商業綜合體深基坑支護設計及監測分析

摘要：深基坑工程涉及內容較廣，多年來一直是專家學者們研究的重要課題。為解決商業綜合體深基坑支護問題，結合遼寧省鞍山市鐵東區新港國際廣場項目的基坑工程，對實際基坑工程做了相應的支護方案選型及監測分析。綜合多方面因素，支護方式最終選擇樁錨支護。通過計算軟件完成設計驗算，表明設計方案能夠滿足該深基坑的支護要求；通過實際監測表明，支護結構工作狀態穩定、變形正常，對基坑的位移變形起到了很好的約束作用，保證了基坑的穩定。

關鍵詞：深基坑；支護設計；現場監測

0" "引言

基坑工程作為建筑物的隱蔽工程，不僅是建筑施工的關鍵部位，也是工程建設需要解決的重點內容。同時基坑的有效支護對開挖的順利進行起決定性的作用。基坑支護作為建造建筑物的臨時建筑結構體系，其壽命周期短，安全儲備要求相對降低，因此具有較大的風險性。在基坑開挖的動態過程中，必須要嚴格控制變形。

目前，國內外的學者對深基坑開挖及變形支護的研究已有了較為豐富的成果。楊善統[1]以重慶沙坪壩鐵路樞紐超大深基坑工程為背景，運用大型室內模型試驗方法，結合應變監測系統和非接觸ARAMIS監測技術，研究了基坑開挖變形機理、基坑開挖對臨近建筑物的影響以及超載基坑變形與破壞特征。

章暉等[2]以杭州臨安青山湖湖底隧道基坑開挖工程為研究對象，采用ABAQUS數值模擬軟件研究了隧道基坑開挖對地上擋土墻的影響，分析了基坑支護對地上擋土墻的變形和位移規律，研究了錨索支護對擋土墻穩定性的控制效果，提出了隧道基坑過擋土墻段施工開挖支護設計方案。

成昊凌等[3]為研究不同支護結構和支護參數下深基坑開挖，對支護結構和臨近管涵變形的影響，以甘肅農業大學新圖書館建設項目作為研究對象進行數值模擬研究，并基于實測數據與研究結果進行比較。研究表明：垂直開挖深基坑中，僅采用預應力錨索和土釘墻，無法滿足臨近管涵和支護結構位移要求，不同支護結構對管涵的豎向與水平位移影響不同；不同錨索預應力下，預應力的改變對管涵和支護結構的豎向變形絕對值影響較小，對水平位移影響較大。

喻春華[4]為研究軟黏土地區深基坑開挖對周邊環境的影響，結合上海某深基坑開挖項目，在地表、圍護結構和鄰近建（構）筑物布設監測點位，并進行連續監測。通過對監測數據進行整理分析，得出軟黏土地區深基坑開挖過程中圍護體深層位移呈弓形變化。最后基于實測結果，提出了軟黏土地區深基坑開挖施工過程中的變形控制措施。

林崇濤等[5]以某鄰近既有建筑物的基坑開挖和路基填筑工程為背景，通過數值模擬與現場監測相結合的方式，對深基坑開挖、路基填筑引起的既有擋墻和坡頂建筑物的影響進行全過程模擬分析，提出了合理的基坑支護和路基填筑方案。監測結果表明，該基坑支護和路基填筑方案，確保了既有高陡擋墻及頂部建筑物的安全。

陳哲光[6]以弗里敦行政綜合大樓的基坑工程為研究對象，通過模型試驗對基坑二次開挖排樁支擋體系的承載特性分析，探究了新增支護樁樁間距改變下對組合支護體系承載特性的影響。試驗結果表明：相比于新增支護樁，既有支護樁的樁頂位移隨著基坑開挖深度的增加而增大，新增支護樁的樁頂位移的增幅與其自身的間距呈遞減關系。既有樁支護樁的最大彎矩值，隨著新增支護樁的間距增加而增大，且開挖深度與樁間距呈反比。

本文基于遼寧省鞍山市鐵東區新港國際廣場項目的基坑工程，對實際基坑工程做了相應的支護方案選型及監測分析，以期對類似工程實踐起到一定的指導作用。

1" "工程概況

1.1" " 工程簡介及其特點

新港國際廣場項目位于鞍山市鐵東區二一九路北，鐵東二道街東位置。地面標高介于38.21～40.00m 之間，相對高差約為1.80m，地形總體平坦、略有起伏，場地東北側地勢較高。場內存在零星堆砌建筑垃圾及房屋拆扒后人為遺留廢舊垃圾，場地整體地面起伏不大。

