深基坑支护设计的原则及注意事项

深基坑支护设计的原则及注意事项

要】本文首先论述了一般情况下深基坑支护设计的原则及需要注意的问题，然后分析了特殊地质条件下深基坑支护设计的要点。

关键词】深基坑；原则；问题；地质；条件

深基坑支护设计是地基项目施工的主要技术保障与施工依据，对于地基施工的进度与质量都具有十分重要的意义和作用。随着建筑行业的不断发展，深基坑作业环境也在不断的发生变化，越来越多的施工项目需要在地质条件极为复杂的地区进行。传统的设计理念与技术已经难以适应现代不同地质条件的深基坑设计工作的实际需求了，必须适时进行革新与完善。

1深基坑支护设计的一般程序及要求

深基坑支护设计时，首先应分析场地岩土结构及其物理力学性质，然后还需了解环境荷载和相邻建筑物、地下管线的特性及其承受变形的能力，仔细考虑施工工况（时间和空间效应），计算地下室施工全过程的各种应力，估算支护结构本身可能产生的变形，从而因地制宜地优选合理可靠的支护结构体系，并对结构构件的强度和刚度进行分析和计算。

基坑支护作为一个结构体系，应要满足稳定和变形的要求，即通常规范所说的承载能力极限状态和正常使用极限状态。基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全

使用。在深基坑支护设计中，设计人员要充分考虑到各方面有可能出现的因素，提前对于支护结构的变形现象进行计算。支护结构变形计算中，设计人员要尽量保证各项计算项目数据与结果的真实、准确，以便在发生突发事件时，可迅速提出整改方案；支护结构是建筑工程项目地基部分施工的重要环节，其强度是否符合国家相关工程质量标准与技术要求，将直接关系到地基工程项目的整体质量、耐腐蚀性、使用年限等问题。

2特殊地质条件下的深基坑支护设计

在软土、高水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体变位、基底隆起、支挡结构严重漏水等问题，因此研究这些特殊地质条件下的深基坑支护设计，具有重要的经济意义和社会意义。下面主要对软土、淤泥土、填土三种地质条件下的基坑设计事项进行分析。

2.1软土环境下的基坑设计。软土地区土体因含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性差、抗剪强度低、灵敏度高、触变性和蠕变性显著，是一种工程力学性质很差的土层。近年来，国内对于软土的深基坑支护设计，主要采取悬壁式、单支点及多支点式、圆筒式等支护结构，各种支护结构都有其显著的特点，并被广泛应用于软土地质条件的深基坑项目施工中。由于软土的性质偏软，因此在深基坑支护设计中一定要考虑到深基坑的整体硬度和强度，对于部分土层较软的部分，还要进行必要的加固设计，确保深基坑施工中的安全性与稳定性。在软土地区的基坑设计中，为了控制邻近地面、管线、已建建筑物的位移和沉降，可采取以

下几种措施：围护结构采用刚度较大的支护类型；采用良好的止水帷幕；加固坑底土体、增大被动区土体的抗力；首道支撑采用刚度较大的钢筋混凝土结构；其余支撑尽量采用能够快速施工的钢结构，以减少基坑暴露时间，从而降低围护体变形量。

2.2填土环境下的基坑设计。目前，填土的深基坑支护设计是国内较为常见的地质条件之一，具有较强代表性与典型性。填土层的地下水主要有三层，即上层滞水、潜水和承压水。上层滞水埋藏于粘质粉土层、粉土、填土中；潜水埋藏于砂卵石层中；承压水也埋藏在砂卵石层中。在制定填土的深基坑支护设计方案时，一定要特别注意深基坑施工中对于地下水系统的破坏，还要充分考虑到由于地下水的流动与冲刷对支护系统的腐蚀，要采取有效的措施排除深基坑中的存水量，确保深基坑施工中施工人员的安全，以及机械设备的稳定。

2.3淤泥质黏土条件下的基坑设计。淤泥质黏土主要分布于大中型江流湖泊的周边地区，主要是由河流冲刷所带的淤泥而形成。淤泥质黏土层的含水量一般在４０～５０％左右、孔隙比一般在１．２～１.６之间，土层的压缩性高，抗剪强度较低。在淤泥质黏土的深基坑支护设计中，设计人员一定要注意挖掘机械的应用，以及施工人员的具体操作流程等实际问题，并要在设计方案中分别制定出有针对性的解决措施与方法。淤泥质黏土层开挖深度普遍要求小于６ｍ，也可以根据工程项目实际需求而有所增加，但是要尽量控制在６～１０ｍ之间，如果超出这个深度数值，就难以保证深基坑施工的安全。

