復雜環境下住宅建筑深基坑支護方案設計

中圖分類號：TU99 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）24-0120-04

Abstract： Takingaresidential building asan example，thedesignof deep pitsupport schemeundercomplexenvironment wasexplored.Basedonthefactthatthedepthdiferencebetweentheeastandwestsidesofthefoundationpitislargeandthe defomationcontrolrequirementsofthesurroundingenvironmentarehigh，thezoningexcavationideawasdetermined.The foundation pit slope adopts the schemes of \"slope release + pile anchor support\" and \"slope release + pilerow + internal supportsupport\"Theconstructionoftheeastzoneiscariedoutfirst，andthesupportingcolumnmembersarearrnged verticallyattheposionofthebackcastingbelt.Thenewmainstructureisusedasthereactionstructureofthehorizontal supportoftheunexcavatedfoundationpitinthewestzone.PKRMstructuraldesignsoftwareisusedtoconstructthemain structuremodeloftheeastareaandverifyit.Theresultsshowthattheanti-slidingstabilityofthesupportingreactionstructure meets the requirements of the code，and the deep foundation pit supporting scheme is feasible.

Keywords：residential building;deep foundation pit support;reaction structure;row pile support;schemedesign

對于周邊緊鄰既有建筑物并且地質條件復雜的高層住宅建筑，在深基坑施工時必須要做好支護方案設計，為現場支護作業提供參考，在保證深基坑開挖作業安全進行的同時，避免對臨近建筑物造成影響。常用的基坑支護形式有放坡開挖、重力式水泥土墻、懸臂式圍護結構及樁錨支護結構等。施工單位應綜合考慮巖土條件、周邊環境、成本與進度等因素，靈活設計支護方案，確保深基坑工程順利完成。

1 工程概況

某住宅樓總建筑面積 Ω061m² ，基坑深度 8.5～15.3m 屬于深基坑，基坑施工范圍內市政管線錯綜分布，有自來水管道、暖氣管道和天然氣管道；西側和北側緊鄰既有居民住宅樓，在深基坑施工中對變形要求嚴格；南側為公路。地質勘察結果顯示，該工程地基土自上而下可分為4種類型，分別是雜填土、粉質黏土、角礫和碎石，分布不均，工程建設適宜性差，巖土特征見表1。

表1住宅建筑地基土巖土特征表

2深基坑支護方案設計

該工程中深基坑施工面臨以下難點： ① 基坑東、西邊坡深度差異大，達到了 6.9m ② 基坑范圍內分布有較多的市政管線； ③ 周邊環境變形控制要求高，西側既有住宅樓為6層磚混結構，曾因地基不均勻沉降造成墻體開裂，采取微型鋼管樁加固地基基礎，導致傳統的樁錨支護方案無法使用。結合上述情況，初步確定了分區開挖思路，根據基坑深度與周邊情況，將基坑邊坡分成A、B、C三個區域，基坑支護平面如圖1所示。

圖1基坑支護平面圖

2.1A區支護方案設計

該區采用“放坡 ?+ 樁錨支護\"方案。

1）放坡支護。從冠梁頂部向自然地面 2.5m 范圍內放坡，坡比為1：0.5，同時在坡腳處使用土釘支護。土釘采用直徑為 20mm 的螺紋鋼筋，相鄰兩根土釘之間的水平距離為 1.5m 、垂直距離為 1.2m ，土釘布置完畢后在坡面上噴射一層厚度為 100mm 的C25混凝土。

2）排樁支護。樁體形式為鋼筋混凝土灌注樁，混凝土強度等級為C30，所用鋼筋為HRB400鋼筋。支護樁的直徑為 800mm ，樁間距為 1.5m ，樁體長度 10.5m 要求嵌固深度至少達到 6m 。在完成所有支護樁的布置后，在樁頂統一布置截面寬度為 1050mm 、高度為800mm 的冠梁。

3）錨桿支護。按照“一樁一錨\"的布置方式，在坡面上布置一道錨桿。錨索孔直徑為 120mm ，人射角度與土釘一致，均為 10^° 。

2.2 B區支護方案設計

B區支護方案與A區相同，為“放坡 + 樁錨支護”方案，但是考慮到B區的地質條件與附近環境與A區存在差異，因此在具體的支護設計上有所不同。

1）放坡支護。從冠梁頂部向自然地面 4.4m 范圍內放坡，坡比為1：1.2，其余支護措施同上。

2）排樁支護。支護樁形式、樁徑、樁間距同上。樁體長度為 17.5m ，要求嵌固深度至少要達到 8m_? 同樣在支護樁的頂部設置冠梁，冠梁參數同上。

3）錨桿支護。按照“一樁一錨\"的布置方式，在B區共布置了4道錨桿。第1道位于冠梁處，按照垂直距離 2.0m 布置其余3道錨桿，錨索孔直徑為 140mm 入射角度同上。

2.3 C區支護方案設計

該區采用了“放坡 _.+ 排樁 ?+ 內支撐支護\"方案。

1）放坡支護。從冠梁頂部向自然地面 1.0m 范圍內放坡，坡比為1：0.5，其余支護措施同上。

2）排樁支護。使用長度為 22.5m 的鋼筋混凝土灌注樁，樁間距 1.2m ，要求嵌固深度不低于 10m 在完成支護樁施工后于頂部設置冠梁將所有支護樁連接成為整體，冠梁參數及支護樁中鋼筋、混凝土參數同上。

3）內支撐支護。設置3道橫向支撐，其中第1道支撐位于自然地面下方 4.8m 處，第1道與第2道、第2道與第3道橫向支撐的間距均為 3.5m 。支撐梁為500m 高 ?800mm 寬的鋼筋混凝土結構，鋼筋為GRB400鋼筋，混凝土強度等級為 C30 立柱選用鋼格構立柱，結構組成與參數如圖2所示。

