高层写字楼深基坑支护设计

高层写字楼深基坑支护设计与施工

20世纪40年代，在欧美的一些国家出现了“深基坑”这一概念，在工程建设中，基坑工程在整体施工中占领着重要的地位，特别是要将深基坑支护的施工技术作为基础工程的一项主要手段来开展，切实提高建筑基础工程的施工质量。随着我国的城市化建设日益加快，建筑工程建设用地变的日趋紧张，建筑物地下空间被运用更加地充分，多出涌现深基坑工程，而深基坑工程多处于城市市区内，场地四周建筑物密度大、城市道路交错、地下管线交错繁杂，使得深基坑支护结构的安全性和合理性面临着严峻的考验，同时，也给深基坑支护结构设计方案的选择、优化等方面提出了更高水平的业务要求。

基坑工程的设计与施工不仅考虑自身结构的安全性及稳定性，还要考虑开挖、施工、运行中对周边环境及已有建筑物的影响。因此，对基坑的设计计算与施工技术，提出了更高的要求，选择何种最优方案，分析其变形规律，对指导同类基坑工程的顺利设计及施工具有重要的借鉴意义。基坑支护是一项技术性和综合性很强的专业技术，在施工过程中，基坑内土体开挖经常是因为基坑内卸荷时造成支护结构的内力和位移发生变化，导致基坑内外土体结构变形，可能形成支护结构位移过大、基坑周围地面开裂、周边建筑破坏、附近管线开裂等种种意外事故，造成巨大的经济、社会影响。

此次设计题目为《高层写字楼深基坑支护设计与施工》。内容包括：基坑总体概况；支护结构类型选择；支护体系的计算；支护体系的稳定性验算；理正验算；基坑止排水设计；基坑监测及施工组织设计。

第一章工程概况及水文资料

1.1、工程概况及基坑周边环境

高层写字楼总建筑面积5万m2，楼高26层，建筑物下设有一层地下室。基

坑面积70m×38m，开挖深度约为12米。基坑北侧为国际商厦，与基坑相距3m 处为洗车房；基坑南侧与秦淮河之间为规划5m路和25m绿化带；西临12层商品住宅楼，东靠在建的电力公司住宅小区，两建筑地下室外墙相距8m。

1.2、工程地质概况

拟建场地属长江现代漫滩地貌单元，基坑开挖范围内各分层地基土岩性特征及分布规律自上而下为：

①杂填土：杂色，结构松散。主要由粉质粘土组成，夹较多砖、石、混凝土等碎块，夹生活垃圾，夹少量植物根茎。

②粘土：褐黄至褐红色，含少量灰白色团状高岭土及铁锰氧化物，裂隙发育，摇震无反应。土状光泽，干强度一般，顶部受水浸泡严重。硬塑，中密，稍湿。

③粉质粘土：灰色，软塑，中压缩性。局部夹薄层稍密状粉土，具水平层理。无摇振反应，稍有光泽反应，干强度和韧性中等。

④粉土夹粉质粘土：灰色，饱和，软塑，土质不均匀，成层状，稍有光泽，干强度、韧性中等。

⑤微风化岩：呈褐红色，岩性多为粉砂岩，部分为砾岩，裂隙，节理一般不发育，钻孔均有揭露。

1.3、水文地质条件

拟建场地地下水为孔隙潜水，水位变化主要受大气降水及长江、河道侧向径流等补给影响，受临近场地在建电力公司住宅小区工程施工降水的影响，潜水稳定水位埋深5m。根据临近拟建场地的岩土工程资料，自然状态下潜水的稳定水位埋深一般为2m。

场地地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土结构的钢筋无腐蚀性。

1.4、基坑支护设计土层参数

根据现场钻探、原位测试及室内土木试验成果的综合分析，本基坑支护结构设计土层参数详见表1。

表1基坑支护结构设计土层参数表

第二章设计标准

2.1基坑设计依据

（1）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）

（2）深基坑工程技术规程应用手册

（3）GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范

（4）JGJ 79-2012 建筑地基处理技术规范.

