基坑支護在工程中的設計與應用

李同超

【摘要】：本文介紹了放坡、復合土釘墻支護、樁錨支護等結構形式在項目中成功應用的工程實例，可以詳細了解目前深基坑支護的主流形式及如何安全、經濟地進行深基坑支護，以使復合土釘墻等支護技術更廣泛地應用。

【關鍵詞】：復合土釘墻；樁錨；基坑支護

1、工程概況

濟寧某小區擬建場地位于濟寧市任城區荷花路與軒文路之間、南外環路與圣賢路之間。擬建物5#、6#、7#居民樓、2F共建商業樓及地下車庫組成。總建筑面積約22萬m2。本基坑南北向最大長度約165m，東西方向最大長度約217m，基坑深度10.15m。

2、工程概況

濟寧某小區擬建場地位于濟寧市任城區荷花路與軒文路之間、南外環路與圣賢路之間。擬建物5#、6#、7#居民樓、2F共建商業樓及地下車庫組成。總建筑面積約22萬m2。本基坑南北向最大長度約165m，東西方向最大長度約217m，基坑深度10.15m。

3、周邊環境條件

擬建場區北側鄰近馬路，距離用地紅線約13m，西側距離用地紅線約21.2m。西側、北側最大放坡距離為5.075m。東側距離一期建筑4號樓約56m，貼近4#樓臨時施工道路，最大放坡距離為10.15m。南側距離一期建筑13#樓北側約21m，此處為13#樓的施工場地和施工道路，無放坡空間，13#樓西側距離基坑10.40m。

4、巖土工程條件

擬建場區整體平坦，地面標高32.61～36.72m，地表相對高差4.11m，屬河流沖洪積平原地貌單元。場區地下水主要為第四系孔隙潛水，以受大氣降水入滲為主要補給來源，以人工開采、微量側向徑流和地表蒸發為主要排泄途徑。地下水位隨季節及氣象周期呈周期性變化。一般自每年9月份至來年年初為枯水季節，每年初至9月份為豐水季節，水位年變幅在2-5m之間。動態類型主要為入滲—開采、徑流型。根據長期地下水水文觀測資料顯示，該地區地下水水位多年來一直處于連續上升趨勢，場區附近歷年最高水位標高約33.80m。勘察期間測得地下水位標高平均值為28.16m。場區內揭露地層主要為填土、第四系黏性土、砂土。從上到下前6層分述如下：第一層：素填土（Q4ml）；第二層：粉質黏土（Q4al+pl）、-1細砂（Q4al+pl）。

5、支護方案設計

5.1 支護形式的選取和計算

采用放坡、復合土釘墻支護、樁錨支護等結構形式。

（1）根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）的有關規定，綜合考慮基坑開挖深度、場地地層條件及周圍環境狀況，基坑開挖深度10.15m，樁錨單元基坑側壁安全等級為一級，其余側按二級計算，基坑支護為臨時性工程，設計使用時間為12個月。

（2）場地四周基坑頂面附加荷載除已有建筑物部分外，基坑周邊0～3.0范圍內不能堆載，3.0以外考慮15kPa的均布荷載，臨時施工道路荷載按40kPa考慮。

（3）根據場地的巖土工程勘察報告，結合工程經驗采用各土層的物理力學參數詳見下表：

表1各土層的物理力學參數表

指標

層號巖性 γ

kN/m3 C

kPa φ

（°） qsk

（kPa）

① 素填土 18 5 15 20

② 粉質粘土 18.4 17 15.5 50

③ 粉質粘土 18.9 18 16.6 55

④ 粉質粘土 19.1 18 15.5 55

⑤ 粉質粘土 19.3 19 13 60

⑥ 粉質粘土 19.3 18 18.8 65

（4）根據基坑周邊環境及場地地層條件和荷載情況，將基坑支護分為4個支護單元，基坑底邊線距建筑物基礎外邊線留1.5m的施工面。

采用北京理正深基坑支護設計軟件FSPW7.0版進行計算，確定各支護單元方案如下：

第一支護單元（ABC段）：基坑開挖深度10.15m，采用1：0.5放坡，復合土釘墻支護，掛網噴砼，共設置4道土釘和一道錨桿，土釘水平間距1.80m，豎向間距1.80m，鉆孔直徑130mm。

