某深基坑支护设计与施工实践探析

某深基坑支护设计与施工实践探析
结合某深基坑工程实际情况，对该工程深基坑进行支护设计与施工，鉴于该深基坑深度较大，基坑周边都存在建筑物，本基坑主要采用复合土钉墙支护，局部场地允许范围则采用放坡。

根据基坑周边的荷载及支护形式分段进行现场模拟计算，同时结合本工程特点详细阐述本基坑支护施工过程，旨在为同类基坑支护工程提供技术参考。

标签深基坑工程；基坑支护；土钉墙支护；放坡
1 工程概况
本高层建筑由4栋31层塔楼、2层群楼、2层地下室组成。

建筑基坑开挖深度为9.00m，总用地面积约20000平方米，一期地下室已建成，本次基坑支护为二期项目。

基坑场地东面6米为高5层的泰安居装饰材料商场，南面18米为高25层的2栋住宅楼，西面20米为吊鸡沥，北面5米为小区道路，距多层住宅约20米。

本次二期项目位于场地的北侧，场地南侧为一期地下室。

本基坑根据钻孔表明，场地地层有素填土层、第四系冲积土层、残积土层及侏罗系基岩。

本基坑平面图如图1所示。

根据场地工程地质条件和设计、施工经验，结合土工实验结果，参考规范规程等，本基坑支护各土层力学计算参数如下表1：
2 深基坑支护方案
本基坑支护设计从安全、经济、可靠出发，根据场地工程地质条件，并结合基坑周边环境分段进行处理。

本基坑支护分3个区段，其中1及2区段安全等级为一级，基坑侧壁重要性系数1.1，3区段安全等级为二级，基坑侧壁重要性系数1.0。

本基坑主要采用复合土钉墙支护，局部场地允许范围则采用放坡。

当本基坑开挖时边界、地质条件发生较大变化或土层情况与地质资料不符时，基坑支护设计应作相应的修改。

2.1 本基坑1区及2区因距建筑物或道路较近，除上部1米采用1：1放坡，并设置1米宽台阶；下部采用直立开挖。

为确保周边建筑物及市政设施安全，采用复合土钉墙支护：采用双排φ550深层搅拌桩作超前支护，并起到止水围幕双重作用，另设置一排φ140钢管桩，桩间距为1.2m,桩长12m；设置7排φ25-28土钉（基坑上部第一及第二层锚杆因处于填土层，成孔困难，采用同等强度φ48锚管代替），长度12～16米；另于-1.2米及-5.5米处设置一排3×7φ5预应力锚索。

2.2 3区段因距周边建筑物较远，从经济及安全考虑，采用放坡开挖，放坡坡率1：1，并设置一级台阶。

土方开挖后，及时进行坡面挂网插筋，φ8@200×200mm钢筋网及100mm厚C20喷射混凝土面层施工；台阶下部因土质较差，增加三排锚管支护。

3 深基坑支护模拟计算
本深基坑根据基坑周边的荷载及支护形式分段采用北京理正最新版本基坑计算软件6.0进行现场模拟计算。

计算时，各段面土层采用最能代表该断面的钻孔数据，选取超载类型为满布均布，超载值为25kN/m。

在本基坑计算分析时考虑到周边楼房荷载对本基坑支护产生的影响，提高本基坑支护结构的安全稳定性。

本深基坑模拟计算。

分别为动荷载10kN/m2，楼房首层地面堆载20kN/m2及楼房荷载240kN/m2，因为楼房主要荷载由人工挖孔桩基础承担，其桩端持力层位置低于基坑开挖底面，考虑到桩周承载力的影响，因此模拟计算时将楼房荷载的位置进行调整，调高至基坑开挖深度的影响范围内（强风化岩层中），增加了楼房荷载对基坑支护结构的影响的考虑，持高了基坑支護结构的安全稳定性。

其中本基坑1-1区段（zk5)支护模拟计算验算简图如图2所示。

经验算，外部稳定性抗水平滑动安全系数1.495>1.300，抗倾覆安全系数10.203> 1.600，均满足要求。

图21-1区段基坑验算简图
4 深基坑施工要点及要求
4.1 放坡施工
本工程的放坡施工采取人工放坡方式，土方开挖后，及时进行坡面挂网插筋，采用φ8@200×200mm钢筋网及100mm厚C20喷射混凝土面层施工。

鉴于本基坑台阶下部因土质较差，增加三排锚管支护形式。

4.2 搅拌桩施工
本基坑工程所采用的搅拌桩桩径为550mm。

在施工中要求搅拌桩桩端穿过含水砂层，进入残积土粉质粘土隔水层不少于 1.0m，施工工艺采用四搅四喷，同时桩喷浆3min、增加桩底喷浆搅拌时间、严格控制垂直度和提升搅拌速度。

另外，搅拌桩施工采用32.5R普通硅酸盐水泥,设计水泥掺入比15％，且不少于50kg/m，水灰比为0.55，施工要求采用4搅4喷喷浆法工艺施工，提升速度不大于0.5m/min，垂直度偏差≤0.5%,桩位允许偏差为50mm，桩径允许偏差为4%。

