田志国，涂芬芬

（建设综合勘察研究设计院有限公司 北京 100007）

0 引言

深基坑开挖与支护是一个富有时代特点的岩土工程课题，深基坑支护技术的应用和研究日益重要。近年来，随着社会的进步和经济的发展，人们对地下空间的使用要求越来越高，而城市建设用地却越发紧张，故深基坑工程数量逐渐增多，并且其规模和深度也在不断增加。深基坑支护形式的选择，应重点考虑其对周边环境的不利影响，特别是基坑开挖引起周围地表沉降变形，引起临近建筑物的不均匀沉降及开裂，引起地下管线的变形及断裂等［1-3］。

1 工程概况及场地周边环境

深圳某工程基坑开挖底面积约14 160.4 m2，基坑周长约603.2 m，基坑开挖深度约10.5 m。地块东侧、南侧、北侧目前为空地，规划为市政道路；西侧临近市政道路，宽度约10 m，下敷给水、雨水、污水、电力、电信等重要管线，道路以外为某工业园区，分布有多栋多层厂房。基坑支护设计应考虑周边建筑物及地下管线的安全，严格控制好基坑施工期间的地面沉降与变形。

拟建工程地下室轮廓为用地红线退3.0 m，本文重点讨论西侧基坑支护形式，拟采用方案1为咬合桩+钢管内撑（半逆作）的支护形式［4-6］，咬合荤桩直径为φ1 400 mm，间距2 000 mm，咬合素桩直径为φ1 000 mm，间距2 000 mm，荤素桩咬合200 mm［7］，钢管内撑分别连接于支护桩冠梁与主体结构一层楼面处，钢管内撑直径600 mm，壁厚20 mm。基坑支护（方案1）平面及剖面图如图1 所示。拟采用方案2 为咬合桩+钢管斜抛撑的支护形式，咬合桩形式同方案1，钢管斜抛撑分别连接于支护桩腰梁及下部底板支座处，钢管斜抛撑直径600 mm，壁厚20 mm。基坑支护（方案2）平面及剖面图如图2所示。

图1 基坑支护（方案1）平面及剖面Fig.1 Foundation Pit Support（Plan 1）Plan and Section （mm）

图2 基坑支护（方案2）平面及剖面Fig.2 Foundation Pit Support（Plan 2）Plan and Section （mm）

2 水文地质条件

根据钻探揭露，场地内地层自上而下依次为：①素填土，局部松散，平均厚度为10.06 m；②杂填土，结构松散，平均厚度为2.70 m；③有机质黏土，软塑～可塑，平均厚度1.75 m；④粉质黏土，可塑，平均厚度为2.50 m；⑤含黏性土砾砂，饱和，稍密～中密，平均厚度为3.74 m；⑥砾质黏性土，硬塑，平均厚度为10.43 m；⑦场地下伏基岩为燕山晚期花岗岩，主要分为全风化花岗岩、强风化花岗岩（土状）、强风化花岗岩（块状）、中风化花岗岩及微风化花岗岩。

场地地下水埋深介于0.80～8.90 m，平均水位为4.37 m。地下水对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。地下稳定水位以上的土对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性；对钢结构具有微腐蚀性。

3 基坑支护形式选择

由于基坑顶为市政道路及建筑物，地下分布有较多重要管线，且地质条件较差，存在深厚软土（素填土约17.0 m 厚）不能全部采用预应力锚索支护（整体稳定及坑顶位移均不满足文献［5］要求），考虑造价及工期因素，不建议使用混凝土内支撑方案，故考虑使用方案1或方案2的支护形式。

