地下室基坑支護設計與施工探討

我國《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》對基坑支護做出了明確的定義，并將基坑側(cè)壁分為了三個安全等級?；又ёo常見的有排樁支護、地下連續(xù)墻支護、水泥土擋墻、鋼板樁、土釘墻、逆做拱墻、放坡、基坑內(nèi)支撐等型式。

一、地下室基坑支護的設計與施工概述

（一）地下室基坑支護的設計

地下室基坑支護需要滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的要求，即能夠滿足承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)的需要。承載能力極限狀態(tài)是指地下室支護結(jié)構(gòu)遭到破壞，出現(xiàn)傾倒、失穩(wěn)、滑動等情況；正常使用極限狀態(tài)是指支護結(jié)構(gòu)變形而影響正常使用，卻沒有導致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的情況。因此，地下室基坑支護設計要有足夠的安全性能，在承載能力極限狀態(tài)下不至于支護失穩(wěn)，而且不影響附近設施的安全使用。在設計時要計算支護結(jié)構(gòu)的變形、穩(wěn)定問題，根據(jù)附近環(huán)境情況控制變形的幅度。

（二）地下室基坑支護的施工

地下室基坑支護需要根據(jù)具體的水文地質(zhì)條件，選擇合適的支護結(jié)構(gòu)。在地下水控制方面，在基坑開挖階段需要根據(jù)實際情況單獨或者組合采用集水明排、截水等方法；

在制定施工方案方面，施工前要認真做好地質(zhì)勘查工作，了解施工區(qū)域附近的地下管線情況，根據(jù)考察結(jié)果和工程要求制定可行的施工方案，具體內(nèi)容包括支護結(jié)構(gòu)設計、開挖順序、開挖深度、機械類型、坑邊載荷、排水措施、地下管線保護措施等等，要對基礎施工做好支護措施，要有設計計算書和標注明確的施工圖紙，施工方案必須由相關負責人審批確認后才可實施；

臨邊防護方面，在基坑施工時需要做好臨邊防護，根據(jù)具體深度采取相應的防護措施，臨邊防護欄桿與基坑邊口不能小于0.5m的距離；

坑壁支護方面，開挖坑槽時的邊坡要滿足安全要求，坑壁支護以及地下管線的加固措施要滿足基坑支護結(jié)構(gòu)施工方案的要求，如果支護設施存在局部變形等問題，設計人員要及時制定相應的調(diào)整加固措施；

排水措施方面，基坑施工時需要根據(jù)施工方案做好排、降水等措施，采用坑外降水時要采取措施避免影響到附近的設施；

坑邊荷載方面，基坑邊推土與材料、器具堆放位置與基坑邊距離和堆放數(shù)量要符合施工方案等相關規(guī)定的要求，當機械設備施工沒能與基坑邊拉開規(guī)定距離時，要在機械施工一定范圍內(nèi)采取有效的地面和基坑壁支護加固措施；

上下通道方面，基坑施工時要設置作業(yè)人員上下的專用通道，通道必須有牢固可靠的結(jié)構(gòu)，通道設置的位置和數(shù)量也要滿足具體施工需要，并符合安全防護的相關規(guī)定；

土方開挖方面，施工機械需要經(jīng)過責任部門檢查驗收后才能夠進場作業(yè)，要認真做好驗收記錄，另外還需要按照相關規(guī)定對操作人員進行培訓和考核，操作人員必須熟悉機械作業(yè)的安全技術(shù)操作規(guī)程，持證上崗，在機械作業(yè)時要按照施工方案和操作規(guī)程挖土，不能破壞基底土層的原有結(jié)構(gòu)，施工作業(yè)的位置要安全，在機械作業(yè)范圍內(nèi)不允許人員進入；

基坑支護變形監(jiān)測方面，要根據(jù)施工方案做好基坑支護結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測工作，認真填寫監(jiān)測記錄，對附近道路、建筑、管線等設施做好沉降觀測，并做好相應記錄；

