深基坑支护技术在高层建筑中的应用

摘要：通过综合论述某基坑周围环境及其场地的地质条件，选定某基坑开挖的支护方案，并对其进行了详细的计算和说明。最后通过监测检验对此支护技术做出分析和评价，从而具体形象的说明了深基坑支护技术在高层建筑中的应用。

关键词：方案设计　计算　施工要求

1　深基坑支护方案设计

1.1基坑周边环境

由于是高层建筑，需要设计开挖深基坑，采用深基础，由于该搞成建筑施工位置地层整体稳定性不好，需进行处理加固，属人工地基。深基础是当基础的埋深超过某一值，且需要借助特殊的施工方法才能将建筑物荷载传递到地表以下较深土层的基础。

深基础是埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层。而浅基础是通过基础底面把所承受的荷载扩散分布于地基的浅层。因此，当建筑场地的浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采用地基处理措施时，就要考虑采用深基础方案了。

所谓支护，就是为了地下洞室开挖后的稳定及施工安全，而采取的支持、加强或被覆围岩的构件或其他措施的总称。

基坑北侧距路约2.9m；基坑南侧有一栋6层砖混结构住宅楼，距基坑约5.8m；基坑西侧有一栋6层砖混结构住宅楼，距基坑约4.6m：基坑东侧有一栋4层砖混结构沿街楼，距基坑约5m。由于周边建筑物距基坑较近，且建筑物为多层建筑(住宅4到6层为多层)，建筑物年代较长，同时基坑周边环境及降水或放坡开挖都会会对周边环境产生不利影响，不具有放坡开挖条件，需要在施工工程中进行支护。

1.2支护设计方案

根据周边环境进行初步分析得知，该深基坑的支护适合采用桩式围护体系。基坑安全等级为一级，破坏结果影响很严重。

如图1所示，支护工程以灌注桩维护墙来承受土体的侧向土压力以防止建筑坍塌。

桩顶位于地面以下2.10m处，标高200.00m，桩直径为1m，桩长13.50m，嵌入基坑底面以下的维护结构的长度是4.00m，两桩的中心距离为1.40m。桩外部的保护层是50mml有lm*0.5m的圈梁位于桩顶，配主筋为8E20，砼强度为C30。设置在支护结构顶部以下传递支护结构与锚杆支点力的钢筋混凝土梁是由两根28a槽钢构成，它位于地面以下5.50m处，并且锚索设置在其197.50m的地方，每个灌注桩都设置有一个锚索，其中不受张拉力的地方长度为6.50m，锚固段长度为13.50m，锚索体选用4s15.2锚索，锚固体直径150mm，与地面夹角是15°，锚索上施加的压力为350kN。

1.3支护结构设计计算

该基坑的支护计算工具是理正软件，方法是弹性土压力和经典土压力模型。所有土层的调整系数规定为1.0，基坑侧壁重要性系数为1.10，均布超载72.5kPa。计算结果如下：

(1)钻孔桩截面钢筋配置计算：钻孔桩为一段配筋，钢筋长13.5m，配筋级别纵筋HRB400，实配值12E25：螺旋箍筋级别HRB235，实配值d8@200：加强箍筋级别HRB335，实配值D 14@2000。

(2)锚索计算结果：本工程中的锚索采用热轧带肋三级钢筋(HRB400)配置，材料在规定的荷载作用下，材料发生破坏时的应力值取1220.000MPa，材料在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的比值为2.000x 105MPa.灌入的水泥弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的比值为3.000x104MPa：土与锚固体粘结强度分项系数1.300，锚索荷载分项系数1.250；锚索采用钢绞线种类lx7。

(3)冠粱配筋结果如图2所示。

(4)地表沉降计算结果利用三种方法计算。

(5)整体稳定验算计算方法：瑞典条分法，即瑞典圆弧滑动面条分法，是将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。各面上的应力均匀分布，此方法中的疆土体分割成的土条的宽度为0.40m~求各土条对滑动圆心的抗滑力矩和滑动力矩，各取其总和，计算安全系数，滑动弧面的有关数据如下：整体稳定安全系数Ks=2.550，滑动圆的半径为15.019m，圆心坐标(-1.969，0.722)。验算结果说明，单层锚索排桩结构整体稳定性满足要求。

1.4基坑止水.