搅拌桩施工时邻近不得进行抽水作业，若场地内水量较大则使用速凝浆材。

桩与桩的搭接时间间隔不应大于12h，如间隔时间太长搭接质量无保证时，应采取局部补桩或注浆措施。

4.3 钢管桩施工
本工程采用φ140（厚度4mm）钢管桩，桩间距为1.2m，桩长为12m；其中本基坑的1区段采用双排钢管桩，排间距为0.8m。

桩成孔直径为φ150，全孔采取灌注纯水泥浆。

注浆材料采用32.5R普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45，浆体强度不低于M20。

4.4 土钉墙施工
土钉钢筋采用二级螺纹钢筋，钢筋土钉钻孔直径为130mm。

由于本基坑上部第一及第二层锚杆因处于填土层，造成成孔困难，因此本基坑第一及第二排土钉采用同等强度φ48锚管代替。

土钉沿长度方向每隔2m设置一个定位支架，以确保保护层不小于25mm。

土钉施工时采用M25水泥浆一次注浆，拆除注浆管后，再封堵孔口加压注浆，施工中注浆压力控制在0.5～0.8Mpa范围内。

当注浆体终凝、有一定强度后（一般在24小时后，可依施工单位的经验，适当缩短，但不少于15小时），方可焊接锁定筋。

土钉墙坡面钢筋网搭接长度应大于300mm，加强筋搭接应采用焊接，单面焊时焊缝10d，土钉的钢筋必须与加强筋焊接牢固。

喷射砼等级为C20，土钉墙喷射砼厚度100mm，分两次施工，第一次喷射砼40mm，第二次待土钉挂网施工完成后再喷射砼60mm。

本工程土钉墙施工采取自上而下分层施工形式，并及时进行喷锚网施工，待面层混凝土和水泥注浆体强度达到设计强度的70％以上时,方可进行下一层开挖。

每次开挖面在土钉设置处以下400mm，不得超挖。

在打入土钉之前，应及时通过沙井探明管线埋深，避免土钉碰到地下管线。

本基坑开挖时采取分层开挖；当开挖深度至基坑底300mm时应由人工开挖、凿平。

基坑顶面和基坑底面应做好散水排水工作，及时排出地表水和坑内集水，沿基坑底边排水沟约每30m设置1个集水井。

如雨季施工，必须准备足够的抽水设备。

4.5 锚索施工
本基坑开挖时，每层土开挖至锚孔位置以下0.4m施工锚索，后面土方开挖必须在锚索施工完毕不小于7日后进行。

锚索施工采用二次灌浆工艺，一次灌浆采用32.5R或以上普通硅酸盐水泥，水灰比采用0.5；而二次灌浆采用纯水泥浆，水灰比控制在0.45。

一次灌浆压力采用0.5～0.8MPa，二次灌浆压力采用2～3MPa。

二次灌浆在一次灌浆液初凝后终凝前（约6～8小时内）封堵孔口加压进行，要求灌浆体设计强度不低于25MPa。

锚索张拉必须在灌浆体达到70％设计强度后进行。

张拉采用隔一拉一跳张。

在锚索正式张拉前，取0.1～0.2倍轴向拉力设计值对锚索预张拉1～2次，使锚索完全平直和各部位接触紧密、产生初剪；锚索张拉至轴向拉力设计值并保持15min，然后卸载至零，再重新张拉锁定。

工程中必须分单束预张紧后再多束共同分级张拉至设计张拉锁定值。

在基坑施工期间锚索应进行长期监测，当预应力
变化值>锚索力设计值的10％时，应进行重复张拉或补偿张拉。

锚头采用夹片式锚具。

4.6 基坑排水
本基坑顶、底及过渡平台四周设置排水沟（300mm×360mm），坡度为1%，将雨水及地下渗水导流排入集水井，经泵送排往地面、沉淀后排入市政地下水道。

具体集水井位置、数量安排视场地情况确定。

沿排水沟每30m左右设一个集水井（800mm×800mm，深1000mm），基坑底面不得有凹坑。

施工场区内
5 深基坑支护工程监测
本深基坑支护工程安全等级为1～2级，主要监测项目有：测斜、锚索拉力、水平位移、竖向沉降、地下水位及周边建筑物的监测。

工程中采取的基坑监测注意措施如下：
5.1 监测须由有资质的单位进行，施工單位应与监测单位密切配合，做好检测元件的安放和保护工作；
5.2 监测频率：施工开挖期间观测周期为3天，雨天施工每天观测1次；支护结构完成后，变形未稳定前，每7天观测1次，变形相对稳定后可每15～30天观测1次；遇特殊情况（如变形出现突变或出现险情）时，每天观测1次。

5.3 基坑2区段水平位移量不得超过30mm，报警值为22mm；竖向位移不得超过30mm，报警值为22mm。

其余区段水平位移量不得超过50mm，报警值为36mm；竖向位移不得超过40mm，报警值为30mm。

变形速率报警值为：基坑开挖施工期间连续每天变形速率大于10mm/d，地下室施工期间连续每天变形速率大于5mm/d。

6 结语
鉴于该深基坑深度较大（9米），属深基坑，且基坑周边都存在建筑物，一般多采用桩锚、内支撑及地下连续墙等刚性结构支护；土钉墙属柔性结构，一般深基坑不宜采用。

本基坑采用复合土钉墙支护，局部场地允许范围则采用放坡方案。

通过模拟计算分析表明，本基坑各段的整体安全稳定性及抗倾覆稳定性验算安全系数均满足规范要求；根据施工实践证明，基坑最大水位位移仅为21mm，地面最大沉降量为15mm；说明效果还是比较理想。

因此该基坑支护设计方案在结构、构造选型上合理，符合安全、经济的设计原则。

同时结合本工程特点详细阐述本基坑支护施工过程，可为同类基坑支护工程提供技术参考。

参考文献：
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