关于基坑与边坡联合支护设计方法的研究

关于基坑与边坡联合支护设计方法的研究

【摘要】基坑与边坡联合支护是建筑工程施工中的一项重要工程。本文阐述具体施工过程中常见的几种基坑与边坡联合支护的设计方法，介绍基坑与边坡联合支护工程的施工程序，最后通过一个工程实例展示具体设计方法在实际当中的应用。

【关键词】基坑与边坡；联合支护；设计方法；施工程序

前言

改革开放以来，随着经济的不断向前发展，我国城市建设取得了举世瞩目的成就。城市的快速发使得对建设用地的需求日益增大，城市的格局正逐步由中心地带向城市外围辐射，这就意味着建设中的山地工程的数目在增多。在建设高层或超高层建筑时，需要设计巨大的基坑，而很大一部分的建筑又避不开山地斜坡等地形，这就导致了在基坑支护设计时必须同时考虑边坡的支护。基坑支护多为临时性的支护，使用年限不长；边坡支护则大多要求为永久支护，使用年限要长于被保护建筑物或构筑物的使用年限。下文没有特别说明，基坑都为临时支护的机构形式，而边坡都是永久支护的结构形式。

1 基坑与边坡联合支护的设计方法

在实际施工方案设计中，基坑支护的设计方法有如下几种：水泥土墙、土钉墙、坡率法、排桩加锚杆法以及地下连续墙加内支撑法等；而边坡支护的设计方法有：挡墙法、岩石锚喷法以及坡率法等。基坑支护设计和边坡支护设计，都遵从着相同的设计准则，即按照

极限承载力和极限使用状态等极限状态来考虑具体设计方案。两者的区别在于使用年限对结构耐久性的要求不同。在实际施工建设过程中，当需要对基坑和边坡进行联合支护设计时，应充分考虑各自设计结构的特点，设计出一种符合工程建设需要的联合支护结构。常见的设计方法如下：

（1）当边坡和基坑处于同一个支护体系时，基坑的支护要求必须优先得到满足，然后使边坡满足其自身的支护要求，在基坑回填后必须保证边坡具备足够的稳定性。

（2）当基坑已经开始施工，位置离边坡还有一定距离，且基坑和边坡处在不同的支护体系中时，具体设计方法是对先依据到边坡的距离和附加荷载的大小对基坑进行设计，然后再按照边坡的支护要求设计边坡的支护形式。

（3）当边坡先开始施工，位置距离基坑较远，且基坑和边坡也不处于同一个支护体系时，首先要依据边坡支护要求设计边坡，然后依据基坑距离和边坡的远近设计基坑的支护形式。

以上三种方法可以归纳为两种设计模式：一、同一支护体系内的基坑边坡联合设计，以基坑稳定为优先考虑因素。二、不同体系内的基坑边坡联合设计，针对基坑与边坡的实际施工顺序，具体情况具体分析。无论何种模式最终目的都是为了实现基坑与边坡的稳定，保证工程施工的正常进行。

2 基坑与边坡支护的施工程序

基坑与边坡联合支护在实际施工过程中，要考虑到多方面的因

素，必须满足施工规范，在保障建筑物及边坡安全的前提下，尽量节约施工成本。对于一些特殊的情况，还必须调整设计方案，满足实际的工程情况，保证实际工程施工顺利安全的进行。以下以深基坑边坡支护施工为例，叙述具体的施工流程。

（1）施工前期准备。做好施工场所的勘察工作，明确地质条件，了解场地下可能存在的地下管线情况，找到管线分布图纸，另外还需要了解施工场地四周建筑的基础形式，确定场地内各个支护段的分界线。

