复杂周边环境下的基坑支护设计

姜龙远

（北京金河水务建设集团有限公司，102206，北京）

复杂周边环境下的基坑支护设计

姜龙远

（北京金河水务建设集团有限公司，102206，北京）

通过对某具体工程中基坑支护方案的设计分析，得出对于范围较大、周边环境复杂的基坑，针对其不同部位、不同安全等级和边坡情况选择不同的支护方式，可以在保证边坡安全前提下合理降低支护成本，做到既安全又经济适用。

基坑；边坡支护；剖面设计；护坡桩

水利水电及民用工程施工中基坑支护的方式有多种，如何根据每个基坑的实际状况，选择适当的支护方案及合理的支护体系设计方法，对于工程安全来说非常重要。对于周边环境比较复杂的基坑，应该在安全的前提下，根据实际情况选择支护方式或者多种支护方式的组合，达到既保证安全又经济适用的要求。

土钉墙和护坡桩是两种比较常用的基坑支护形式。土钉墙（Soil Nail Wall）是一种运用原位土体加筋技术的边坡加固型支护施工方法——将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固，边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层混凝土面层和土方边坡相结合。其构造为设置在坡体中的加筋杆件（即土钉或锚杆）与其周围土体牢固黏结形成的复合体，以及面层所形成的类似重力挡土墙的支护结构。土钉墙使得工期大大缩短，在节约了人力、物力、财力的同时还保证了工程的质量。护坡桩是沿基坑边打桩防止边坡坍塌，通常在边坡放坡有效宽度工作面不够情况下采用，可以防止临近原有工程基础位移、下沉。通常来说土钉墙费用低，护坡桩费用高。

一、工程概况

1.基本概况

北京市昌平区某工程，基坑开挖深7.9~9.1 m，开挖前基坑地面最大高差1.8 m。基坑北侧约6.3 m处有一栋已完成主体结构施工的18层住宅楼，该住宅楼地基处理方案为CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基。基坑东南角有一个准备废弃的鱼池，深3.5 m，鱼池与基坑有约0.5 m的重叠，鱼池准备在施工前完成用素土回填。

2.基坑及边坡岩性

整个场地地基土层上部为人工填土层，其下为新近冲洪积层及一般第四纪沉积的黏性土、粉土、砂土和卵石层。各土层分述如下：

表层为厚1.3~4.8 m近期人工堆积粗砂素填土①层、细砂素填土①1层、杂填土①2层及粉土素填土①3层。

近期人工堆积层以下为新近冲洪积层：粗砂②层和细砂②1层。

新近冲洪积层以下为第四纪冲洪积层：粉质黏土③层，砂质粉土、黏质粉土③1层，黏土、重粉质黏土③2层；粉质黏土④层，砂质粉土、黏质粉土④1层，粉细砂④2层，黏土、重粉质黏土④3层（图1）。

图1 代表性地层剖面示意图

3.地下水

根据本场区地层资料情况，透水层、弱透水层相互连通，经综合分析本场区最大深度40.0 m内主要有3层稳定地下水，详见表1。根据场地地层情况，基槽开挖深度内有一层潜水分布。该层潜水天然动态类型属渗入—蒸发、径流型，主要接受大气降水入渗、地下水侧向径流等方式补给。拟建建筑物基础位于地下水水位以下，基槽开挖前需采取适当的降水或截水措施。

表1 地下水水位综合统计表

二、支护方案设计

1.支护设计原则

①设计方案必须确保支护结构的安全，保证基坑周围建筑物、地下管线和市政道路安全。

②支护结构在保证安全的前提下力求经济合理，满足国家有关法规和规范。

③在现有的施工场地内充分考虑施工可行性，保证施工的顺利进行。

④基坑周边堆载限制要求。

2.基坑安全等级判定

依据 《建筑基坑支护技术规程》（DB 11/489—2007）确定本工程的基坑侧壁安全等级：1-1剖面为二级（h=7.9 m≤10 m，α＜0.5，其中 h表示基坑开挖深度，α表示临近建筑物及管线离坑口内壁的水平距离与基础底面距基坑底垂直距离的比值，下同）；2-2~6-6剖面安全等级为三级 （h=7.9~9.8 m≤10 m，α＞1.0）。

3.基坑设计

本工程根据周边环境、基坑深度及地质环境可按6个剖面考虑。对于基坑上部堆载，本工程考虑结构施工期间堆场、施工行车、临时办公室和工人宿舍荷载，基坑北侧临近高楼部位按地面下3.0 m矩形附加荷载100 kPa考虑，其他部位按地面矩形附加荷载20~30 kPa考虑，从而保证结构施工期间能够在基坑上部顺利进行平面布置，保证施工正常进行（图2）。

图2 基坑平面图

（1）1-1 剖面、4-4 剖面设计

1-1剖面北侧约6.3 m处为已建的18层高楼房，地基处理采用CFG桩，放坡无法满足要求，且可能带来对北侧地基承载力的破坏，故支护设计采用护坡桩+锚杆。如果北侧降水，会降低北侧楼座下地基承载力，因此同时采用止水帷幕进行止水。