由于开挖深度大，坑基局部会揭露出中砂，其地层属强透水层，需进行有效的隔水帷幕，根据周围建筑结构可知适宜采用小面积降水，以防止地面塌陷造成或者加剧建筑裂缝。

本基坑支护设计采用三重管高压摆喷施工隔水帷幕。

施工主要参数：

桩长11 00～12.50m，桩要埋入泥岩层lm以上，喷摆角度设定为30°，孔距1.40m，位置在支护桩外侧，桩的搭接长度不少于30cm；用不低于32.5级的水灰比为1的普通硅酸盐水泥灌注，水泥用量大于等于400kg／m；工作状态下的水泥浆和水的压力应大于等于35MPa。支护结构要求：

(1)基坑围护结构的构件(包括围护墙、隔水帷幕和锚杆)在一般情况下不应超出工程用地范围，否则应事先征得政府主管部门或相邻地块业主的同意：

(2)基坑围护结构构件不能影响主体工程结构构件的正常施工：

(3)有条件时基坑平面形状尽可能采用受力性能较好的圆形、正多边形和矩形。

单层锚索排桩结构的安全度除取决于地层地质情况以外，很重要的因素是单层锚索的施工质量。单层锚索施工要求如下：

(1)钻孔位置与准确位置之差不能超过50mm，孔斜与精确数据之差最大为1°，并且其与轴线距离小于或者等于比锚杆长30cm的钻孔深度的3％。

(2)在锚经过首次灌浆水泥开始失去塑性之后的锚固段，还需要再次灌浆，克服浆液流动阻力并使浆液扩散的压强为1.0～2.0MPa。

(3)以上工作开始半个月后需要对每根锚索进行张拉，第一次张拉到40t,之后再将张拉力固定到30t。

2　监测结果及分析评价

(1)在整个工程实施中，一直对基坑位移、桩后地基土及周边建筑物进行沉降监测。钢筋混凝土连续梁水平位移之和最大的5.9mm，桩后地基土沉降之和最大的为3.5mm，基坑周边建筑物沉降之和最大的是2.50mm，都远远不足报警值20mm。大多数的地方根本没有沉降或者沉降微乎其微。所以此监测结果说明此基坑支护是安全的。

(2)基坑隔水帷幕效果甚佳，在整个工程中绝大部分地方没有漏水，个别地方出现漏水的在第一时间进行了修复。由此看来，高压喷摆桩选择是准确无误的。

3　结语

(1)本工程通过综合分析基坑周围的环境、施工场地的地质资料和充分考虑工程的目的得出，该支护工程适合采用桩式围护体系结构，支护工程以灌注桩维护墙来承受土体的侧向土压力以防止建筑坍塌。作用和地下连续墙不相上下，但施工起来比其容易且工程质量易于掌握，并且成本不高。

(2)锚索支护在本工程中发挥着无与伦比的优越性，它操作起非常容易迅速，从而大大提升了工程进度增大了工程效率，不仅如此，基坑的总变形比传统的方法也减小很多。虽然锚索内部没有任何支撑，然是通过对其施加相应的预应力起作用不逊于传统的钢管支撑。

(3)本工程采用高压摆喷桩作为隔水帷幕，附近地下水位没有因为基坑内部降水而发生改变，附近的建筑物完好无损。在整个过程中周围环境没有影响施工的进行，从某种意义上讲提高了施工效率。

(4)通过监测证明，基坑变形程度远远不及危险预警值，由此可知，本工程施工过于保守，安全系数过大，主要是计算参数选择时趋于保守。该经验对当地今后进行类似工程施工具有一定的参考价值。