作業(yè)環(huán)境方面，基坑內(nèi)要有供作業(yè)人員立足的位置，立足處要保證安全和穩(wěn)定，在進行垂直作業(yè)和交叉作業(yè)時要做好安全隔離防護措施，夜間施工等光線較暗的施工環(huán)境要設置充足的照明設施，而不能僅僅設置局部照明，以保證施工的安全、高效。

二、地下室基坑支護設計與施工的實例

1.工程概況

天湖住宅小區(qū)工程總建筑面積495000m2，高度為95.7m，設一層地下室，地下室由南區(qū)、北區(qū)地下室車庫與人防工程構(gòu)成，工程樁采用靜壓PHC高強預應力樁，地坪標高-0.9m，基坑開挖深度分別是4.78m和5.08m，開挖周長為1756m左右，開挖面積為98500m2。

2.施工環(huán)境情況

根據(jù)對基坑附近環(huán)境的勘察，本工程土質(zhì)狀況依次為素填土，厚約0.5～7.2米，局部缺失；雜填土，厚1.0～4.2米，局部分布；淤泥質(zhì)土，厚0.6～10.95米，局部缺失；且淤泥層埋深從2米多到4米不等；粉（砂）質(zhì)粘土，厚0.9～10.9米，局部缺失。本基坑開挖范圍內(nèi)的地下水主要是素（雜）填土中的上層滯水，受大氣降水和地表排水等影響?？辈炱陂g的混合穩(wěn)定地下水標高為0.3～3.6米。

基坑四周臨市政道路，其中南側(cè)的左下角臨原有的建筑地下室18米，西側(cè)緊臨興港路，人行道下埋設了大量的地下管線，基坑開挖需要嚴格控制變形；基坑北側(cè)距離道路15m；基坑東側(cè)距離道路11m左右。

3.基坑支護方案

根據(jù)工程基坑的開挖深度和施工環(huán)境條件，考慮經(jīng)濟性、安全性、穩(wěn)定性等原則，可以選擇的基坑支護方案有3個：第一個是大放坡開挖，該方案經(jīng)濟性強，適合場地開闊并且地基條件好的工程，由于本工程受地質(zhì)條件、周邊環(huán)境限制較大，故排除此方案；第二個是土釘墻支護結(jié)構(gòu)，該方案滿足經(jīng)濟性、安全性、可靠性和施工便捷等要求，是一種多用于粉砂地基的自立式支護結(jié)構(gòu)，比較適合基坑不是很深、對變形要求不嚴格的工程，本地區(qū)已有成功的案例；第三個是單排灌注樁加內(nèi)支撐支護，該方案能夠很好的控制側(cè)壁位移，在技術(shù)可行的情況下能夠提供土方開挖和運輸?shù)钠矫骈_口，該方案已有許多成熟的經(jīng)驗，但在本工程中開挖面較大，導致支護費用比較高。根據(jù)實際情況，本工程選擇了PHCφ500-125-AB型管樁與土釘支護結(jié)合的支護方案。

4.基坑支護設計

周邊大部分采用PHCφ500-125-AB型管樁與土釘支護。樁間距800mm，采用單節(jié)樁，樁長8～13米。管樁內(nèi)灌芯，樁頂設置砼強度C25、斷面600*900的冠梁；

南北區(qū)之間的場地，由于需要作為施工臨時堆場，所以南區(qū)的北側(cè)、北區(qū)的南側(cè)，支護采用灌注樁加一道錨索。

在支護施工之前，應對周邊場地進行整平至絕對標高4.20m以下；并應先摸清周邊的管線分布情況，特別是西側(cè)興港路，支護錨管施工時，應注意避開周邊的管線，可采用人工預成孔（如洛陽鏟）的方法來判別管線的位置，必要時可通過局部調(diào)整支護錨管的間距或傾角來實現(xiàn)。

坡頂允許堆載除南北區(qū)之間預留空地自坡頂邊線起初5米范圍內(nèi)為10KN/m2，5米以外為30 KN/m2外，其他剖面均為10KN/m2。

由于本地下室面積較大，應根據(jù)后澆帶位置采取分塊開挖、分塊封底大方法施工。

基坑內(nèi)局部承臺厚度較大，開挖時應根據(jù)現(xiàn)場情況，采用木樁/砂袋等措施進行臨時支護。

土方必須分層開挖，嚴格做到開挖一層支護一層，上層未支護完，不得開挖下一層。同時不得在大雨天開挖施工。每層開挖深度不超過1.5m，每段開挖長度不大于15m，且應間隔開挖。開挖后應及時對壁面進行修整。

