深基坑支护方案选型的探讨

深基坑支护方案选型的探讨

深基坑支护方案选型的探讨

摘要本文通过对深基坑支护设计中常用方案从安全、造价、适用性等诸多方面进行对比，提供方案选型建议，力求设计方案具备安全、经济、适用及工期合理等优点，以满足各项具体基坑支护工程的需要。

关键词深基坑方案选型

1 前言

近些年来，随着高层建筑及超高层建筑的大量涌现，深基坑工程也越来越多，对支护设计方案的要求也越来越高。当前勘案设计市场已逐渐步入规范化并采取招投标制，如何设计出具有市场竞争力的方案是设计人员需要思考的问题。只有那些安全、经济、实用且工期合理的支护方案才可能在招标中取胜，故方案选型犹为重要。

2 支护方案分类

深基坑支护工程种类繁多，大体可以分为以下几种：

坡率法、土钉墙、预应力锚杆结合土钉墙、排桩（钻、冲孔、人工挖孔灌注桩、搅拌桩、旋喷桩等）、排桩结合预应力锚杆、地下连续墙加锚杆等。另由于基坑开挖、施工人工挖孔桩或保护周边建筑、管线、道路等的需要，基坑支护方案常与降水或止水方案综合考虑。

3 支护方案的选型及优化设计

3.1 基坑支护设计前的准备工作

（1）进行现场踏勘，并结合基础图、周边管线图等详细了解周边建筑物、市政道路、管线等的结构、埋深及与基坑距离等情况。

（2）结合建筑设计图纸（如总平面图、地下室底板图等）及业主提供的设计要求确定基坑的深度及各坡段尺寸。

（3）详细研究岩土工程勘察报告，弄清基坑各坡段地层情况并选定岩土设计参数。

3.2 支护方案选型

根据基坑周边情况及土质情况并结合设计要求，初步选出几种方案，经从安全、造价、工期等方面进行比较，最后选定最优支护方案。常见支护方案结构类型、安全性、造价、适用地层等见表1。

表1 常见支护方案比较

序号支护结构分类安全性造价适用地层及周边情况工期

1 坡率法较好低土质较好、有放坡场地，水位较低或经降水、止水。较短

2 悬臂桩较好稍高坑底以上土质较差，坑底以下土质较好，基坑深度≤8m，坡顶一般有建筑物或道路需保护且又无放坡场地。一般

3 搅拌桩重力式挡墙好稍高坑底以上软弱土层（淤泥、淤泥质土等）较厚，坑底以下土质较好，基坑深度≤6m。一般

4 排桩（钻、挖孔桩、搅拌桩、旋喷桩）加预应力锚杆较好稍高基坑深度一般≥7m，坡顶有道路、建筑物重要管线等变形控制要求较严。长

5 土钉墙结合预应力锚杆好适中土质较好，且地下水位较深或已采取止水、降水措施。短

6 地下连续墙加锚杆较好较高软弱地层较厚，临近建筑物较多，对变形要求严格。长（1）基坑周边有浅基础建筑物，且地层中含有较厚的粉细砂层，地下水位较高时，一般不要轻易采取降水措施，以防房屋、道路发生异常沉降而引起开裂。这时应优先考虑止水方案，止水帷幕可结合边坡支护设计综合考虑。止水帷幕有搅拌桩帷幕、高压喷旋桩、摆喷搭接帷幕等，帷幕深度一般穿过砂层进入不透水层≥1m。经进行技术经济性指标对比（见表2），一般说来，采用搅拌桩帷幕止水较为经济实惠。当基坑深度≤8m时，可选用搅拌桩结合土钉墙支护方案。当地层中含较多砖块、填石等硬物时，可先用旋喷桩或三重管摆喷帷幕止水，再施工土钉墙。

表2 搅拌桩与旋喷桩帷幕技术经济性对比

序号帷幕类型适用地层单桩市场价造价（坡长假设10m，桩长8m）作用

1 搅拌桩

Ф550mm@ 450mm素填土、淤泥且N≤1555元/m 9778元止水兼辅助支护

2 旋喷桩

Ф700mm@ 600mm 含砖石填土、淤泥、砂层220元/m 29333元止水兼辅助支护

3 三重管摆喷

孔1200mm 填土、淤泥及层220元/m 14667元止水

对变形要求极严时，可采用搅拌桩与钻孔悬臂灌注桩联合支护，可同时起到支护及止水的效果；当基坑深度＞10m时，周边道路及浅层建筑物密集时，安全问题相当重要，采用刚性大的钻孔灌注桩与预应力锚

杆支护并在灌注桩间隙布置搅拌桩止水比较适宜，可严格控制坡体变形。其施工顺序为搅拌桩→钻孔桩→预应力锚杆→开挖土方至坑底。

（2）基坑周边无建筑物及重要市政设施，地层含较厚砂层且地下水水位高、水量大时，可优先考虑采用造价低廉的降水方案。若现场富余空间较大且土质较好，则可采取坡率法支护，放坡后坡面插钢筋、挂插筋网并喷砼护面；若放坡空间有限但土质较好时，可采用经济实用的土钉墙支护，基坑深度＞10m时，可考虑增加1～2排预应力锚杆以控制坡体变形并增加坡体稳定性；若某坡段软弱土层较厚时，该段可不用降水而改用搅拌桩结合土钉墙方案，搅拌桩起止水及辅助支护作用。若该段有部分空余空间且填土中含填石、砖块等建筑垃圾较多，搅拌桩无法施工时，则基坑上部填土段可放坡，下部仍可采用搅拌桩及土钉墙支护，这样可节省部分造价。

（3）基坑某坡段地下水水位较深且坡体开挖深度范围内无砂层出露时，则该段坑外不需采取止水或降水措施。若坑底需施工挖孔桩，则可在坑底设置一些降水井，基坑开挖完成后施工。若局部坡段开挖过程中有砂层出露时，则视周边情况可在该段坡顶设置降水井或采取止水措施。

基坑各坡段的周围环境、地层情况、地下水情况等有时相差非常悬殊，其支护方式也应随之调整，同一基坑支护工程常常综合有多种支护类型，这就要求设计人员有丰富阅历和实践经验。表3为近些年来我公司设计及施工的部分基坑。

设计人员可按照安全、可行、合理、经济、施工简便的原则及考虑对周围环境影响等因素进行各种方案的比较，选定最优方案，再进一步细化，最后形成安全合理、技术可行、工期合理的设计方案。

4 总结

（1）设计前要重视现场的踏勘工作，只有详细了解现场情况，才能做到有的放矢，知道哪些需要保护，哪些没有变形要求，为方案选型提供依据。

（2）基坑支护与降水、止水经常联系在一起，尽量把两者综合考虑，以便优化选型，使方案经济实用。（3）对变形要求极严的，可根据地质情况采用刚性桩（钻、挖孔桩）结合预应力锚杆支护；对变形无特殊要求的可用土钉墙或搅拌桩结合土钉墙支护。

（4）软弱土层过厚时一般采用排桩支护，若用土钉墙支护时要选取合适岩土参数并适当增大安全系数

（5）土质较好，变形可允许在5cm以内时可优先采用经济的土钉墙方案，基坑较深时可增加预应力锚杆支护。地下水水量较大时，可视周边环境情况采取降水或止水措施且水位以下部分要充分考虑地下水的影响。