淺析軟土地區深基坑支護設計

福建省建筑輕紡設計院 陳濟鋒

淺析軟土地區深基坑支護設計

福建省建筑輕紡設計院 陳濟鋒

以福州某地下室基坑支護設計為工程實例，針對軟土地區基坑的特點，介紹了樁結合內支撐體系的支護方案，并簡要分析了深基坑支護設計過程中應注意的一些問題。

深基坑 軟土地區 支護設計

隨著經濟的發展，城市化進程不斷加快，地下空間開發規模越來越大，隨之而來的是基坑深度增加，并且很多建筑工程基坑緊鄰建筑物，地下管線眾多、交通網絡縱橫、環境保護要求較高，使得基坑支護工程變得尤為重要。特別是在軟土地區，淤泥層天然含水量高、壓縮性高、抗剪強度低，基坑開挖過程中極易產生變形，導致基坑失穩，給基坑支護設計和施工帶來了很多困難。本文結合福州地區某企業研發大樓地下室基坑支護設計實例，介紹軟土地區基坑支護的要點和難點。

1 工程概況

擬建場地位于福州市鼓樓區，場地北側為市政路，其余各側均有已建建筑，場地地勢平坦，主體建筑6～13層，設置兩層地下室，采用沖鉆孔灌注樁基礎，建筑±0.000=8.800m,地下室底板面標高為-8.330m，底板厚 400mm，墊層厚100mm，場地周邊地面標高為-1.030m，基坑開挖深度為7.800m，計算深度考慮至承臺墊層底，計算基坑深度為9.000m。

2 場地工程地質與水文條件

根據巖土工程勘察報告，基坑開挖涉及主要地層為雜填土、淤泥、粉質粘土、淤泥質土、粉質粘土、殘積砂質粘性土。在基坑開挖范圍內，地下水主要為雜填土層內的上層滯水，主要受大氣降水及地表水補給。地下水穩定水位埋深約0.4～1m，基坑開挖不需采取降水措施。各土層抗剪強度指標見表1。

表1 土層抗剪強度指標

圖1 總平面布置圖

3 基坑特點

從基坑開挖深度、工程地質條件、周邊環境來看，本基坑主要有以下特點：

（1）基坑開挖深度7.8m，考慮承臺高度，最大挖深約為9m，開挖深度較大。

（2）開挖范圍內土層主要為淤泥，淤泥的最大特點是含水量高、孔隙比大、抗剪強度低、變形大、壓縮性高，并有觸變性、流變性。

（3）基坑位于市區地段，基坑北側為市政路，其余三側均有已建建筑物，周邊環境保護要求高，變形控制嚴格。

4 荷載取值

基坑周圍靠近道路部分超載按20kPa考慮，其余部分超載按15kPa考慮。建筑物荷載按每層15kPa考慮。

圖2 整體穩定性驗算簡圖

5 圍護設計方案

綜合考慮本工程周邊的環境、基坑開挖深度以及地質條件等因素，采用直徑800沖孔樁結合兩道鋼筋混凝土支撐體系作為支護結構，沖孔樁間距 1200mm，樁間采用高壓旋噴樁擋土?；釉O置兩道鋼筋混凝土支撐，主撐截面為700mm ×700mm，連系梁截面為 600mm×600mm。支撐角落位置設置角撐，中部采用對撐桁架進行連接。鋼筋混凝土內支撐抗壓承載力高、剛度大、變形小，對減小支護體系水平位移和保證支護體系整體穩定具有重要作用。基坑開挖土層為相對隔水層，基坑設計方案不需設置降水井，采用集水明排的措施。

6 圍護結構施工及監測

（1）灌裝樁成孔完成后，應及時對孔徑、孔深、垂直度進行驗收，如不合格，應及時進行處理。縱向鋼筋可采用搭接焊或閃光對焊，同一斷面的接頭面積不應大于50%，且間隔布置，接頭應錯開35d且不小于500mm。主筋與加強箍之間采用點焊，主筋與箍筋之間可采用綁扎。樁頂梁施工時，樁頂應鑿至新鮮砼面，出露鋼筋應平直，并保證設計要求的出露長度，澆注樁頂梁前，必須清理干凈殘渣、浮土和積水，保證樁與樁頂梁連接牢固，不得造成連接處產生薄弱面。

（2）高壓旋噴樁有28d以上的齡期才能進行土方開挖。高壓旋噴樁施工后一周內進行開挖檢查成樁質量，若不符合要求，應及時調整施工工藝?；娱_挖過程中，若發現局部漏水現象，應立即停止開挖，用注漿方法進行封堵，以防止周圍地面沉降。

（3）支撐體系施工必須嚴格遵守先支撐后開挖的原則，支撐體系達到設計強度后，土方開挖至基底。立即施工墊層、承臺及底板，并同時設置底板與支護樁之間的支承層。要求支承層緊抵支護樁，不留任何間隙。

圖3 基坑支護剖面

（4）基坑土方必須分層、分段均衡開挖，在開挖過程中，應采取措施防止碰撞或損傷支護結構、工程樁或擾動基底原狀土，淤泥土層每層開挖深度不超過1m，不得超挖。

（5）應對支護結構水平位移、沉降、土體深層水平位移、圍護樁內力、支撐軸力、立柱變形地表的變形和裂縫、地下管線變形、周圍建筑物、地下水位等進行監測。監測數據達到監測報警值的累計值時，應立即報警。若情況比較嚴重，應立即停止施工，并對支護結構和周邊環境中的保護對象采取應急措施。

7 基坑工程設計應注意的問題

（1）基坑支護設計時，應根據基坑挖深、周邊環境條件、工程地質條件等合理劃分基坑側壁安全等級，并根據安全等級選擇合理的支護方式。

（2）設計選取的地質剖面應具有代表性，當地質條件復雜時，應沿基坑周邊劃分多個有代表性的剖面進行計算。在選取力學參數指標時，要注意試驗方法對參數及計算結果的影響，進行合理選取。

（3）周邊環境復雜、軟土地基等條件的基坑，內支撐結構選型時，應選用平面或空間的超靜定結構。設計時需考慮地質條件下的復雜性和基坑開挖步序的變化而出現的工況，在設計上采取必要的防范措施。

（4）基坑支護結構為臨時結構，設計文件應明確基坑支護結構的設計使用年限。避免因臨時支護結構超時使用，從而發生安全事故。

圖4 支撐平面布置圖

圖5 支撐彎矩圖

8 結束語

基坑工程為地下工程的施工提供作業場地，特別是軟土地區深基坑，具有易變形、開挖難度大等特點，首先要保證基坑工程本身的安全，為地下結構施工提供安全的施工空間。基坑支護體系主要作為一種臨時結構，在確?；颖旧戆踩那疤嵯聭M可能降低工程費用。因此，基坑支護設計應結合周邊的環境條件、工程地質條件、開挖深度等因素選擇合理的支護方案，做到安全可靠、經濟合理、技術可行、施工便利。

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