（2）进入到具体施工阶段。第一步，钢管桩施工；第二步，开挖土方，锚杆施工，喷射混凝土。开挖土方可以和喷锚施工交叉进行，但土方开挖要符合喷锚施工的具体要求。

（3）工作面挖出以后，必须立即进行喷锚施工，支护与开挖必须同时进行，基坑壁面要有保护措施，壁面长时间的日晒雨淋，影响基坑边坡安全。

（4）当锚杆的水泥浆达到预定强度以后，才能对基坑做下一部分的开挖工作。遵守支护好一层，才继续开挖下一层的原则，保障边坡的稳定性是基坑进一步开挖的首要前提。

（5）对基坑进行监测，观察边坡的稳定情况，观察基坑的位移量、沉降量，出现异常变化时，及时采取应对措施。

3 工程案例分析

3.1 拟建场地工程概况

拟建场地的地理位置是福田区北环路的北面，横龙山隧道的西

面。拟建的建筑物总计12栋，将其编号为t1---t12，其中t1到

t11是层数为27的高层建筑，建筑结构为框架剪力墙结构，t12是层数为3的多层建筑，采用的是框架结构。拟建场地的外侧设置了一条宽度为六米的消防通道，小区道路在场地内部详细规划。

建筑基坑支护工程的支护范围：一、永久性支护形式，t3---t10的边坡都要求做永久性支护；二、临时性支护，t1---t2和t11---t12的建筑基坑要求做临时性支护即可。本拟建工程的安全等级是一到三级，一级为永久性基坑支护工程，二级指的是支护高度超过十米的临时性支护基坑，当临时性支护基坑的支护高度小于十米时，安全等级就为三级。

3.2 详解具体的基坑边坡支护

（1）永久性基坑支护；拟建场地内的建筑t3---t6的外基坑周围的大部分为中风化和散风化的花岗片麻岩，基坑的支护高度在17.65米到21.65米之间，支护长度为348.0米左右。基坑的支护结构为垂直形式，基坑分为二到三级支护，每一级支护平台宽度为一米，级与级间的高度差为八到十米左右。支护设计形式为锚杆加喷面，非预应力锚杆的相互距离为2.0*2.0米，布置方式为正方形。建筑t7---t10的外基坑周围土层为中风化和散风化花岗片麻岩，基坑支护高度为0---19，5米这一区间内，支护长度是476.7米左右，基坑支护结构为垂直形式，基坑上部采用锚杆加混凝土喷面支护，下部采用人工挖孔桩加锚索支护。

（2）临时性基坑支护；拟建场地t3---t10建筑的地下室标高处

的基坑周围土层为中风化和微风化的花岗片麻岩，基坑支护高度在2.6---6.2米之间，支护长度为910.24米左右，支护底边线距离承台边线的距离为五百毫米，该部分基坑使用放坡支护的形式，放坡比为1：0.3，基坑支护属于临时性支护。t1、t2和t11等建筑基坑周围的土层多为粉质黏土和风化程度较高的花岗片麻岩，基坑支护高度在0.0---17.7米之间，支护长度为726.9米左右，基坑采用土钉墙支护形式，边坡比为1：0.5。当坡高超过十米时，支护方式是分级放坡支护，每一级的高度为十米，平台宽为1.5米。该基坑支护形式也为临时性支护。

（3）基坑与边坡的联合设计

根据相关计算方法计算出基坑整体稳定安全系数、抗倾覆最小安全系数等参数，待回填基坑以后，再进一步计算边坡稳定的相关参数。综合基坑和边坡的全部参数，计算出保持基坑与整体稳定性所需锚索的拉力。对于支护桩的配筋，应全面考虑基坑的稳定参数和边坡稳定的参数。此外，为了强化边坡的稳定性能，可以考虑对桩间土层进行加固。基坑与边坡联合设计是一项需要整体考虑的工程，若单单考虑上部边坡，不考虑下面的基坑，保持边坡稳定即可。相反如果不考虑上部的边坡，2～3道锚索就足以保证基坑的稳定，支护桩的直径要求也可以降低。一旦综合考虑基坑和边坡联合设计，由于边坡的存在会产生极大下滑力，相应基坑所要采取的支护措施就要加强。通常要采用1.2m直径的人工挖孔桩，并附加4～5道锚索，这样才能保持边坡与基坑整体的稳定性。