3特殊地质条件下的基坑设计案例

3.1工程地质。根据工程地质勘察资料，场地地层自上而下分为：

①素填土：２．１０～３．００ｍ，灰色，由粉质粘土及少量河砂堆积而成，松散；②粉质粘土：２．１０～５．１５ｍ，浅黄色，含粉砂质，粘性较强，流塑～软塑；③中细砂：１．５５～４．９０ｍ，浅黄、灰色，含少量粉砂、细砂，局部夹粗砂薄层，石英质，饱和、松散；④淤泥质粉质粘土：０．４０～１．８０ｍ，灰黑色，含有机质，粘性较强，流塑；⑤残积粉质粘土：１．３０～２．５０ｍ，浅灰、浅黄色，由泥岩风化残积而成，可塑～硬塑状；⑥泥岩：１．２０～２．８０ｍ，紫红色，强风化，含粉砂质，胶结程度差，呈坚硬土状。

3.2深基坑支护设计。

3.2.1基坑支护方案比较。根据地质勘察资料，对屈龙角泵站的深基坑支护，参照以往的工程经验，我们采用三种方案进行比较：①拆除周围房屋，基坑全部采用自然放坡，不进行支护；②放坡＋钻孔桩挡墙＋支撑支护；③放坡＋土钉墙支护。现将三种方案比较列表如下：对三种方案进行综合分析、对比，方案二具有投资省、施工较容易、能加快施工进度及防渗效果好等优点，故决定采用方案二，即采用放坡＋钻孔桩挡墙＋支撑支护方案。

3.2.2基坑支护方案计算。根据拟定的基坑支护方案，由于钻孔桩挡墙挡土高达６ｍ左右，且地基上部为软弱的粉质粘土，经初步计算仅采用悬臂式的钻孔桩挡土，则钻孔桩桩径需在１．６０ｍ以上，但如采用钻孔桩上部加支撑的结构，则桩径仅1.0m即可，经济上是节省的，结构上是安全的。

3.3基坑支护方案设计。根据计算成果，深基坑支护方案设计如下：

①采用1:1.0边坡放坡至0.80m后，设2.0m宽的施工平台；②钻孔桩桩径1.0m，混凝土强度为c25，桩中心距0.98m，桩顶高程0.80m，桩底高程-14.00m，桩净长14.80m，座落于强风化粉砂岩或泥岩上。③钻孔桩顶设宽高为1.000.70m的冠梁，支撑梁支撑在冠梁上。④支撑梁采用600，壁厚8mm的钢管，支撑梁间距5m，共7根，在中部设工字钢支承柱及水平系梁，支承柱及水平系梁均采用i25a工字钢。⑤基坑开挖完成后，在基坑前后端各挖集水井，各配一台潜水泵抽水，以控制地下水位。

3.4深基坑支护施工。

3.4.1施工顺序：钻孔桩钻孔桩顶冠梁基坑开挖至-2.00m支撑梁施工基坑开挖至设计高程-3.00～-5.10m。

3.4.2工艺要求：①布孔：按设计要求进行布孔，要求布孔位置准确；②必须确保设计桩长及进入持力层的深度；③钻孔桩应采取跳钻法施工，在灌注混凝土24h后进行邻桩成孔施工；④钢筋笼制作及安装：纵向钢筋的接口应优先采用焊接，接口必须按规范要求错开；纵横钢筋交接处应焊牢；钢筋笼外侧需设砼垫块，以确保钢筋保护层；⑤灌注砼时，应确保水下砼的质量；⑥钻孔桩施工容许偏差：桩径d容许偏差为＋100，-40，桩垂直度偏差为小于0.5%；⑦冠梁施工前，应将钻孔桩桩顶浮浆凿除清理干净，桩顶以上露出的钢筋长度应达到设计长度；⑧支撑梁体系施工时，支撑梁、水平系梁、支承梁均应焊接牢固。