單位： mm

圖2格構柱結構參數圖

2.4基坑分區開挖步驟

沿基坑邊緣布置鋼筋混凝土灌注樁形成圍護結構，在開挖時以主體結構后澆帶為界，將基坑沿東西方向分隔成東、西2個區。先進行東區施工，同時對西區土體按 30^° 坡度進行放坡（放坡方式如圖3所示）。基坑開挖結束后進行上部主體結構施工至地上一層，然后回填東區主體結構與圍護結構之間的空隙。在后澆帶位置處垂直布置3個T型截面柱作為支撐柱構件并以新建主體結構作為西區未開挖基坑水平支撐的反力結構。完成東區施工后再開挖西區剩余土體，西區選用內支撐結構，水平支撐的兩側分別在C區支護柱和支撐柱構件上，在完成內支撐布置后進行西區主體結構施工至地下一層。

3東區支撐反力結構設計

3.1東區支撐反力結構的傳力路徑

結合上文所述的分區開挖流程，首先完成東區基坑開挖并進行回填后，再開始西區基坑開挖。在西區支護方案設計中，選用了排樁內支撐支護結構，橫向支撐的東側與東區主體結構上的垂直鋼筋混凝土支撐柱構件采用螺栓固定的方式連接，可以將水平荷載通過支撐柱構件傳遞到東區主體結構的樓板，然后通過東區主體結構將荷載最終傳遞到東側基坑回填土。本文將由支撐柱構件、東區主體結構及基坑回填土共同組成的體系，稱為“支撐反力結構”。該結構的荷載傳遞如圖4所示。

圖3 西區放坡示意圖

圖4東區主體結構豎向支撐柱構件的荷載傳遞圖

結合以上荷載傳遞路徑，在設計支撐反力結構支護方案時需要計算東區主體結構的側向位移，根據計算結果驗證該結構能否承擔水平支撐的軸力作用。

3.2 東區主體結構側向位移計算

本文使用PKRM結構設計軟件，結合基坑東區的巖土成分與周邊環境等信息，構建了東區主體結構模型，基于該模型計算主體結構樓層之間的最大位移和最大層間位移角。模型設置如下：剪力墻厚度為 240mm 地下二層（1\"）的層高為 3.6m ，地下一層 （2^#） 的層高為3.8m ，地上1層 （3^#） 的層高為 5.5m 。其他的梁、板標高及場地類型等與建筑設計方案一致。將東區主體結構的3道支撐軸力分別設定為 ¹953kN.2942kN. 3359kN 。完成模型的基本設置后，選取該軟件自帶的“節點荷載\"功能，把荷載施加于支撐軸力作用區域，并將荷載形式設定為“恒荷載”，由軟件自動計算在恒荷載工況下3個樓層的最大位移與最大層間位移角4。

統計數據后，將荷載形式調整為“活荷載”，再次計算在活荷載工況下3個樓層的最大位移與最大層間位移角，統計結果見表2。

表2各樓層在不同荷載下的位移計算表

由表2數據可知，在恒荷載工況下，最大樓層位移出現在 3^# 樓，為 0.74mm ；最大層間位移角出現在1^# 樓，為 1/22054 。在活荷載工況下，最大樓層位移出現在 3^# 樓，為 0.31mm ；最大層間位移角出現在 1^# 樓，為 1/213561 。根據JGJ120—2012《建筑基坑支護技術規程》中的相關規定，全樓最大層間位移角應小于1/9999 。對比可以發現，東區支撐反力結構無論是在恒荷載工況還是活荷載工況下，最大層間位移角均滿足規范要求。

3.3東側基坑回填土被動土壓力計算

東區主體結構在承擔西區內支撐軸力后，會將荷載傳遞到東側的基坑回填土，為了保證回填土提供足夠的承載力，需要根據回填土的受力狀態計算被動土壓力。根據地質勘察結果，回填土的重度為 18kN/m³ 黏聚力以 15kPa 計，內摩擦角取 28^° ，使用朗肯公式計算被動土壓力。負一層頂部的被動土壓力 P₁ 為0，負二層底部的被動土壓力 P₂ 可通過下式求得

式中： λ 表示回填土重度； h 表示回填土厚度； c 表示黏聚力； K 表示被動土壓力系數。這里的 K 可通過下式求得

將各項數值帶入式（2）后，可以求得 P₂ 值為498.6kPa 。則整個東區的朗科被動土壓力 E_p 為

總抗滑力為被動土壓力與基礎地面摩阻力之和，則總抗滑力為 2 243.7+20 730=22 973.7kN 。已知水平支撐軸力（滑動力）為 16647.7kN ，則抗滑穩定系數 η 為

JGJ120—2012《建筑基坑支護技術規程》規定支護結構的抗滑穩定系數為1.3，根據上述計算結果可知該支撐反力結構的抗滑穩定性滿足規范要求。

4結束語

在深基坑施工中，經常會遇到基坑周邊緊鄰建筑物或者邊坡土層軟弱等復雜情況，對深基坑支護提出了嚴格要求。如果支護措施不到位、不科學，很容易在基坑開挖過程中發生臨空面滑塌事故，對現場作業人員的安全構成威脅，同時也會影響整個工程項目的施工進度。在綜合考慮巖土特征、基坑特點、周邊環境等影響因素后，科學選擇基坑支護方案并借助于專業的軟件構建模型展開受力分析與計算，確定支護方案能保證深基坑的穩定與安全，從而為后續施工提供參考。

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