某地下室开挖过程中的基坑支护设计及施工要点探讨

李青

（上海绿地建设（集团）有限公司 上海 200083）

随着我国城市化发展的不断加快，城市汇集人口越来越多，为有效缓解企业及民生领域的用地矛盾，高层建筑成为了城市发展的必然选择。纵观我国建筑工程近年来的发展可知，高层建筑项目建设数量的提升，同时增加了地下室基坑施工开挖深度。在加上建筑工程施工大都处于城镇人口较多的区域，地下管线分布密集是这些区域共同的特点，正是因为这些特点，导致地下室基坑施工逐渐成为了一项高风险工程。在此背景条件下，为防止基坑施工带来的施工风险，保证建筑工程施工效率，基坑支护技术随之应运而生，并在应用过程中给建筑工程带来了诸多好处。

1 地下室开挖基坑支护技术特点

随着基坑支护技术在我国建筑工程中发挥的作用与占据的地位越发重要，我国研究人员随之加大了对基坑支护技术的研究与应用。目前，对于基坑支护技术而言，基坑支护技术特点主要可体现在以下几个方面：

（1）基坑支护技术在不断发展中变得越发成熟，不仅施工步骤简单，明了易操作，而且能够达到很好的支护挡土效果，甚至不会对基坑周边的地形造成不良破坏。

（2）在工程施工时，由于地下水体通常会对土层造成破坏，导致基坑支护效果不佳，所以，在基坑支护技术使用的时候，施工人员必须对水体进行全面考虑。

（3）在基坑支护技术使用的过程中，除了需要对其水体进行全面考虑之外，还需要对周围建筑物防范措施进行全面考虑，做好技术与监控上的处理，只有这样才能在最大限度上保证支护的安全性。

（4）相对其它施工技术，基坑支护技术不仅造价合理，而且发挥出的优势较为明显，因此，基坑支护是保证建筑工程施工顺利进行的重要技术，有关人员需要对其加以重视。

2 地下室开挖基坑支护设计要点

2.1 设计思路

重视支护结构理论和材料的实验研究。实践是检验真理的唯一标准。正确的理论必须基于大量的实验研究。从基坑支护结构的试验看，中国与发达国家之间的距离很大，还有很长的路要走。但是，由于中国经济的快速发展，大量的高层和超高层建筑已经崛起，因此我们积累了大量的第一手建筑数据，但缺乏科学的测试数据来形成理论。

在进行基坑支护设计时，要充分利用新技术、新理念，来进行针对性设计，具体的事物要进行具体的研究，不能将传统的设计理念生搬硬套，要注重地下室基坑租户结构的设计理念，当前发展条件下，基坑的支护设计还并没有一个科学的计算公式，基本都是依靠经验来进行设计的。地下室基坑支护结构的设计与其他的施工设计存在着一定的区别，要改变以往的传统观念，将施工监控所反馈的动态信息进行深化设计。

2.2 常用基坑支护结构

基坑开挖施工的过程中，常规的基坑支护结构有板桩支护钢板桩、工字钢桩衬板支护结构、重力式挡墙、深层搅拌桩挡墙、钢筋混凝土板桩、重力式挡墙、连续排桩、框架式或双排桩、悬臂式组合排桩、排桩加深层搅拦桩止水、排桩加水泥旋喷桩止水、排桩加薄壁混凝土防渗墙、排桩或组合排桩加内支撑支护、排桩或组合排桩加土层锚杆支护、土钉墙、地下连续墙（加内支撑或土层锚杆）等。设计时应根据基坑的适用场地条件，工程地质岩组特性、基坑挖深、排水和主要特点等一系列因素进行综合考虑，见表1。

3 基坑支护工程施工要点

3.1 基坑环境介绍

以朝晖路一号地块项目基坑围护设计与土方开挖施工为例，通过对该项目的深入调查可知，该项目位于上海市松江区泗陈公路以南，朝晖路以西地块内，上海绿地（控股）集团拟在松江区泗泾镇朝晖路一号地块内筹建1幢17层高层住宅及一座地下车库等附属建（构）筑物，总用地面积6855.1m2，总建筑面积为15459.0m2。基坑挖深4.50～5.70m，局部深坑落深0.95～1.45m。

基坑东侧为已建办公楼，基坑围护外边线与地埋高压10kV电缆的最近距离约为3.081m；南侧为市政道路；西侧为西南名苑，基坑围护外边线与地埋高压10kV电缆最近距离约为3.735m；北侧为河道，基坑围护外边线与河道的距离约为13.795m。周边道路下、已建建筑物旁均有一定的市政管线需要保护。

