浅谈当涂某小学基坑支护设计方案选择

浅谈当涂某小学基坑支护设计方案选择

曹顺

中国十七冶集团有限公司  安徽马鞍山  243000

摘要：基坑支护在当代工程施工中运用很普遍，根据地层情况及周边环境条件选择合理的支护形式，能节省工程造价，直接影响工程的安全。本文以当涂县某小学人防基坑为工程背景，针对复杂土层及周边环境条件下选择何种基坑支护设计方案进行研究。分析工程中常用的几种支护形式，并提出一些观点。

关键词：基坑支护设计、支护方案选择、组合型钢桩

1、引言

随着工程技术的发展，建筑结构有着向超高与超深方向发展的趋势。伴随着基坑开挖越来越深，基坑周边环境越来越复杂，基坑开挖风险也就越来越大。发生基坑坍塌事故，会造成人员伤亡及重大的经济损失，产生严重的社会不良影响，于是选择合理的支护方案具有重要的意义。

2、常见的支护结构选型

   基坑工程是一个专业系统工程，包含基坑维护设计、施工与土方开挖两个主要方面。同时基坑支护设计需要设计人员掌握岩土和结构工程两个方面知识。基坑的维护结构一般为临时性结构，使用周期一般不超过一年，在地下主体结构完成后，维护结构就可退出工作。基坑维护结构安全冗余度不多，风险较大，于是需要做好相关设计来保证基坑使用期间的安全稳定。工程中常见的支护形式见下表1。

表1常用基坑支护结构形式

3、本基坑支护设计方案

3.1基坑支护设计方案的依据及原则

设计依据：1）国家相关规范；2）基坑场地地勘资料；3）结构设计文件；4）结合场地周边环境及当地基坑设计经验综合确定。设计原则：安全第一，方案可行，经济合理。

3.2项目概况

本项目位于马鞍山市当涂县内，北侧地库边线距离红线约四米；东侧为空地，坡道工程桩局部露出坡面；南侧基坑边线距离看台工程桩最近距离约0.8m，距离教学楼A承台约2.8m；西侧基坑边线距离塔吊基础边约2.43m，如下图1。人防地库周边看台桩基础、教学楼A及食堂桩基均已施工完成，且在地库开挖期间教学楼A及食堂均正常施工，周边环境复杂。同时该场地地质条件较差，具有深厚的淤泥层，如处理不当，容易使基坑产生过大的变形，甚至倒塌的风险。因此选择合适的支护形式不仅能节省工程造价，而且直接影响工程的安全。

图1基坑支护平面布置图

3.2人防区开挖支护方案确定

（a）周边环境条件：该基坑南侧教学楼A及架空连廊的工程桩均已施工完，同时在基坑开挖期间，教学楼A同步施工，工程桩距离支护边线较近，为保证工程桩的安全，使之变形控制在规范允许范围内，先采用先削坡至教学楼A基础承台顶面6.2m，采用H型钢与钢板桩+双轴搅拌桩暗墩组合形式进行支护，可有效解决钢板桩刚度不足问题；西侧有一在建食堂（桩基础）距离坑边约9.7m，并且在食堂与基坑边线之间有一塔吊，其基础形式为预制桩基础，为保证塔吊运行时的安全，在塔吊基础边朝向基坑方向施工四排水泥土搅拌桩以保证塔吊运行时稳定，该侧基坑采用放坡+钢板桩+暗墩的支护形式；北侧与东侧场地较为平缓，周边无在建的建筑物及构筑物，地下也无管线，周边环境较为简单，该侧基坑采用放坡

+木桩+轻型井点支护形式。根据《建筑基坑支护技术规程》该基坑安全等级定为二级较为合理。（b）地质因素：根据地勘报告，本场地土层自上而下依次为回填少于10年的素填土，软塑状态的粉质黏土，流塑状态淤泥质粉质黏土，可塑状粉质黏土等。本人防车库用到的主要土层为、、。（c）地下水因素：场地勘探深度范围内地下水埋藏类型主要为浅层潜水：主要赋存于表层填土及②层、③层、④层中，水量较大；主要由大气降水及地表径流补给；排泄方式主要为就地泄入地表水体、自然蒸发，泾流缓慢，水量较小，其地下水位随季节性变化。本基坑开挖及地下主体结构施工期间主要在7~9月份雨季，基坑支护设计应考虑雨季的影响并采取措施保证在雨季时基坑整体稳定性。

3.3支护方案的确定

根据本基坑的周边环境条件及场地地质条件，本着“安全可靠、经济合理，技术可行，方便施工”的原则确定本基坑南侧采用上部自然放坡+H型钢与钢板桩组合+双轴搅拌桩暗墩的支护形式，西侧采用上部自然放坡+钢板桩+双轴搅拌桩暗墩的支护形式，北侧与东侧采用放坡+木桩支护形式。为防止雨水冲刷，坡面均进行挂网喷浆处理。同时对基坑开挖影响区域范围内的工程桩周进行2~3排搅拌桩加固处理，以防止该工程桩向坑内移动。

