摘要：基坑工程不断向深大趋势发展，周边环境保护要求不断提高，这对深基坑的设计及施工管理提出了新的要求。深基坑工程综合性强，涉及理论复杂，风险性较大。因而，合理的设计是基坑工程的重要保障。它可通过安全性与经济性，施工与环境影响等方面进行比选，确定最优方案。此外，加强深基坑施工管理，落实设计的要求尤其重要。
关键词：深基坑；基坑围护；设计原则；优化方案
随着城市建设的发展，对地下空间的开发要求越来越高，基坑工程在日前的工程建设中已是不可缺少的一个环节。特别是地下车库、地铁车站、地下商场的发展，使基坑的规模而积越来越人，并且越来越深山于很多深基坑工程处于繁华热闹的市区，施工空间有限、地层条件复杂、周边建筑物密集、地下管线众多、交通网络纵横、环境保护要求高等，都加人了基坑工程技术的难度因此，首先要搞好基坑工程的设计。
1深基坑工程的特点
1.1临时性
基坑工程的围护只是临时构筑物，为建筑结构的施工服务。但其造价一般
为建筑物结构总造价的1/7～1/5，工期约占总工期的1/5～1/4。因此，大多数业主都希望花最少的时间，投入最少的费用。
1.2差异性
每个深基坑工程所涉及的工程地质与水文地质情况各不相同，基坑周边环境要求也不同，致使其围护结构、支撑体系设计与施工方法也不尽相同。
1.3综合性
深基坑工程一般涉及到围护工程、降水工程、土方开挖、支撑工程与结构工程这五大内容，综合性很强。
1.4多样性
基坑工程涉及的理论多样，计算方法也不统一，且经验公式和经验系数较多。设计单位和施工单位在计算与经验上的不同，必然会引发分歧，从而容易造成遗漏。
1.5环境敏感性和社会危害性
由于建筑深基坑工程一般处于老城区或商业繁华地带，往往周边紧邻道路、管线、老旧建筑或地铁。由于深基坑工程施工破坏了原先土体的静力平衡，同时改变了地下水的经流路径、水位，因而产生各种岩土力学现象。它所引起的各种环境问题，如房屋开裂倾斜、道路沉陷变形、地下管网断裂、地铁线受损等等，都会产生放大效应，引起不良的社会反响。
2合理的设计是深基坑工程的重要保障
2.1设计方案时应考虑的因素
（1）基坑特点：挖深，几何特点，相互关系。
（2）地质条件：地基的特征，水文地质条件。
（3）总体施工部署：工期及施工顺序。
（4）周边环境：建构筑物、道路及地下管线情况。
（5）施工条件：开挖方式，桩基及围护施工条件。
2.2方案优化
方案的优化可以从以下四个方面入手：①技术的可靠性、先进性以及施工的可行性分析；②经济效益的评价；③对环境影响的评价；④工期的比较。
2.3围护设计的一般原则
2.3.1水文地质条件
如果淤泥土中有机质含量过高，水泥土加固强度受到影响，水泥土搅拌桩
应慎用。如果夹薄层是粉砂或粉土的饱和软黏土，降水效果明显，适当的降水措施可有效加固土体，节约支护成本。如果涉及承压水，应重点考虑承压水对基坑开挖稳定性的影响，隔水措施是重点。
2.3.2工期条件
围护方案选择要服从项目总体施工部署，对工期要求紧的工程，一般采用SMW工法较钻孔灌注桩合适。
2.3.3周边条件
围护方案要满足周边环境要求，如对已有构筑物、道路及地下管线的安全保证等。民建项目或市政工程往往地处闹市区，周围房屋市政道路和地下管线情况复杂，基坑支护设计要求严格，大多采用内撑式排桩，包括SMW工法或钻孔灌注桩。地铁等因深窄基坑工程，大多采用地下墙支护。
2.3.4支护方案选择
支护方案要适应基坑内部的几何特点，包括长宽深相互关系及开挖方式。如大面积或形状复杂的基坑适合用重力式、悬臂式或锚拉式无内撑维护体系。独立的、形状规则的基坑适合用钢板桩或SMW工法，它有利于支撑打、拔板桩或型钢，这些均不影响结构施工。坑中坑支护、超深基坑宜采用排桩式或板式支护体系。长超深基坑如地铁通常采用地下连续墙围护。
2.3.5支护方案选择要因地制宜
支护方案选择要考虑当地或承包方资源，如专业队伍、机具设备、当地工艺，做到因地制宜。
基坑工程因为专业性强、工作量大、工期紧，围护施工往往需要大量专业施工队伍和专业设备，投入相对集中。最好利用现有资源，有利于施工组织和成本控制。
2.3.6基坑围护方案的技术经济原则
只要施工场地及环境允许，放坡开挖为首选方案。当基坑开挖过深，边坡不易稳定时，采用边坡加固或结合浅层“开挖卸荷”的半支护体系较为合适。基坑开挖很深，周围场地紧张或环境敏感，不允许放坡开挖时考虑排桩或板式支护体系。大型支护工程应做到技术先进，安全可靠，经济合理。
3工程实例
某研发中心位于杭州市市中心文二路北侧，莫干山路西侧，高8~15层，为框架结构，基坑周边道路下管线众多。场地大致呈长方形，东西长140m，南北宽87m，用地面积为10894m2，新建建筑面积51525m2，其中地上建筑面积33837m2（东侧地上15层，西侧地上8层），地下建筑面积17688m2（地下3层）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆基坑开挖深度为14.45m，局部深度达16.9m。
3.1周边环境
