某三层地下室深基坑支护设计实例

·458·20158某三层地下室深基坑支护设计实例

朱伟雄1 陈迎春2 刘西茹2 廖 宏2

（1.株洲市规划设计院; 2.湖南省宏尚检测技术股份有限公司）

【摘要】通过各种支护方案在经济性、技术性、施工难度及工期等方面综合比较，结合本基坑特点及场地岩土工程条件，借鉴周边类似边坡支护工程的成功经验，并听取专家对边坡支护方案设计的意见，确定了深基坑支护结构的形式，相关基坑支护结构设计经验值得借鉴。

【关键词】

地下室；深基坑；支护设计

０　引言

由于城市中建筑物密集，环境较为复杂，因此深基坑支护结构的设计渐渐成了工程师们关注的重点和难点问题。本文以长沙市某三层地下室深基坑支护设计为例，介绍了如何根据周边地理环境、岩土工程勘察报告等相关资料确定深基坑支护结构的形式。

１　工程概况

拟建场地位于长沙市某居民居住区，地面建筑部分已拆除，整个场地建筑垃圾堆积较多，目前场地标高为38.02~42.0m之间，±0.00=42.15m，基坑开挖底面标高为27.0m ，基坑支护高度为14.5~12.0m。拟建工程为公寓酒店、裙房及地下室，拟建建筑物设置有地下室三层，平面图如图1所示。

图1 基坑平面图

1.1地层分布及岩性据本次勘探揭露，场地地层依次为杂填土、冲洪积粉质粘土、圆砾、强风化泥质粉砂岩及中风化泥质粉砂岩，现据从新到老的地层顺序分述如下：

（1）杂填土（Qml ）①：黄褐色，松散，稍湿~湿，主要由建筑垃圾、粉质粘土及少量生活垃圾组成，层厚约0.50~9.70m。

（2）粉质粘土（Qpl+al）②：黄褐色，硬可塑，稍湿，层厚约0.60~4.20m。

（3）圆砾（Qal ）③：黄褐色夹灰白色，中密，湿~饱和，颗粒级配较好，主要成份为石英、中粗砂及少量粘土充填，层厚约0.30~3.30m。

（4）强风化泥质粉砂岩（E ）④：红褐色，坚硬，稍湿，风化强烈，泥砂质结构，风化裂隙较发育，层厚约13.90~17.30m。

（5）中风化泥质粉砂岩（E ）⑤：红褐色，坚硬，稍湿，泥砂质结构，中厚层状构造，节理裂隙一般发育，本次钻探最大揭露深度为24.80m 。

拟建场地土层分布及岩性详细情况可参考《详勘报告》。1.2水文地质条件

本次钻探过程中，场地地下水主要赋存于填土层中的上层滞水和圆砾层中的少量孔隙水，不具承压性，主要受大气降雨补给，排泄主要以蒸发和地下迳流形式，水位受季节影响，初见水位埋深为0.80~6.00m，静止水位埋深为0.50~4.50m。根据地区经验及对邻近场地实验结果，该拟建场地土对混凝土结构和钢结构具微

腐蚀性。

考虑到该拟建地下室场地地下水多年变化幅度以及南面为地铁车站站口，如该拟建场地排水管道与市政排水系统连通后其抗浮设计水位标高按40.00m 考虑。

２设计原则及参数2.1设计原则

（1）设计原则：“安全、经济、可靠”，以满足稳定、强度、变形三方面的设计要求，使其满足功能要求，符合相关规范规程。

（2）设计目标：

① 保证坡体稳定，保证地下室施工顺利；② 保护基坑周边环境，不产生不利影响；

③ 充分考虑各种不确定因素，为信息化施工基坑、边坡监测和变形控制提出指导性意见。

2.2设计参数

（1）基坑安全等级①基坑开挖深度：

基坑工程开挖深度约14.5-12.0m ②周边建筑物环境：

基坑北侧紧靠红线约24m 外为厂区，东侧3m 外为市政道路路，南侧约11m 外为城际铁路站点，西侧约9m 外为用地红线。

③ 地层条件：

根据《勘察报告》，基坑开挖深度内揭露的地层主要分布有：填土、粉质粘土、强泥质粉砂岩等地层。

综上所述，根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)等规定，本次基坑侧壁安全等级为一级，结构重要性系数为1.1，设计使用年限不超过2年。