3.2 基坑工程地质岩组

对朝晖路一号地块项目基坑场地进行工程地质勘察，勘察的最大深度为75.45m，工程地质勘察显示地基土均属第四纪沉积物。从其结构特征、土性不同和物理力学性质上的差异可划分为6层和不同层次的亚层。

①层为填土，层底标高-2.09～-1.42m，平均厚度1.96m，主要由粘性土夹少量碎石子组成。②层灰黄～兰灰色粉质粘土，层底标高-0.85～-0.28m，平均厚度1.14m，很湿，软塑，高等压缩性，土性自上而下渐变软，韧性中等，干强度中等。③层灰色淤泥质粉质粘土，层底标高-2.72～-3.24m，平均厚度3.49m，高等压缩性，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。⑤1层灰色粉质粘土，层底标高-7.95～-10.23m，平均厚度5.88m，压缩性高，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。⑤2层灰色粉砂，层底标高-11.06～-29.45m，平均厚度12.88m，稍密～中密，中等压缩性，夹薄层粘性土。⑤3层褐灰色淤泥质粉质粘土，层底标高-19.57～-20.43m，平均厚度8.66m，软塑，中等压缩性，土质较均匀，韧性中等，干强度中等。

表1 常用基坑支护结构及特点

3.3 基坑土方施工

（1）本基坑呈局部不规则长方形（内边86.8m×51m）形状，开挖面积为3952m2，基坑外圈围护周长约284m，基坑实际开挖深度为4.5～5.7m，土方总量约21000m3，基坑规模不大。

（2）按照围护支撑设计情况，基坑土方分两层开挖，并且遵循“分层、分块、尽早形成支撑或底板”的原则，根据围护设计要求，将各基坑每层土方分块按次序进行开挖。

（3）为了进一步控制基坑在开挖过程产生围护体变形及保证基坑工程的安全，施工中应该有效的运用时空效应的规律，土方开挖和支撑的施工工序应根据分区、分块、对称、平衡的原则制定，同时应在施工过程中尽可能缩短围护体无支撑暴露时间、宽度和深度。

（4）由于第一层土上表面有一些建筑垃圾，施工前对围护桩及工程桩施工范围内表面清障，尽量挖除表面回填石块，然后施工硬地坪，随后应在回填土范围内采用压密注浆的方式对土体进行加固处理后再进行围护桩的施工。待工程桩施工完毕后，然后进行第一层土整体土方开挖，挖至支撑底（-2.55m）。

3.4 基坑支护结构

朝晖路一号地块项目基坑支护结构分为水平支护结构和竖向支护结构。

水平支护结构为混凝土压顶梁结合一道预应力鱼腹梁钢支撑，局部采用钢筋混凝土支撑，连通道采用型钢H350×350×12×19对撑。

土方开挖期间需要设置竖向构件来承受水平支撑的竖向力，水平内支撑的竖向受力构件包括立柱和立柱下立柱桩。立柱及立柱桩采用临时钢立柱。预应力鱼腹梁钢支撑下立柱采用方钢管300×10，挖土平台立柱采用350×10，内灌C30混凝土，混凝土支撑位置立柱采用灌注桩和格构柱。

3.5 基坑排水方案

沿基坑设排水沟（排水沟宽为300mm，深为400mm），东、南面排水沟沿围墙进行设置，并与基坑南侧总出口处排水沟系统相连，排水沟采用标准砖进行砌筑，上面设置钢筋盖板（钢筋盖板采用20mm钢筋制作）。在城市排水管网接口处设沉淀池，经沉淀池后排入市政污水管网。场地大门出入口设循环池，对出场车辆进行冲洗。做好基坑的开挖准备，完成降水施工。在开挖前需要提前14d进行预降水，降水后基坑内水位应低于开挖面下0.5～1.0m。

3.6 基坑总体施工流程

表层清障施工→水泥土三轴搅拌桩止水帷幕→钻孔灌注围护桩（工程桩）→土体加固→打设疏干井、预降水→开挖第一层土至支撑底（首层土底标高为-2.55m，混凝土支撑区域开挖至-1.75标高）→浇筑围护压顶圈梁施工、支撑并养护（包括栈桥）→挖第二层土至坑底并浇注垫层（包括坑中坑）→桩顶处理→桩基验收→浇筑大底板→安装抛撑→支撑拆除→地下结构施工。

4 结语

地下室开挖过程中的基坑支护作为一种地下地质体的支稳防护结构，是确保基坑开挖工程能够安全、顺利实施的重要的保障工程。因此，各施工队伍在进行基坑开挖施工前应先做好基坑支护设计工作，针对地质岩组的特性差异，预想可能存在的问题，明确各处施工要点。只有在科学、适宜的设计方案指导下，才可以使基坑开挖工程的安全、顺利实施得到保障，也对上部主体建筑在今后的顺利施工提供了坚实基础。