摘要：随着科学技术的飞快发展，国民经济不断上升，国家土地资源日渐紧缺。许多高层建筑在设计深基坑时，由于其所处环境比较复杂，多建于密集的建筑群中，基坑四周含有其他复杂结构，如建筑物、道路的地下管线等。在这样复杂的建筑环境下，为更好的便于土方挖掘，且不破坏周围环境，安全合理的设计深基坑支护结构，以及结合实际情况科学合理设计基坑施工成为当下深基坑施工的重要内容。
关键词：深基坑支护结构；设计；监测
1工程概况
某工程项目分二期开发，总用地面积约86757.6㎡。第一期基坑面积约为43333m2，开挖周长约957m；其中二层地下室区域的基坑开挖面积为26798m2，开挖深度8m；三层地下室区域的基坑开挖面积为16535m2，开挖深度约为16m。第二期基坑面积为36878m2，开挖周长约811m，开挖深度约为15m。
2水文地质条件
本次勘察期间，大部分钻孔见及地下水，场地地下水赋存于土层孔隙和基岩裂隙中，其上主要为潜水类型，主要赋存于人工填土、填砂中；层间孔隙承压水主要赋存在砂层中；其下为基岩裂隙水，主要赋存于基岩的强、中风化岩中，由于本场地节理、裂隙较发育，地下水渗透性较好，微具承压性，水量较大。地下水主要补给来源为大气降水，与海水有一定的水力联系，地下水的排泄以径流为主，水位因季节、降雨以及潮位情况而异。本次勘察期间测得钻孔中的混合稳定水位埋深为0.5～2.2m，混合稳定水位高程为0.44～2.67m。
场地环境类型按Ⅱ考虑，该场地地下水水位以上土壤对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。地下水位以下土壤的腐蚀性按地下水腐蚀性考虑。
3 深基坑支护结构设计
3.1设计原则
（1）基坑支护设计应充分考虑场地的工程地质与水文地质条件、基坑平面特征、周边环境，对支护、挡土、止水、土方开挖进行监测和信息化施工作总体设计，进行必要的不同施工工况验算。
（2）满足边坡和支护结构强度、稳定性及安全度的要求。
（3）支护方案在安全的前提下，经济、合理，满足国家建设工程的有关法规和规范要求，
（4）基坑支护结构设计应对后续建（构）筑物的施工创造有利条件，优化对主体结构施工影响最小的支护方案，同时满足基坑及周边环境要求。
（5）基坑支护应考虑到塔楼的电梯基坑以及筏板局部加深的影响。
（6）基坑支护应考虑到场地内可能存在的不同桩型施工的相互不利影响。
（7）基坑支护设计中的荷载选择，支护结构的计算应严格执行相关规范。
（8）基坑支护设计属动态设计，应在后续深化和施工过程中根据地质条件、环境条件的变化，对设计成果进行优化。
（9）基坑支护设计应加强设计过程的中间沟通环节，对重大的技术问题应经业主确认后再行实施。
（10）明确周边荷载，基坑周边3m内严禁堆载，之外区域荷载不超过20kN/m2，另消防通道只能做消防通道使用，不能做施工通道等其他用途，消防通道平时需有临时封闭措施。
3.2 支护结构设计
3.2.1灌注桩（支撑立柱桩）截面配筋设计
计算参数为：预选桩直径为D=1000mm，桩间间距为1.5m，混凝土强度等级为C30，fc =14.3N/mm2，受力钢筋采用HRB335级钢筋，fy=300N/mm2，钢筋保护层厚度取as=50mm，该基坑的安全等级是二级，γ0=1.0，螺旋箍筋用HPB235，其间距按构造要求配置。
先求出截面弯矩设计值M=1464KN.m，再进行配筋计算,得出按20Φ22进行配筋，沿灌注桩周边均匀配置，箍筋按构造要求配置，按照规范取螺旋筋Φ8@250mm，每隔1500mm布置一根Φ14的焊接加强钢筋，以增加钢筋笼的整体刚度。
3.2.2钢筋混凝土内支撑设计
采用钢筋混凝土内支撑，围护桩的变形较小，能确保周围建筑物的安全和控制道路的变形状态。钢筋混凝土支撑的截面为600mm*600mm，上下均匀配置4Φ25，箍筋为Φ8@200。支撑水平定位中心误差不大于5cm，垂直定位误差不大于0.1%L(L为支撑长度)，支撑截面尺寸误差不大于2cm，混凝土浇捣时应采取有效措施固定模板；支撑完成，开挖下一层土方时，应将支撑底模完全拆除，避免底板掉落伤人或损坏机械。