要求在距基坑較遠的地方設置一個臨時土方堆場并開辟專用通道，挖出的土方應及時當班運走，當班不能運走時應停止開挖，嚴禁將土方堆于基坑四周造成支護結(jié)構(gòu)負荷的額外增加。

本工程基坑開挖應進行基坑監(jiān)測：主要監(jiān)測土體變位，包括測斜、坡頂水平位移和沉降觀測；周邊工程樁傾斜；基坑周邊建筑物及市政道路、管線沉降監(jiān)測；地下水位。開挖前應先對基數(shù)進行測量，次數(shù)不少于兩次。預警指標：基坑支護結(jié)構(gòu)的水平變形限值為50毫米；應定人定時進行監(jiān)測，及時通報基坑安全狀況，當出現(xiàn)下列情況之一時，應及時通知有關單位，及時進行處理：（1）基坑支護結(jié)構(gòu)的最大水平位移大于基坑開挖深度的1/200，或水平位移速率已連續(xù)三天大于3mm/天；（2）基坑底部或周圍土體出現(xiàn)可能導致剪切破壞的跡象或其他可能影響安全的征兆，如涌土、隆起、陷落等；（3）鄰近建筑物的不均勻沉降已大于規(guī)范規(guī)定的允許值，或傾斜速率已連續(xù)三日大于0.0001H/d，其中H為建筑物承重結(jié)構(gòu)高度；（4）鄰近建筑物的砌體部分出現(xiàn)寬度大于3mm的變形裂縫，或其附近地面出現(xiàn)寬度大于15mm的裂縫，且上述裂縫尚可能發(fā)展。

基坑降、排水采用了2級輕型井點為主、局部增設簡易深井等為輔的降水措施和基坑四周設置地面排水溝、基坑內(nèi)采用集水井等方式的排水措施；完成土釘墻和排樁墻的相關計算，采用的安全系數(shù)完全滿足規(guī)范要求。

5.基坑工程施工

基坑開挖前規(guī)范沖設井點管，當基坑水位低于土層標高0.5m后進行土方開挖；使用反鏟挖掘機分層、分片開挖，在開挖過程中每挖掘一定數(shù)量土方則進行素混凝土護坡或者土釘墻施工，施工完畢后再開挖鄰段土方，按支護要求土方開挖要與土釘墻施工交叉作業(yè)、密切配合，避免產(chǎn)生坍塌等事故。在施工時，要在起支撐作用的混凝土強度達到設計強度的80%以后再開挖土方到設計基底標高，并在底板等混凝土強度達到設計強度的80%以后再拆除支撐的混凝土，底板、圍擴樁等處的空隙也要用素混凝土澆筑搗實。為保證施工全過程動態(tài)監(jiān)測的成效，根據(jù)設計及施工實際情況建立了整套的監(jiān)測系統(tǒng)：設置了24個測斜孔，進行深層土體位移監(jiān)測；設置了8個地下水測孔，監(jiān)測基坑外地下水位；設置了16個測點，進行內(nèi)支撐受力監(jiān)測；安排專人定時做圍護結(jié)構(gòu)、附近環(huán)境的監(jiān)測。另外，為了及時、有效的處理鄰近建筑發(fā)生沉降、圍護結(jié)構(gòu)變形過大等可能發(fā)生的意外事故，安排了專人對施工進行監(jiān)護。

總結(jié)

地下室基坑支護設計要根據(jù)實際情況，秉承經(jīng)濟性、安全性、穩(wěn)定性等原則，保證施工的順利和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。在施工時，要對整個地下室基坑支護施工過程進行動態(tài)監(jiān)測，以獲得及時、準確的數(shù)據(jù)，進而對施工過程進行合理的優(yōu)化，有效的控制挖土速度和工程質(zhì)量，將對附近環(huán)境的不利影響降到最低。