（2）地面超载：

① 施工荷载：基坑顶边线2.0m 范围内严禁堆载，施工荷载：设计地面超载q=15kPa，西侧施工堆载区q=25kPa。

② 建筑荷载：基坑周边建筑物荷载大小以Q=15×N 计算，N 为建筑物层高。

（3）地下水位：

场地内地下水类型主要为上层滞水、松散岩类孔隙水：

上层滞水主要分布于杂填土中，该层地下水水量受大气降水或生活排水补给，初见水位埋深为0.80~6.00m，静止水位埋深为0.50~4.50m。

（4）地层岩性参数：

根据《详勘报告》，本次设计取各地层岩性参数如表1：表1 地层岩土参数表

指标

重度抗剪强度标准值基底摩擦系土体与锚固体极限摩阻力标

（KN/m3）

数准值φ（°）

C

μqsik（kPa）(kPa)杂填土①19.510*8/16粉质粘土②19.718400.2550圆砾③21.028/0.35140强风化泥质粉砂

岩④22.422500.40100中风化泥质粉砂

岩⑤

23.0

45*

60*

0.45

220

注：① 带*为经验取值。

②土体与锚固体粘结强度极限标准值qsik 仅适用于注浆强度等级为M30的锚固体。

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３　基坑工程设计3.1 基坑特点分析

根据场地地质情况及基坑周边环境，本次基坑工程具有如下特点：

（1）规模大，深度深。

基坑平面形状不规则，时空效应强，须考虑分段支护。（2）基坑环境复杂，控制变形要求高。

基坑北侧、东侧距离红线较近，无放坡空间，东侧坡顶为以后的施工道路不具备放坡条件，南侧有较小的放坡空间。

综上分析，本次基坑工程周边环境复杂，基坑四周对基坑控制变形要求均比较高。

3.2 基坑支护形式选择

通过各种支护方案在经济性、技术性、施工难度及工期等方面综合比较，结合本基坑特点及场地岩土工程条件，借鉴周边类似边坡支护工程的成功经验，并听取专家对边坡支护方案设计的意见，最终决定采用如下支护方案：本基坑支护1-1剖面由于紧挨着厂区，且老居民楼密集，无放坡空间，所以采用安全系数较高的双排桩支护形式（见图2）；3-3剖面西侧为城际铁路线，为保证基坑开挖不影响城铁路基的稳定性，亦采用了安全系数较高的双排桩支护形式、2-2剖面由于基坑边线附近有大量水管、电线等经过，且紧挨施工便道，便道旁还有幼儿园、高层建筑密集，无法采用双排桩方案，遂采用旋挖桩+锚杆的支护形式；4-4剖面放坡空间也比较小，但支护深度比2-2剖面低约4m ，决定采用旋挖桩+锚杆的支护形式。

基坑坑顶、坑底均设置一排横向排水明沟，基坑底部适当设置集水井，须对坑顶地表加以硬化，并在喷射砼坡面上设置泄水孔，采用φ50PVC 排水管，向坑内倾斜10%～15%

，竖向间距均为3.0m ，横向间距2.5m, 呈梅花形布置。

图2 双排桩支护原理图

４、结论

通过各种支护方案在经济性、技术性、施工难度及工期等方面综合比较，结合本基坑特点及场地岩土工程条件，借鉴周边类似边坡支护工程的成功经验，并听取专家对边坡支护方案设计的意见，确定了深基坑支护结构的形式，现基坑开挖深度已接近底部，监测结果显示支护结构处于稳定状态，证明支护结构的设计方案是成功的。