（5）建筑工程施工组织设计实例应用手册

2.2基坑工程等级确定

根据周围环境保护和基坑施工经验的要求，将基坑变形控制标准分为四个等级。详情见表 2-1。

注：H 为基坑开挖深度， H=12m，K 为抗隆起安全系数，按圆弧滑动公式

计算。根据该工程实际状况，该工程安全等级可确定为二级。

第三章基坑支护方案的论证和选用

3.1常见的基坑支护类型

（1）土钉墙

土钉墙通常由土钉、表层和待支护的原位土壤还有一些必须的防水系统构成，是一种自稳定挡土墙，适应于与各种类型的止水窗帘和预应力锚（电缆）相结合，从而形成新型的支撑方式-复合土钉墙。

土钉墙的特点：土钉墙的施工设备和施工过程相对而言简单，能适应各种形状的基坑，经济性更好；它的弹性相对较大，延展性好；墙体密封性好，能够很好的防止水土流失，；由于土钉的长度较长，它可能占据坑外一定量的地下空间，但土钉的施工经常穿过土方进行挖掘，因此，这需要在现场进行特定的施工，要求相对较高。

适用范围：该支撑结构一般适用于地下水位以上或人工沉淀后的一些填砂。（2）地下连续墙

地下连续墙一般可以分为现浇和预制，但目前用于地下连续工程墙的沟槽段有很多的形式，如L形和T形。同时，各种类型可以被采纳，槽段彼此组合以形成新的形式。

其特点：支撑结构对周围环境的噪声较小，对地面的干扰相对较小；而且墙体的整体稳定性好，刚性大，安全。

适用范围：该支撑结构适用于开挖深度较大的基坑工程，通常来说，开挖深度只有不到10m，可能更适合，经济效果较好。

（3）SMW工法桩支护结构

SMW 工法桩支护结构采用多轴长螺旋钻机在土中钻孔, 达到预定的深度后,边提钻杆边从钻头顶部注入水泥浆, 并且和原有的土充分搅拌, 在原来的位置修筑一段水泥墙。紧接着开始施工第二段墙体, 使相邻土体的水泥墙相互重叠, 不间断重叠的搭接施工可形成地下连续墙。另外，应结合实际情况，插入工字钢, 在SMW工法桩内插入H型钢或钢板作为其抗弯曲应力的增强材料,形成一个连续完整无缝的地下墙体，获取一定的强度和刚度,可用于深基坑支护或止水。

其特点：第一，施工过程中不会产生较多的残土，并且不会产生泥浆；第二，工期相较其他施工法较短；第三，由于振动低，产生的噪声小。

适用范围：可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、Φ100以上卵石及单轴抗压强度60MPa以下的岩层应用。

（4）复合土钉支护

根据土钉支护原理，可知土钉支护结构在位移控制上具有一定的局限性，尤其在松散砂土、软土、流塑性粘性土等坡体或对基坑变形有严格要求时，单独的土钉支护结构不再适用。为了控制变形，同时为了控制工程成本，在土钉支护的基础上，施加其他支护形式，形成复合支护结构。

特点：①形成土钉复合体，显著提高边坡的整体稳定性和承受边坡超载的能力。②施工设备相对简单，由于钉长比锚杆的长度小的多，不加预应力，所以设备简单。③随基坑开挖逐层分段开挖作业，单独作业时间少，施工效率较高，周期短。④施工无需单独占用场地，对现场狭小，放坡困难，有相邻建筑物时具有优越性。⑤复合土钉墙成本费较其他支护结构低。⑥噪声小、振动小，不影响周边环境。⑦本身变形很小，对相邻建筑物影响小。

3.2基坑支护方案比选

通过以上对比常见基坑支护类型的特点及适用范围后发现，地下连续墙和SMW工法均为深基坑支护中最为常用的支护方式，但是地下连续墙施工对环境的