建筑物從西至東依次為華藝大廈、國友大廈、新華書店、兩棟居民樓。基坑北側支護樁外邊線至文化街路沿石水平距離為5.75m，支護樁距華藝大廈、國有大廈、新華書店、兩棟居民樓水平距離均約為25m。華藝大廈地上22層，地下3層，其中有16層為后加層，地下室每層3m，地下室總深度為9m，建筑物基礎形式為筏板基礎。國友大廈為地下1層、地上7層，地下室高度為5m，建筑物基礎形式為筏板基礎。新華書店為地上6層，無地下室，基礎形式為承臺基礎。一棟居民樓為地上6層，無地下室，基礎形式為承臺基礎。另一棟居民樓為地上7層，無地下室，基礎形式為承臺基礎。

擬建場地地勢平坦，地貌類型單一，無不良地質作用，地質環境未受破壞，工程地質條件簡單，場地穩定，適宜建筑。本工程場地平整的標高39.45m，基坑底部標高22.45m，基坑深度為17m。基坑支護結構安全等級：一級，支護結構設計使用年限：1年。基坑周邊環境如圖1所示。

1.2" "工程地質條件

擬建場地地下水埋深實測穩定水位深度為15.45～16.25m，穩定水位標高介于1.58～1.63m之間，地下水類型為潛水。基坑支護物理力學性質參數如表1。

2" "支護方案設計

根據基坑側壁土層分布、周邊建（構）筑物基礎形式與埋深，以及與本基坑的距離、擬采用的支護形式等情況，將基坑進行分區，選取4個代表斷面計算。基坑西側南側為支護一區，基坑北側及東側南段為支護二區，基坑東側北段中段為支護三區，基坑東側陽角處為支護四區。

據勘察報告可知，該工程所在場地土質良好。基坑安全等級為二級，不能采用放坡的方案。支護一區、三區、四區周圍建筑荷載較小，離建筑物距離較近，開挖深度范圍內未見地下水，土質較好，滿足樁錨支護的適用范圍，確定使用排樁結合錨桿進行支護。支護二區周圍沒有建筑物，場地開闊，采用樁錨支護方案，施工較為簡單，如圖2所示。

通過理正計算軟件完成設計，并進行驗算，結果表明設計方案能夠滿足該深基坑的支護要求。最終確定遼寧鞍山新港國際廣場的深基坑支護設計方案如下：支護一區開挖深度17m，采用樁錨支護方案，樁長32m，直徑0.8m，水平間距1.5m，豎向間距2m。支護二區開挖深度17m，采用樁錨支護方案，樁長25m，直徑0.8m，水平間距1.5m，設置4道錨桿，豎向間距2m。支護三區開挖深度17m，采用樁錨支護方案，樁長16m，直徑0.8m，水平間距1.5m，設置5道錨桿，豎向間距2m。支護四區開挖深度12m，采用樁錨支護方案，樁長22m，直徑0.8m，設置4道錨桿，水平間距1.5m，豎向間距2m。基坑深度范圍內無地下水，無需降水。針對明水，在基坑頂面和底面設置排水溝。

3" "基坑監測分析

深基坑施工較為復雜，若處置不當極易發生事故，使基坑周圍建筑和管線遭到破壞。為保證工程安全，需要對基坑周圍的建筑和管線進行監測，及時掌握情況，從而規避事故的發生。

3.1" " 基坑監測內容及預警值

依據規范要求，結合現場的實際情況，本工程決定對以下項目進行監測：支護結構頂部水平位移、坡頂沉降、深層水平位移、基坑周邊地表的豎向位移、地下水位變化。根據相關規范及設計要求，對該基坑進行的監測項目要求的報警值見表2。

3.2" " 監測點布置

對于位移和沉降的監測，監測點通常在沿基坑周邊布置，兩個監測點的距離不超過20m；對邊坡中部、土層薄弱區域及臨近建筑物區域，應增設監測點，并加強觀測。臨近建筑物的豎向位移監測點，布置在建筑物四角、沿外墻每隔10～15m或每隔2～3根柱基上，每邊不少于3個監測點。