本工程地处杭州市中心，周边环境极其复杂。基坑南侧距离用地红线（距地下室外墙边线）最近1.74m，红线外文二路布有通讯、雨水、燃气、监控、污水等市政管线。基坑东侧距红线最近仅1.8m，红线外莫干山路下有通讯、雨水、电力、污水等市政管线。两条道路及莫干山路均为城市主干道，交通繁忙，保护等级高。
基坑西侧有办公楼（砖混6～7层，377沉管灌注桩桩基础）及1幢砖混7层住宅楼：条形基础埋深1.5m，距基坑12.8m；东北侧为24层的瑞琪大厦：地下1层，钻孔灌注桩基础，持力层为强风化凝灰岩或中风化泥质粉砂岩。
3.2基坑工程概况
本工程设3层地下室，基坑安全等级为一级，开挖深度14.45m，电梯井处深约16.9m。支挡结构为800mm（1000mm）厚地下连续墙+3道钢筋混凝土水平内支撑，地下连续墙兼做止水帷幕，工程桩采用钻孔灌注桩。
3.3工程地质及水文地质情况
（1）工程地质
根据土层的沉积年代、沉积环境、岩性特征及物理力学性质，同时结合野外钻探，将勘察深度范围内的地基土划分为7个层次及分属于各层次的亚层，其中涉及本基坑的主要为①-0杂填土、①粉质粘土、②-1淤泥质粉质粘土、②-2粘质粉土、③淤泥质粉质粘土。基坑底部位于③淤泥质粉质粘土层中。
（2）水文地质
场地浅部地下水属孔隙潜水，水位埋藏较浅，勘察期间测得稳定地下水位埋深在0.60～1.90m，相当于国家高程2.700～4.040m。一般年变化幅度在1.00～1.50m。
底部基岩所含的基岩裂隙水水量贫乏，且埋深较大，对本工程无影响。
3.4基坑施工
（1）围护结构方案
1）根据基坑开挖深度、地质条件和周边环境因素，基坑围护结构采用刚度大、强度高且抗渗性能好的地下连续墙，厚度为800mm和1000mm，插入比
为1∶2，并辅以三轴搅拌桩做止水帷幕。
2）西北侧紧邻建筑物，在该部位采用1000mm厚地下墙，其墙趾要求进入强风化岩层。地下连续墙采用“二墙合一”（即围护结构兼作地下室外墙）作为挡土结构兼防渗帷幕。
3）墙段间采用十字形钢板抗剪防水接头。为减少地下墙后期沉降和开挖过程中墙顶隆起或下沉，在地下连续墙内预埋墙底注浆管，待连续墙施工结束后注浆加固墙底土层，防止下沉并提高墙体承载力。
4）由于基坑坑底位于③淤泥质粉质粘土中，为防止土方开挖过程中对基底的过分扰动影响基坑及周边环境，坑内被动区采取三轴搅拌桩进行加固
处理。
5）考虑到浅层布有粘质粉土层，为便于挖土，根据基坑规模，在坑内设置22口自流深井疏干。
（2）基坑施工流程
1）进行场地修整及调查，查明地基浅层障碍物的种类、分布及深度，场地内外管网分布情况，四周围墙的结构类型及基础形式等，并对浅层障碍物进行清理以保证围护墙（工程桩）成墙（桩）的质量，对场地内外管网及建筑物等采取保护措施或拆除、迁移。
2）施工工程桩、地下连续墙、加固桩、立柱桩和自流深井。
3）降水至一定标高后，挖土至压顶梁标高，施工第一道支撑和压顶梁。
4）待已施工完的压顶梁和第一道支撑达到80%设计强度后，挖土至第二道支撑底标高，施工第二道支撑和围檩。
5）待已施工完的围檩和第二道支撑达到80%设计强度后，挖土至第三道支撑底标高，施工第三道支撑和围檩。
6）待已施工完的围檩和第三道支撑达到80%设计强度后，挖土至坑底。
7）坑底标高以上30cm及地梁、承台等局部深处采用人工修土。
8）施工主楼核心筒深坑。
9）施工地下室基础底板，基础底板板混凝土达100%强度后拆除第三道支撑。
10）施工地下三层、地下二层楼板，待混凝土达到100%强度后，拆除第二道支撑。
11）施工地下一层，待混凝土达100%强度后拆除第一道支撑。
（3）支撑体系选择
由于地下室范围与周边建筑物及道路相距较近且开挖深度较大，土方主出入口仅有可能设于南侧，第三层土方不具备自然放坡开挖条件，须增设临时支护系统。
调整后内支撑仍采用三道钢筋混凝土支撑，但第一道内支撑改用栈桥形式。其中挖土栈桥现浇混凝土板厚300mm，荷载控制为55kN/m2，堆载栈桥采用现浇混凝土板，荷载控制为30kN/m2，其余厚200mm。施工过程中，挖土栈桥上每跨内最多只允许有1辆施工机械，且此时在其全部邻跨布置施工机械不得超过1辆。严禁2台满载设备停靠于同一跨度内，也不可上50t以上的履带起重机或其他机械。第二、三道内支撑局部采用厚200mm混凝土板，与支撑梁现浇为一整体，电梯井位置设置压顶梁。
结语
基坑的变形控制与基坑开挖方式、围护结构的形式及参数的选择、支撑的架设方式均密切相关，应针对不同的环境特点、地质条件，通过详细对比分析，选择安全、经济的支护及开挖方式。
参考文献：
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[2]方诗圣，张振，等.深基坑开挖对周围高层建筑沉降变形的影响分析[J].建筑技术，2014，45（7）：592-595.
[3]任斌向，郭卫萍，等.大型超深基坑支撑及土方开挖施工技术[J].建筑技术，2014，45（7）：619-622.
论文作者:单健潮
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/4
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