4-4剖面紧邻鱼塘，虽然鱼塘已干涸，但由于长期蓄水，土质含水量较高，边坡稳定性差，因此采用护坡桩进行基坑支护设计。

基坑设计采用理正深基坑7.0 PB1软件进行验算设计，1-1剖面基坑安全等级为二级，基坑侧壁重要性系数为1.0。计算护坡桩荷载分项系数取1.25，锚杆荷载分项系数取1.25，基坑整体稳定安全系数不小于1.3，抗隆起安全系数为1.6。4-4剖面基坑安全等级为三级，基坑侧壁重要性系数为0.9，护坡桩荷载分项系数取1.25，基坑整体稳定安全系数不小于1.25。

（2）2-2 剖面、3-3 剖面、5-5 剖面、6-6剖面设计

该4部分剖面周边无特殊建筑物，考虑安全、经济、适用原则，基坑支护采用土钉墙+地锚。

表2 基坑支护报警值

基坑设计采用理正岩土计算6.0 PB1软件进行验算设计，基坑安全等级为三级，基坑侧壁重要性系数为0.9，基坑整体稳定安全系数不小于1.25。

（3）设计工作量

①1-1剖面：护坡面积940.1 m2；护坡桩85根，设计桩径800 mm，施工桩长 12.2 m，C25 混凝土 521.0 m3；锚杆84根，设计长度20m，总长1680m；冠梁长119.0 m，C25混凝土57.12 m3；22b工字钢腰梁119.0 m。

②2-2剖面：护坡面积 798.2 m2；土钉305根，总长2 074 m；坡顶防渗混凝土板 86.8m2；C20 混凝土 88.50m3。

③3-3剖面：护坡面积438.7 m2；土钉174根，总长1276m；坡顶防渗混凝土板 45.7 m2；C20 混凝土 48.23 m3。

④4-4剖面：护坡面积约165.2 m2；护坡桩27根，设计桩径 800 mm，施工桩长 11.6 m，C25混凝土 157.35 m3；冠梁长41.6 m，C25混凝土19.97 m3。

⑤5-5剖面：护坡面积 586.34 m2；土钉 204 根，总长 1 632 m；坡顶防渗混凝土板 53.42 m2；C20混凝土63.98 m3。

⑥6-6剖面：护坡面积1 060.1 m2；土钉 396 根，总长 2 604 m；坡顶防渗混凝土板104.2 m2；C20混凝土116.42 m3。

三、沉降与位移监测

1.基坑及支护结构监测报警值

为确保开挖期间基坑安全，本次基坑及支护结构的监测报警值设计按照以累计变化量和变化速率共同控制的原则进行，基坑及支护结构报警值如表2。

2.监测点布置

为了反映基坑和北侧建筑物的实际状态及其变化趋势，根据现场实际情况，将观测点布置在如下位置：

①按照水平和竖向位移监测点共用的原则，沿基坑周边分别在基坑中部和阳角处布置水平和竖向位移监测点。

表3 监测仪器设备表

②在基坑北侧建筑物周边布置沉降监测点，监测点沿平行、垂直于坑边的方向设置在北侧楼房的结构外墙和柱上。

3.主要监测仪器设备

主要监测仪器设备如表3所示。

四、结 语

本项目施工过程中，严格按照设计要求和相关规范进行施工。截至基坑回填完成，各监测点的监测结果显示，采用护坡桩+锚杆支护的1-1剖面边坡，其相邻的住宅楼位移和沉降没有受到基坑开挖影响。采用护坡桩支护的4-4剖面边坡和采用土钉墙+地锚支护的其他边坡，位移和沉降均在控制范围内，整个过程中边坡稳定，未发生失稳。由此可见，本支护方案完全满足安全要求。同时，由于对基坑安全等级较低的边坡采用了土钉墙，大大降低了支护成本，做到了既安全又经济适用。

[1]李云，张杰.深基坑桩锚支护结构的设计探析 [J/OL].建筑知识，http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1243.TU.20160504.0915.036.html.

[2]王梅.土钉墙施工工艺探讨[J].科技创新与应用，2012(18).

[3]李沙,等.论深基坑护坡桩＋土钉墙支护措施[J].建筑知识，2013(B02).

Design of slope retaining and protection structures of foundation pit under complex environment//

Jiang Longyuan

By means of analyzing design of retaining and protection structures of foundation pit of a specific proejct,supporting methods are selected for different parts of the foundation considering the level of safety and slope conditions,in particularly the foundation pit has a relatively large scope and complex environment.The selected method is safe and cost-effective,not only can ensure safety of the slope but also reduce the cost.

foundation pit;slope support and protection;profile design;slope-retaining pile

TV5

B

1000-1123（2017）16-0051-03

2017-07-07

2017-08-16

姜龙远，工程师。