根據監測點布設原則及基坑具體情況，在基坑四周共布設20個監測點，位于基坑北側監測點共布置4個監測點，分別為W1、W2、W3、W4。W1的絕對坐標為（746.19，778.693）、W2的絕對坐標為（754.066，798.185）、W3的絕對坐標為（759.226，817.838）、W4的絕對坐標為（763.989，836.375），具體布點情況如圖3所示。由于內容繁多，相近監測點趨勢基本一致，因此本文就此基坑上口邊緣選取W1、W3監測點做沉降監測分析。

3.3" " 監測結果分析

綜合分析各點的位移數據，其中W1和W2類似，W3和W4類似，僅以W1和W3列舉。監測點的累計水平位移與時間的關系如圖4所示。監測點的水平位移速率與時間的關系如圖5所示。監測點的累計位移速率與時間的關系如圖6所示。

對此觀測過程中基坑變化情況分析如下：在此觀測過程中，這四個監測點的累計位移量平均在1.0～34.0mm之間，其中W3、W4兩點的水平位移累計變化量達到19mm，均未超過報警值50mm；位移變化速率較小，均未達到報警值3.0mm/d。

基坑共進行134次觀測，目前的位移變化量趨于穩定。現從以下三個方面對監測點W1、W2、W3、W4測點觀測結果予以分析。在此觀測過程中，監測點W1、W2、W3、W4的累計位移量平均在1.0～19.0mm之間；位移變化速率較小，平均1.0mm/d均未達到報警值3.0mm/d。四個位移監測點中，W3點最大水平位移變化速率為2.0mm，W4點最大水平位移變化速率為2.0mm，在往后的監測時間內均為1.0mm/d，雖然有突變，但均未達到報警值。總體觀測情況表明，基坑狀態穩定。

由支護結構的巡視檢查和測點觀測結果可以看出，支護結構工作狀態穩定，變形正常，對基坑的位移變形起到了很好的約束作用，保證了基坑的穩定。

4" "結論

基坑工程作為建筑物的隱蔽工程，不僅是建筑施工的關鍵部位，也是工程建設需要解決的重點內容。同時基坑的有效支護對開挖的順利進行起決定性的作用。基坑支護作為建造建筑物的臨時建筑結構體系，其壽命周期短，安全儲備要求相對降低，因此具有較大的風險性。在基坑開挖的動態過程中，必須要嚴格控制變形。

本文結合遼寧省鞍山市鐵東區新港國際廣場項目的基坑工程，對深基坑及深基坑支護做了深入的分析與總結，對實際基坑工程做了相應的支護方案選型及監測分析，通過研究得出如下結論：綜合工程周邊環境、所在場地地形、地貌類型、地質環境、經濟性、安全性、適用性問題等方面因素，最終選擇樁錨支護的方案，并通過理正計算軟件完成設計，做出驗算，結果表明設計方案能夠滿足該深基坑的支護要求。通過數值模擬，掌握基坑在開挖施工過程中的動態變化規律，可以以模擬結果來指導基坑的支護設計。通過實際監測可以準確的掌握基坑的變形情況。對支護結構的巡視檢查和測點觀測結果表明，支護結構工作狀態穩定，變形正常，對基坑的位移變形起到了很好的約束作用，保證了基坑的穩定。

參考文獻

[1] 楊善統.建筑密集區超大深基坑開挖變形模型試驗研究[J].地下空間與工程學報，2022，18（S1）：147-155.

[2] 章暉，戴振鑫，盧源，等.深基坑開挖對地上鄰近擋土墻的影響研究[J].科技通報，202238（7）：51-56.

[3] 成昊凌，郭燁，陳羽，等.深基坑開挖對支護結構和臨近管涵的影響研究[J].施工技術（中英文），2022，51（13）：31-36.

[4] 喻春華.軟黏土地區深基坑開挖對周邊環境的影響實測分析[J].建筑施工，2022，44（6）：1177-1179.

[5] 林崇濤.深基坑開挖與路基填筑對鄰近建（構）筑物的影響及保護分析[J].福建建設科技，2022（3）：40-44.

[6] 陳哲光.基坑二次開挖排樁支護體系承載性狀研究[J].工程機械與維修，2022（4）：136-139.