基坑支护施工对周边建筑物影响及其保护

作者：蔡海平

来源：《城市建设理论研究》2011年第29期

摘要：本文作者结合工作经验，介绍了采用土钉墙、预应力锚杆、人工挖孔灌注桩等复合支护结构对邻近基坑的建筑物及地下管网实施保护的设计方案和施工技术，有效控制了建筑物变形，取得了理想效果，同时降低了成本，缩短了工期。 关键词：基坑工程；复合支护；保护建筑物 1 工程概况

该工程基坑平面尺寸约120m×120m，形状不规则，呈L形，基底埋深-11.5～-13.5m，基坑平面如图1所示。基坑东侧、北侧场地较开阔，基坑南侧紧邻解放路地下管线和人防等设施，基坑西侧紧邻2层王字病房楼，条形基础，埋深1.1m，最近点距拟建建筑基础外边线仅1.4m，场地狭小。

2 工程地质条件

地基土为第四系冲洪积地层，表层为杂填土，岩土计算参数如表1所示；场地地下水属第四系孔隙潜水和风化基岩裂隙水类型，地下水位埋深在5.10～7.10m。

3 基坑支护方案选择 3.1 安全适用性

考虑到基坑南侧坡段距离解放路地下管线较近，西侧坡段距离王字楼较近，必须保证市政管线及王字楼的安全，严控边坡位移。由于放坡没有工作面，钢管桩强度又较低，无法保证稳定，因此采用护坡桩；同时考虑到西侧距离王字楼太近，庞大的施工机械无法安放操作，且医院严禁噪声污染的特点，综合考虑确定采用人工挖孔桩，施工方便，无大的噪声及泥水环境污染等副作用，工期短。

3.2 经济合理性

考虑到整个基坑开挖深度较大，周边长，基坑东侧若采用刚性支护，势必造成工期长、支护费用巨大，选用预应力锚喷支护体系，设备简单，施工速度快，操作灵活，又无环境污染，且能与土方施工交叉进行，大大缩短工期，降低工程造价。 4 基坑支护方案设计 4.1 支护体系 4.1.1 王字楼附近

挖深11.5m；人工挖孔混凝土灌注桩施工桩长15.5m，成孔1100mm，有效桩径800mm，桩距1.6m；均匀配置纵筋，主筋1620；设置预应力锚杆2道，竖向间距分别为2、4m，水平间距1.6m，第1道长18m，自由段6m，预应力锁定值100kN；第2道长14m，自由段5m，预应力锁定值160kN(见图2)。

4.1.2 南侧靠近解放路坡段

挖深13.5m；人工挖孔混凝土灌注桩施工桩长17.5m，成孔1100mm，有效桩径800mm，桩距1.6m，局部1.8m；均匀配置纵筋，主筋1620；设置预应力锚杆2道，竖向间距分别为3、5m，水平间距1.6m；第1道长22m，自由段7m，预应力锁定值100kN；第2道长15m，自由段6m，预应力锁定值160kN。 4.1.3 东、北侧坡段

挖深12.5m，放坡系数1∶0.2；采用4道黏结性锚杆和一道预应力锚杆，竖向间距分别为2m，水平间距1.8m；第1道为预应力锚杆，长12m，自由段5m，预应力锁定值100kN；其下4道为土钉，均长8.8m；局部距离王字楼较近的坡段应控制变形，即调整第2道土钉的水平间距为3.6m，相邻两土钉中间增设1道预应力锚杆，长12.0m，锚固段长7.0m，水平间距3.6m，预应力锁定值100kN。 4.2 构造措施

1)锚杆(土钉)呈梅花形布置，以土钉为节点横向设置加强筋。116，以预应力锚杆为节点横向设置2［20a钢肩梁。

2)桩顶冠梁尺寸850mm×500mm，主筋1020，箍筋8@200，桩头1m处加密8@100，加强筋14@2000；主筋的混凝土保护层厚度50mm。

3)灌注混凝土及混凝土护壁强度等级C25，壁厚150mm，配筋6.5@200双向钢筋网片；灌注桩冠梁去除500mm桩顶混凝土后逐段编筋、浇筑。 4.3 地下水控制措施

1)基坑内地下水设27眼大口径降水井，水平间距在15.00～17.00m。降水井的深度考虑井内外的水压值、沉淀管深度和水力梯度影响，井深设计为16.00m，井径600mm，井管径500mm。

2)开挖范围内场区土质为硬塑土层及风化岩，土层沉降固结已经完成，降水对周边建筑物影响较小，故不需设置止水帷幕及回灌井。 4.4 施工注意事项

南侧人工挖孔桩施工遇防空洞时，周围应衬砌；当挖孔至底部时应备孔内抽水措施；遇中风化岩石时应采取风钻挖掘，不应爆破挖掘；基坑挖土过程中，如洞体暴露于边坡，应采取砖砌与桩间土护面措施。 5 现场监测和信息化施工

基坑工程施工中应特别重视现场监测，并及时根据监测信息反馈分析，进行动态设计和信息化施工。主要进行基坑边缘以外2～3倍开挖深度范围内的建筑物沉降监测及解放路北侧的边坡顶部水平位移监测，及时整合信息，绘制位移-时间曲线，对各项监测结果和巡视情况进行综合分析并相互验证和比较，对支护结构工作状态进行反演分析，指导和优化下一步施工。 1)支护结构计算值如图3所示(以基坑南側支护桩为例)。理论计算表明桩体最大水平位移1.15cm，坡顶沉降1.9cm(三角形法)。

2)南侧桩体实测值为最大水平位移2.0cm，最大沉降1.5cm。

3)结果分析弹性理论的m法虽然采用有限元方法计算，但作为单元计算，未能考虑复合支护结构实际发生的整体协同作用这一影响因素；同时，后期施工将塔吊基础作用于4根支护桩上，在深基坑开挖和塔吊运行过程中，由于卸荷、施加预应力约束及塔吊承受水平风载等综合

作用，支护结构受到一定程度扰动，还会发生“应力集中”现象，因此围护结构的位移较理论值偏大。 6 结语

1)本工程的周边建筑、道路的变形监测结果表明，人工挖孔支护桩和复合土钉墙的基坑支护综合处理方案是有效的，能较好地保护复杂环境条件下基坑邻近建筑物的安全。

2)科学的施工工艺和施工参数是深基坑工程设计的重要内容，对于细化设计，有利于提高支护结构的经济性和投资效益。

3)由于基坑工程的设计计算理论不够成熟，不同的计算方法所得的计算结果可能差异很大，因此加强现场测试，科学监测，根据监测信息适时优化施工工艺及参数，实现信息化施工，不仅可以确保基坑顺利开挖，而且也为丰富理论模型积累了经验，是解决这一难题的重要途径。

4)本工程的设计施工经验在类似工程中具有一定的先进性和代表性，值得借鉴和推广。 参考文献:

［1］理正深基坑支护结构设计软件使用说明、编制原理［M］.北京:北京理正软件设计研究院，2004.

［2］余志成.深基坑支护设计与施工［M］.北京:中国建筑工业出版社，1997. ［3］黄强，惠永宁.深基坑支护工程实例集［M］.北京:中国建筑工业出版社，1997. ［4］龚晓南，高有潮.深基坑工程设计与施工手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，1998.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。