参考文献：

［１］　　刘承超．某大型商业区深基坑支护工程的结构设计方案探讨［Ｊ］．福建建设科技，２０１１（５）：４０－４３

［２］　　徐中华，王建东，王卫东．上海地区深基坑工程地下连续墙的变形性状［Ｊ］．土木工程学报，２００８，４１（８）：８１－８６．　

作者简介：朱伟雄（１９８４－），男，工程师，研究方向为建筑工程设计。

（上接132页）

2.8钢筋植筋的控制

钢筋植筋控制主要以实践控制为主，一般来讲结构胶的初凝时间一般在30min 内，因此，钢筋植筋也就需要在这一时间段内尽快完成，避免因结构胶初凝完成再进行植筋处理，对于其他工序可以根据结构胶这一特性进行优化，起到节约结构加固时间，提高结构加固质量的目的。对于一些必须长时间才能完成的工作，可以通过控制固化剂料用量的大小来延长初凝的时间，固化剂对结构胶锚固强度的大小不成数字相关，也没有明显的影响，可是对于结构胶的初凝时间却有着直接的影响，应该对初凝时间有特殊要求的钢筋植筋过程进行控制，以温度、结构和孔洞为参考量，实现对固化剂的调整，使其符合锚固件的需要，满足结构加固的安全和使用需要；同时，对于需要快速实现初凝的结构加固施工也可以通过固化剂的用量调整来控制结构胶的初凝时间，达到对初凝时间的缩短，这有利于钢筋植筋特殊要求的满足，进而实现钢筋植筋的设计强度和技术性能。

３、房屋建筑施工结构加固技术应用的注意事项3.1做好钢筋的打磨工作

打磨不是结构加固技术中可有可无的工作，而是事关结构加固技术有效应用，提高结构加固效果，提升房屋建筑结构强度的重要保障。在结构加固的前期工作中应该对打磨的方法、要求和机械进行确定，打磨的方法要以人工和机械打磨相结合的方法，既能确保打磨的速度，同时也能确保打磨的质量；打磨的要求一般以露出钢筋内层的金属光泽为主，避免留有浮锈，也要避免过度打磨对钢筋直径的影响[8]；打磨的长度一般要长于锚固的长度，通常以50mm 为主。

3.2做好钢筋的表面处理

对于钢筋植筋的表面应该用丙酮进行油污处理，同时用脱脂棉拭去钢筋表面的灰尘，将钢筋码放整齐，避免出现不规范摆放而造成的钢筋混乱和表面二次污染的问题。

3.3做好钻孔的技术控制

在上一节我们知道钻孔深度应该控制在钢筋20d 以上，而钻

孔孔径要在钢筋直径的4~8mm之间，这是钻孔基本的技术控制，要引起结构加固技术人员的重视，特别在结构加固施工中要对钻孔深度和直径进行检测，加强对钻孔的全面控制。

3.4做好钻孔的清理

用汽泵、毛刷清孔，清孔完毕后用棉丝丙酮清刷孔洞内壁，使孔达到最终的清洁，手触无明水为度，不能够采用水钻的方式进行清孔处理，这样不但不会控制灰尘的产生，反而会导致混凝土结构出现渗漏或裂缝的影响。清孔完毕用干净的棉丝将清洁的孔洞严密封严。植筋前现场作拉拔试验，试验树目为300根为一组，分现场检测和模拟检测两种，这样可以检验钻孔效果与清理效果。

3.5做好植筋的控制

钢筋锚固前用丙酮再擦拭钢筋一遍。根据植入深度在处理好的钢筋除锈端做好明显标记，然后插入孔内，一边插一边向同一方向旋转，直至达到孔底，此时应由胶从孔洞内溢出，这会将孔内的灰尘和气泡有效地排出，有利于植筋结构强度的形成。植筋固化时间为24h 。结构胶固化期间禁止对钢筋和钻孔的扰动，避免出现结构性问题。

４、结语

通过本研究对结构加固技术的分析，我们看到了房屋建筑施工中结构加固技术的质量意义和安全价值。应该对当前我国建设和经济的发展情况有所了解，把握房屋建筑施工的脉络，以结构加固技术的价值认知为平台，以结构加固技术的有效应用为手段，打造安全房屋建筑施工和稳固房屋结构的新方法，以此来适应社会、建筑和经济的共同发展需要，真正促进建筑行业房屋施工的发展，以安全效益、经济效益和社会效益的全面表现，打造出结构加固技术应用的新体系。

参考文献：

［１］　袁克建，吕秀兰．建筑工程加固施工步骤与建筑结构检测［Ｊ］．中国新技术新产品，２００９，１０（１５）：１１２－１１３

［２］　朱洲．浅谈钢筋混凝土结构加固中需要注意的问题及技术措施［Ｊ］．科学之友，２０１１，０９（１４）：５６－５７