3.4当涂小学人防基坑支护设计外部专家论证意见

经专家组评审，本设计单位提供的当涂小学人防地库设计文件基本齐全、完整。采用放坡+木桩、H型钢与钢板桩组合并结合被动区加固及降水的支护形式，选型经济合理，满足现行规范要求。但结合现场实际情况，要求在如下方面进行修改完善：（a）基坑坑中坑超深区域，临近坑边处应加强处理；（b）土质较差，基坑出土通道应补充详图，必要时应加强处理；（c）坑内加固及施工可能产生较大扰动去应进行土体加固处理；（d）基坑土方回填提出相应的要求；（e）对暴露的工程桩，提出具体措施，以减少负摩阻力对桩基的影响。

4、监测方案设计

随着基坑开挖及降水工作的进行，土体应力会随之释放，会使基坑边坡产生失稳倒塌同时造成地面不均匀沉降。为保证基坑安全，防止对周边既有建筑（管桩）破坏，在该基坑开挖时，应对坡顶位移及邻近工程位移进行监测。当监测数据达到报警值时，应停止开挖或停止地下结构施工，分析产生过大变形的原因，采取有效的措施，控制变形的发展，以保证基坑与周边环境的安全。同时把施工时基坑监测数据有效及时反馈给相关设计工程师，根据现场实际情况，有针对性的对基坑支护结构进行优化，从而在保证安全、方便施工的前提下有效节约工程造价。本基坑监测项目主要有坡顶水平/竖向位移、临近工程桩侧向位移、周边建筑物沉降及裂缝观测等，如下图2.

图2基坑支护监测平面布置图

5、深基坑支护工程的主要特征：

5.1影响因素较多

基坑支护工程施工时会由于地质条件变化起伏较大，周边环境要求严格等因素，造成基坑开挖时具有较大困难，如有不慎，会导致基坑坍塌等危害。在此工程背景下，如基坑支护设计不合理，考虑问题不全面，会对设计效果产生不利影响，进而会影响基坑工程的施工质量及其稳定性，甚至会对周边环境造成破坏。因此，在基坑支护设计时，设计人员一定要综合考虑各种影响因素，避免对支护设计结构的不利影响，以便确保工程质量，减少对周边环境的影响。

5.2施工环境的影响

相较于主体结构施工来讲，深基坑支护结构与开挖施工具有较大的技术的难度，且面临复杂的施工环境。鉴于此，在进行深基坑支护设计及其施工中，参建各方要统筹规划全局，对具体的环境影响需进行综合分析[2]。只有通过此种方式，才能保证基坑支护设计合理及施工过程的顺利推进，为整体项目的安全与建筑工程质量打下坚实的基础。

5.3具有较大的施工风险

    基坑支护结构一般为临时性结构，如设计考虑问题不全面，施工质量差，业主为节约资金而进行的不合理优化等原因，可能会造成支护结构在工程质量上存在缺陷，严重影响周边既有建筑物/构筑物的安全，会造成严重的安全事故，甚至会危机施工人员的生命。因此，各个参建方一定要尊重科学，对影响基坑安全与质量的风险进行综合考虑，保证项目的顺利实施[3]。

6、开挖时对该基坑支护设计方案的检验

    当涂小学人防基坑采用此种支护设计技术可靠，经济合理，结合周边的环境条件，在保证安全的前提下，有效的节约了工程造价，受到了建设单位与监理单位的一致好评。基坑开挖时，主要集中在6~10月份雨季，同时经历了当涂罕见暴雨冲刷的考验，未发生基坑失稳及周边既有建筑物破坏的事故。施工时为保证基坑安全在北侧与东侧环境允许的条件下，适当增加放坡坡度，进一步保证基坑的稳定。

7、有关当涂小学人防基坑基坑支护设计方案选择的几点见解

由于基坑开挖深度较深，同时在进行基坑施工时，其影响范围也较大，易使围护结构产生较大变形从而导致围护结构失稳以及使周边既有建筑物/构筑物产生不均匀沉降等问题，造成重大的安全隐患及严重的工程质量问题。因此，只有根据现场实际情况，结合地质报告与项目的实际需要，才可以有效避免这些问题，为整个建设项目良好质量与安全打下坚实基础，并采取必要措施减少基坑开挖对周边环境不利影响。

（1）基坑支护设计具有重大的意义，在保证“安全第一”的前提下，有效的节约工程支护造价，不仅能提高自身的竞争力，还也可有效促进行业发展。

（2）基坑支护设计时，应结合项目实际情况，同时设计方案应通过基坑监测数据的反馈进行动态设计，严禁对设计方案进行生搬硬套。

（3）充分借鉴当地基坑支护设计成功经验，少走弯路，这是基坑支护设计理论与工程实践相结合的最好体现。

当下，随着科学技术的飞速发展，新结构、新材料与新技术不断出现[5]，同时基坑支护设计有朝着开挖更深，周边环境条件更复杂发展的趋势，这就要求基坑设计人员需要不断的学习，不断研究，相互间应加强合作与交流。

参考文献

[1]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范.

[2]张著芳.岩土工程深基坑支护的设计及施工问题[J].交通世界,2021(28):69-70.

[3]帅燕.岩土工程中的深基坑支护设计方法[J].中国科技信息,2021(17):48-49.

[4]罗红军.如何做好深基坑支护结构设计。城市建设理论研究,2011.

[5]周翔.建筑工程中深基坑支护设计与施工的协调管理分析[J].砖瓦,2021(07):111-112.

[6]余志成，施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，1977.

作者简介：曹顺(1988－)，汉族，男，河南商丘人，硕士研究生，中国十七冶集团有限公司建筑安装工程技术分公司  主要从事岩土工程方面的研究。