探讨复杂基坑工程的设计要点

摘 要：复杂基坑工程一般指两方面：一方面是周边环境复杂，需对基坑开挖施工过程中的变形进行有效控制，有时基坑设计时需以基坑变形控制为主，而不是承载能力极限状态控制，此时的土压力不是主动土压力和被动土压力模式，这需设计人员引起注意。另一方面，则是基坑自身的开挖深度差异较大，有时一道支撑与两道支撑体系并存，这时对坑内的高差处理是关键。笔者结合实际的工程施工情况，从中得出了一些针对复杂基坑工程的设计体会，供同行参考！

关键词：复杂;基坑;内支撑;措施;换撑

1 工程概况

某工程总用地面积15794m2，总建筑面积63018m2，主楼分别为27层（A楼）、6层（B楼）、23层（C楼、D楼）。

基坑开挖面积约10040m2，支护结构总延长米585m。±0.000标高相当于黄海高程3.150m，基坑周边自然地坪绝对标高：西南侧居民小区一侧为3.150m，场地内自然地坪为2.700m，基坑周圈计算开挖深度6.45m～9.65m。

基坑支护结构形式的选取必须综合考虑地下室特点、周边环境和地质条件等因素，才能得到既安全可靠、经济合理，又施工方便的基坑支护方案。

1.1 地下室特点

1)本工程地下室由A楼、B楼、C楼和D楼三个地下室组成，其中A楼、B楼地下室为2层（B楼地下室为错层），C楼和D楼地下室为1层，三个地下室之间联通。开挖深度适中，1层地下室部分为6.45m～7.45m，2层地下室部分为7.9m～9.65m。

2)基坑形状是较规则的L形，较便于布置支撑体系。

3)工程桩为钻孔灌注桩采用桩底注浆工艺，对基坑较为有利。

1.2土层分布情况

本工程的土层分布情况如下：

1)本基坑坑底附近为2c层淤泥质黏土，物理力学参数较差（C=12.3kPa，φ=7.9°），且该层土较厚，层厚7m～12m。

2)本场地4层缺失，3层下直接为5b层，性能较好。

3)场地内土层分布比较均匀。

不同土层的物理性质参数详见表1。

1.3 周边环境情况

本工程周边环境条件比较复杂，具体如下：

1)基坑西（C楼、D楼西）、南（A楼、B楼南）两侧紧临某公司住宅小区道路，场地比较紧张，基坑边没有放坡空间。

2)基坑北侧为市政道路；东侧为环城路，基坑边离开道路均在13m以上，目前在这两侧均安排一个出土通道。

3)基坑南侧（D楼南侧）与某机关单位一墙之隔，距离围墙约8.0m，考虑搭建临时施工用房。

4)基坑B楼西侧临护城河，需要设置止水围幕。

2 基坑支护形式选取

2.1 方案设计原则

1)保证基坑支护结构及土体的整体稳定性，确保支护结构在施工期间安全可靠；

2)土体开挖过程中确保基坑内外工程桩及基坑外建（构）筑物和地下管线正常使用；

3)在确保基坑及周围建（构）筑物安全可靠的情况下，采用最简明的支护手段，达到节省材料、方便施工、加快施工进度、降低工程造价。

2.2 支护结构体系选取

根据本基坑的特点、实际施工条件及以往工程经验，经过多个方案的选择和比较，最后决定选用以下支护结构体系：

1层地下室区域采用钻孔灌注桩结合单道钢筋混凝土水平内支撑的支护结构形式；2层地下室区域采用钻孔灌注桩结合两道钢筋混凝土水平内支撑的支护结构形式。

1层和2层地下室之间处理：C楼与A楼之间，A楼与B楼以及B楼内部采用单排钻孔灌注桩。支撑体系：基坑的形状为较规则的L形，支撑的平面形式为角撑加中间的双肢对撑。这样的支撑体系受力均衡，安全，且最大限度地提供施工空间，方便施工。

护桩：由于临近周边建筑，为减小基坑施工对周边环境的影响，支护桩需采用非挤土的钻孔灌注桩。根据不同开挖深度、基坑边荷载、环境情况采用不同的支护桩，桩径分别为A550、A600、A700、A750、A800钻孔灌注桩。

方案优点：手段简洁合理，安全性较好；缺点：支撑系统分仓较多，挖土施工较为困难。

2.2.1 平面支护体系

在基坑角部采用角撑，中间部分采用双肢对撑的支护结构形式。两道支撑区域与一道支撑区域的节点上下尽可能重合，方便立柱的布置，同时减小立柱的水平向受力。

2.2.2 竖向支护体系

本基坑的最大特点是单层地下室与两层地下室共存，其交界面处的换撑处理。两层地下室的二道支撑面设置在1层地下室的底板底，这样可以尽可能地保证支撑左右力的平衡，也不影响1层地下室的施工，最后的实际施工也证明了其有效应。

3 地表及坑底降排水措施

1)沿基坑外侧1m左右设排水明沟，并根据实际情况每隔20m左右设地表集中排水井。

2)基坑内根据实际施工情况设纵横向排水沟，并每隔20m左右设坑底集中排水井。做好基坑内外有组织的排水工作，确保基坑内土体不受水浸泡。

4 防渗漏及止水措施

1)按设计要求设好放坡区土体面层，并在基坑外侧地表设80厚C15防水混凝土面层，避免地表水大量渗入基坑。

2)围梁四周杂填土用黏土换填夯实，以防杂填土内的孔隙水大量渗入基坑。

3)基坑挖土施工过程中若发生漏土现象，立即把相邻桩间清理干净，用块石、砖浆砌堵缝或模板灌浆。

4)基坑边在二层地下室区域、临近居民住宅楼和西侧临河边采用单排A600水泥搅拌桩防止水土渗漏。

5 应急措施

根据现场测试数据及现场情况，若发现异常现象，可根据实际情况采取以下应急措施：

1)在水平围梁上增设钢管对、角撑或斜撑。

2)在水平变位最大部位设型钢围檩，并设钢管对、角撑或斜撑。

3)在基坑外侧卸土或坑底设支撑板带及围檩。

4)编织袋装碎石在坑内快速回填。

5)为确保基坑及其周围建(构)筑物的安全，须备有一定数量钢管、编织袋等应急用材料。

6 结语

目前本工程已顺利施工完毕，综合分析本工程的设计与施工过程，可得到一些结论。

1）针对基坑变形要求较高的工程，最好在支护桩周圈设置水泥搅拌桩或高压旋喷桩以防水土流失。尤其是在基坑开挖深度较深区域，基坑内外的土压力差较大，桩缝间很容易发生漏土现象，严重的则为导致周边地面道路、建筑物的下沉，以及道路管线的损坏。

2）一道支撑与两道支撑交界面处，有时换撑是设计人员需重点考虑的问题。本工程则把两层地下室南面区域的换撑设置在一层地下室的柱脚位置，有效地实现了拆撑时力的传递。