陈丽影，张 强，张佳兴，罗孝芹

（成都理工大学地质灾害防治与环境保护国家重点实验室，成都610059）

0 前言

随着城市的发展，建筑高度不断增加，随之而来的基坑深度也逐渐加深。为满足建（构）筑物地下结构的施工及对基坑周围既有建（构）筑物的保护，而采取的对基坑侧壁的支挡、加固措施统称基坑支护［1］。深基坑支护通常采用围护墙＋拉锚的主动支护体系以及围护墙＋内支撑的被动支护体系［2］。对于基坑支护的选取，依据不同的工程地质条件、周围环境的复杂程度进行设计，通常采用桩锚支护。桩锚支护体系中的桩可分为混凝土灌注桩、水泥土搅拌桩、型钢桩、微型钢管桩等［3－6］。基于以上，本文以长春某基坑支护工程为例，对深基坑支护结构及结构变形进行分析研究。

1 工程概况

1.1 工程介绍

拟建基坑位于长春市皓月大路与安阳街交汇处，基坑西侧紧邻建阳街，基坑底部与建阳街距离为2.5m，且基坑西部内侧有2条DN300供暖管线，1条DN200供水管线，1条DN300污水管线，1根电线杆，对控制变形量要求高；基坑北侧紧邻黄楼（现有建筑物），距离基坑边缘5m，且有1条DN25供水管线，1条DN100供水管线，1条DN300污水管线，要求控制变形严格；基坑东侧底部与用地控制线距离为3.5m；基坑南侧底部与用地控制线距离为8.8m。基坑开挖深度以地面起算为7.0～11.8m，基坑支护长度约为550m。基坑平面布置图如图1所示。

图1 基坑平面布置图

1.2 工程地质条件

拟建场区地形平坦，上部为黏性土，下部为泥岩层，26m钻孔未揭穿泥岩层，根据场地工程地质情况，将地层划分为7层，各层物理力学性质参数见表1。

表1 土层地质条件

拟建场区地下水属于潜水类型，主要受大气降水和地表径流补给，主要埋藏于第②1～⑤土层中，初见水位0.70～2.50m，稳定水位0.60～2.40m。

2 基坑支护设计

2.1 基坑工程特点分析

由总平面图、结构设计可知：基坑最大开挖深度为11.8m，基坑平面总面积达到17 146m2，属于深大基坑。铜鼓基坑平面布置图分析：基坑场地周围环境复杂，西侧紧邻建阳街，且有多条重要管线，北侧紧邻现有建筑物和地下管线，对基坑变形控制要求严格。

因此该基坑支护的难点主要有3方面：一是由于基坑开挖土体应力调整，造成西侧、北侧道路及既有建筑产生沉降的问题；二是由于施工靠近既有建筑施工场地有限，需进行施工工法的选择；三是锚杆施工躲避地下管线问题。

2.2 基坑支护方案的确定

针对本基坑工程，具体支护方案如下：基坑北侧临近现有建筑物一侧采用2种支护方式：AB段基坑开挖深度为11.8m，采用排桩结合预应力锚索支护形式；BC段基坑拟开挖深度为8.0m，采用微管桩结合土钉墙＋预应力锚索支护形式。基坑西侧，临近建阳街一侧，基坑拟开挖深度为7.0m，采用微管桩结合土钉墙＋预应力锚索支护形式。基坑东侧、南侧，基坑拟开挖深度为7.0m，采用土钉墙支护形式。

本文就基坑北侧AB、BC两段支护方案进行具体论述。

2.2.1 AB段

本工程地面超载按35kN／m计算，护坡桩采用Φ600＠1 200的钻孔灌注桩，桩长16.8m，嵌固段5.0m。在距离桩顶3m处设置第1排锚杆，距离桩顶6m处设置第2排锚杆，距离桩顶9m处设置第3排锚杆，全部采用一桩一锚，锚杆间距1.2m。锚杆杆体材料均为2Φ15.24的钢绞线（强度等级1 860MPa）。护坡桩桩间土采用Φ8＠200×200钢筋网，喷射80mm厚C20混凝土进行防护。按照以上设计荷载杆体材料可满足要求。锚杆自由段，锚固段长度计算［7］见式（1）～（2）。AB段基坑支护锚杆设计参数见表2，剖面图如图2所示。

