China)

This paper introduced the basic principle of foundation pit engineering scheme selection, and combining with the foundation pit engineering example of Taiyuan Longchengyihao, from the support structure, horizontal support system, waterproof curtain, dewatering scheme and other aspects, elaborated the matter needing attention and selection basis of foundation pit engineering scheme selection, in order to gain the target of saving the costs, reducing the construction period based on ensuring the safety of foundation pit.

foundation pit, support structure, waterproof curtain, horizontal support system

1009-6825(2016)32-0067-02

2016-09-03

都智剛(1978- )，男，高級工程師

TU463

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