3.2.3三轴水泥搅拌桩止水帷幕的设计
三轴水泥土搅拌桩止水帷幕有效直径850mm，采用42.5R普通硅酸盐水泥，每米水泥掺量≥20%，即≥210kg/m,（具体掺量应通过现场试成桩试验确定）；在特别软弱的淤泥和淤泥质土中应适当提高水泥掺量。三轴水泥土搅拌桩止水帷幕建议水灰比为1:1(具体数值通过现场试成桩试验确定)。三轴水泥土搅拌桩止水帷幕搅拌桩桩身强度不小于1.0 MPa。三轴水泥土搅拌桩搅拌下沉速度宜控制在0.5m/min～1m/min，提升速度宜控制在1m/min～2m/min，并保持匀速下沉与匀速提升。搅拌提升时不应在孔内产生负压造成周边土体的过大扰动，具体选用的速度值应根据成桩工艺、水泥浆液配合比、注浆泵的工作流量计算确定，搅拌次数或搅拌时间应确保水泥土搅拌桩成桩质量。
3.3 基坑降水
场地地下水位较高，地下水对基坑开挖影响很大，易造成局部流土、流砂、甚至管涌等现象，因此基坑开挖前应分层开挖、分层降水，尽量不要扰动第5土层砾砂层承压水层。基坑开挖期间需做止水和降水。
（1）为减小基坑开挖对周围环境的影响，在土方开挖阶段采用坑内集水井抽水和排水沟明排方式。土方开挖时在场地内沿基坑边每50m左右开挖2m×2m×3m降水坑1个，并放入污水泵抽水。随开挖深度的增加，逐渐加大降水坑深度。
（2）基坑顶设排水明沟对地面水进行外排，尺寸为400mm×400mm(净空)，汇集水排入市政管网前需经过三级沉淀池沉淀。基坑施工完毕后在坑底设排水明沟，尺寸为400mm×400mm(净空) ，并在基坑底四周按50m间距设集水井，尺寸为0.8m×0.8m×1.0m(净空)。
（3）本工程承压水降压降水应按动态、按需的抽水降压原则进行。随开挖深度增加逐步降低承压水头，通过控制对承压水的抽取，来降低对周边环境的影响。
（4）场地内砂层承压含水层渗透性好，承压水头在停降后的恢复较为迅速。严禁随意停止降压施工并应采取预备措施防止降水意外中止。
（5）承压水降压施工必须对基坑内、外的承压水头进行监测。施工过程中除设置足够数量的承压水头观测井外，也应当重视对周边环境变形、围护体变形等其它基坑围护监测项目的分析，及时判断承压水的情况。
（6）坑内的疏干深井与降压深井在基坑开挖到设计标高、浇注垫层时需保留若干井点，降水截止时间应根据主体结构的施工进度与设计协商确定。
（7）基坑降水应由专业单位实施，正式实施前应提供详尽的降水施工方案，经设计及相关单位认可后方可实施。降水管井布置应避免穿越地下结构墙板、梁和柱子，穿越底板位置应设置止水片。
4基坑监测
4.1监测内容
根据相关规范，本工程针对基坑支护需进行的监测项目包括：基坑顶沉降监测、坑顶水平位移监测、支护桩测斜、支撑轴力监测、地下水位监测；针对周边建、构筑物及地下管线。
4.2 监测频率
（1）监测从土方开挖开始至底板施工期间，所有监测项目监测频率如下表列：
注：当监测项目的变化速率达到表中规定值或连续3d超过该值的70%，或累计值达到允许值的80%时，应及时进行报警。f2为构件承载能力设计值。
以上监测内容应由专业第三方监测单位进行，并需将相关监测结果及时反馈至业主及设计单位。
5结束语
综上所述，通过对基坑支护结构的设计和监测，可以有效控制整个施工质量。深基坑支护结构大大提升了基坑结构的可靠性和稳定性，且各项参数指标均符合设计规范，为类似工程提供了重要的借鉴和参考。
论文作者:黎张仁
论文发表刊物:《防护工程》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/16
标签：基坑论文; 地下水论文; 结构论文; 土方论文; 水泥论文; 腐蚀性论文; 场地论文; 《防护工程》2017年第24期论文;