表2 AB段锚杆设计参数

2.2.2 BC段

微管桩采用Φ114＠1 000的钢管，钢管长度12m，嵌固深度4m。钢管桩施工时，以钻机成孔后下入钢管，注浆，焊接。钢管末端2.0m范围对开孔，使注入的水泥浆充满钢管内外，确保钢管桩与土体紧密结合。注浆采用32.5级普通水泥，水灰比0.5～0.6。桩间土采用Φ8＠200×200钢筋网，喷射80mm厚C20混凝土进行防护。锚杆设计在距离桩顶3m处。锚杆倾角15°。锚杆长度15m，其中嵌固段6m，锁定力50kN，锚杆杆体材料均为2Φ15.24的钢绞线（强度等级1 860MPa）。锚杆水平间距1.5m。其余土钉设计参数见表3。土钉计算公式见式（3）。BC段基坑支护剖面图如图3所示。

图2 AB段基坑支护剖面图

图3 基坑支护剖面图

表3 BC段土钉设计参数

3 基坑监测

该基坑最大深度11.8m，属于深基坑。场地位于城市道路两旁，且地下周边有很多地下管线，基坑破坏后果严重，根据基坑支护规范，本基坑安全等级为一级，应进行基坑监测。基坑监测的内容包括：坡顶水平、垂直位移监测；周边地表、建筑物沉降监测；土体深层位移（测斜）监测。

3.1 顶部水平位移及周围建筑沉降监测

根据相关规范［8］，本基坑变形按Ⅰ级控制，基坑水平变形监测预警值为19～22mm，安全报警值为25～29mm。自2013年8月21日开始，对布置在支护冠梁顶部和周围既有建筑的38个水平变形和沉降观测点进行变形监测，变形监测点布置如图1所示。根据监测基坑，在施工期间支护结构沉降及周围建筑水平变形和沉降值均在安全范围内，顶部水平实测变形最大变形曲线如图4所示。

图4 实测水平变形曲线

通过顶部水平位移监测结果可知，在基坑开挖过程中，基坑整体有向坑内倾斜的趋势。监测点SC03、SC06、SC35在开挖过程中出现变形超限，从图4可以看出，变形出现突变后趋于平稳，主要原因是基坑顶部荷载超限、土方开挖速率过快，应力突然释放，土体协调变形时间过短，故出现变形陡增现象。通过控制挖方速度，有效减小了后期变形。

3.2 土体深层位移监测

对于基坑深部土体水平位移的监测采用测斜仪，测试间距为0.5m，分别在基坑北侧、南侧各布置2个监测孔，埋设11m长测斜管，测记各边土体累计位移，相关规范规定深部累计位移的安全预警值为45mm，典型监测孔的累计位移曲线如图5～6所示。

通过深部变形累计曲线可知，在基坑完成开挖后深部土体变形未超过预警值，均在安全范围内。这说明，在基坑存在动荷载、均布荷载的位置，根据荷载情况采用桩锚支护可有效控制基坑变形，同时，证明采用钢管桩＋锚杆的支护形式能够达到灌注桩支护的效果。

图5 CX01孔变形曲线

图6 CX02孔变形曲线

4 结语

1）针对场地周边复杂程度，本设计对基坑采用分段设计的优化方案，即在临近道路侧采用微型钢管桩＋锚杆支护，临近既有建筑侧采用灌注桩＋锚索支护，其余部分采用土钉墙支护，通过计算弯矩、锚固力等均达到要求，同时，该支护方式大大减少了混凝土、钢筋等材料和人力的消耗，收到了很好的经济效益。

2）基坑监测的实施，有效反应了基坑支护结构在施工过程中的位移变化情况，明确地显示出基坑支护结构因多种原因，包括顶部附加荷载超限、土体超挖、土层力学性质较差、漏水等，造成的风险增高甚至失稳破坏等情况，对指导动态设计、动态施工及风险预警起到了至关重要的作用，通过监测数据的分析，对局部范围基坑支护结构采取了及时、有效的加固处理，避免了基坑工程发生不必要的事故，从而减少损失。

［1］李钟.深基坑支护技术现状及发展趋势（一）［J］.岩土工程界，2001（1）：42－45.

［2］陈建国，胡文发.深基坑支护技术的现状及其应用前景［J］.城市道桥与防洪，2011（1）：91－94.

［3］徐勇，杨挺，王心联.桩锚支护体系在大型深基坑工程中的应用［J］.地下空间与工程学报，2006（4）：646－649.

［4］李宗海.水泥土搅拌桩在软土基坑支护中的应用［J］.工程与建设，2009（4）：530－532.

［5］韩星亮，吕海江，郝长亮，等.水泥土型钢桩在某工程基坑支护中的应用［J］.施工技术，2012（7）：58－59.

［6］何德洪，付进省.郑东新区土钉墙加微型钢管桩基坑支护技术［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2009（1）：49－51.

［7］中国土木工程学会.JGJ120—2012建筑基坑支护技术规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［8］山东省建筑厅.GB50497—2009建筑基坑工程监测技术规范［S］.北京：中国计划出版社，2009.