第二支護單元（CD段）：基坑開挖深度10.15m，采用1：1放坡，掛網噴砼。

第三支護單元（DE段）：基坑開挖深度10.15m，采用復合土釘墻+樁錨支護，上部4.0m采用1：0.3放坡，中間設1.0m平臺，下部支護樁采用鉆孔灌注樁，樁端嵌固深度5.0m，樁徑800mm，間距1.8m，設置兩道預應力錨索，掛網噴砼。

第四支護單元（EF段）：基坑開挖深度10.15m，采用復合土釘墻+樁錨支護，上部4.0m采用1：0.5放坡，中間設2.0m平臺，支護樁采用鉆孔灌注樁，樁端嵌固深度5.0m，樁徑800mm，間距1.8m，設置兩道預應力錨索，掛網噴砼。

5.2 面層

坡面掛網噴射混凝土，鋼筋網規格φ6.5@250x250，噴射砼厚80mm，強度C20。鋼筋網應在噴射一層混凝土后鋪設，鋼筋保護層厚度不小于20mm（當采用一次噴射時，鋼筋網距離土層距離不小于20mm）；鋼筋網上下段搭接長度應大于300mm，且必須與短鋼筋有效連接；坡頂上翻2.0m，在距基坑上緣1.5m處用長度1.0mφ16鋼筋垂直打入地面，間距1.50m，用于固定面層。

5.3 地表水的控制

在基坑開挖及基礎施工期間將受大氣降水影響，在基坑底部結合基礎施工采用磚模來做排水溝，在基坑四周角點及中部位置設置集水坑。

為避免地面積水對基坑產生不利影響，距基坑上口2.0m外的四周應設置高度為30cm的磚砌擋水墻。面層上在距坡頂3.00m、6.00、9.00m位置處設置泄水孔，水平間距3.0m，泄水孔孔徑不小于50mm、長度不小于500mm。設置位置可根據地層情況適當移動，盡量安放在在巖土分界面或透水性較強的地層中。

6、基坑降排水設計

6.1 降水井

基坑周邊按間距約15m左右布置降水井42眼，井深18m；疏干井17眼，井深16m。成井直徑600mm，濾管直徑400mm，采用5-10mm粒徑礫砂作為濾料回填。

為保證降水效果，可根據開挖情況，當局部降深不滿足施工要求時，在基坑內采用增加明溝排水方案輔助疏干井疏干坑內地下水。

6.2 回灌井

在基坑周邊存在對沉降敏感建筑物區域設置回灌井，間距30m，共12眼。設計井深12m，井徑600mm，具體做法與要求同降水井。

6.3 監測井

在基坑外側已有建筑物和道路附近設置水位監測井共6眼（回灌井亦可兼做觀測井用，具體布置見基坑降水平面布置圖）。

6.4 坡頂擋水墻

坡頂應全部硬化，坡頂2.0m外設置擋水墻。基坑周圍地面應向遠離基坑方向形成排水坡勢，在具備條件的情況下設置排水溝，基坑周圍排水應暢通，嚴禁地表水滲入基坑周邊土體和沖刷坡體。

6.5 降水要求

基坑開挖前應提前15天降水，同時測量觀測井回灌井的水位，當周邊測量水位降幅超過0.5m時應及時回灌。降水宜分不同降深緩慢進行，以減少對周邊環境的影響。

結語

該項目綜合考慮基坑開挖深度、場地地層條件、周圍環境狀況及荷載情況，將基坑支護分為多個支護單元，因地制宜，采取不同的方案進行土方開挖和邊坡支護，既滿足支護要求又節省了造價。在施工中組織了基坑變形和支護結構監測和基坑周邊環境觀測，未發現異常情況，邊坡穩定，整個項目的設計和施工達到了較好的經濟效果和社會效果，也證明了復合土釘墻等支護技術具有較強的推廣價值。

【參考文獻】：

[1]楊志翠.建筑基坑支護結構的選型及其優化設計[D].太原：太原理工大學，2011.

[2]JGJ120-2012.建筑基坑支護技術規程[S].

[3]JGJ/T111-98.建筑與市政降水工程技術規范[S].