3.1 方案1分为2个施工工况

3.1.1 工况1施工步骤

⑴施工支护桩及冠梁。

⑵设置临时土台（土台底宽约14.0 m）。

⑶施工土台以外地下室结构至一层。

3.1.2 工况2施工步骤

⑴地下室施工至1层楼板后，在一层结构楼板与基坑支护桩之间设置钢管支撑梁。

⑵分层分段开挖土台至底板标高，并施工至地下一层楼板后换撑。

⑶拆除钢撑，施工至一层楼板，并完成肥槽回填工作。

3.2 方案2也分为2个施工工况

3.2.1 工况1施工步骤

⑴施工支护桩及冠梁。

⑵分层开挖施工2道锚索。

⑶设置临时土台（土台底宽约11.0 m）。

3.2.2 工况2施工步骤

⑴地下室底板位置设置斜抛撑底部支座，并于底板一同浇筑混凝土；支护桩上设置腰梁及斜抛撑上部支座；安装斜抛撑并施加钢管预应力。

⑵分层分段开挖土台至底板标高，并施工至地下一层楼板后换撑，地下室结构楼板如与斜抛撑相碰，可预留洞口。

⑶拆除斜抛撑，施工至一层楼板，并完成肥槽回填工作。

4 基坑支护形式的比较

⑴采用理正深基坑7.5 计算分析后，主要计算结果对比如表1所示。

表1 主要计算结果对比Tab.1 Comparison of Main Calculation Results

⑵对两种支护方案的施工难易程度、设计节点可靠性、对主体结构的影响、对施工工期的影响、成本的比较等相关方面进行了分析与比较，其主要影响因数对比如表2所示。

由表1 可知，方案1 与方案2 稳定性计算结果相差不大，均能满足文献［5］要求，安全性能均能得到保证。对于坑顶水平位移、坑顶地面沉降这两个比较项来说，方案1 基坑开挖后的坑顶水平位移、坑顶地面沉降均小于方案2，对于基坑顶存在重要管线、建筑物等需要保护的对象，减小坑顶位移是设计时需要着重考虑的问题［8-10］。从桩身弯矩来看，方案1 桩身弯矩略大于方案2，但均在合理范围内。根据上述对比情况，方案1要优于方案2。

由表2 可知，对施工难易程度的影响比较，方案1优于方案2，主要是由于方案2 增加了上部锚杆的施工工序；另外方案2为斜向抛撑，在主体施工地下室时与负1 层楼面梁板有冲突，对施工产生了不利影响。从设计节点可靠性来看，方案1 优于方案2，主要是由于方案2的下部支座（底板处）需考虑斜抛撑传来的水平荷载及竖向荷载，应采取有力措施保证下部支座的可靠性。从对主体结构的影响来看，方案1 与方案2基本相当，方案1 需主体结构考虑钢管支护传递的水平力，方案2 需主体结构考虑与斜向抛撑冲突时需在负一层楼面留设洞口。对施工工期的影响来看，方案2优于方案1，方案2需待施工至1层楼面后，方可设置钢管支撑及开挖预留土台；方案2在施工完底板后，即可设置斜抛撑及开挖预留土台。从成本、造价的比较来看，两个方案基本相当。

表2 主要影响因数对比Tab.2 Comparison of Main Influencing Factors

5 节点设计

咬合桩+钢管内撑（半逆作）的支护形式，钢管支撑与支护桩冠梁、主体结构连接大样（方案1）如图3所示。

图3 连接大样（方案1）Fig.3 Connection Sample（Plan 1） （mm）

咬合桩+钢管斜抛撑的支护形式，钢管斜抛撑与支护桩腰梁、主体底板结构连接大样（方案2）如图4所示。

图4 连接大样（方案2）Fig.4 Connection Sample（Plan 2） （mm）

6 结论

⑴基坑支护设计方案的选择应充分考虑周边建筑物及地下管线的安全，严格控制好基坑施工期间的地面沉降与变形及其对周边环境的影响。

⑵基坑支护方案比选是基坑支护前期工作的必要环节，不仅能保证支护结构的安全，而且能减小对周边环境的影响，同时避免产生不必要的损失，确保支护结构方案合理、可行。

⑶通过方案1 与方案2 的对比分析可知：咬合桩+钢管内撑（半逆作）的支护方案，在一定条件下，优于咬合桩+钢管斜抛撑的支护方案，特别是在控制基坑顶部位移、减小坑顶地面沉降、减小施工难度、减小对主体结构的影响等方面有一定优势。

⑷在控制支撑跨度的前提下，采用局部钢管支撑，对节约工期，减小环境污染有较大优势，但应注意钢管支撑刚度及钢管稳定性的控制，避免产生屈曲破坏，同时也应注意钢结构与混凝土结构之间的连接节点设计，保证节点连接的可靠性。

⑸通过上述分析及比较，选择合理基坑支护形式可以有效保证支护结构的安全、控制基坑开挖对周边环境的影响，对今后类似工程起到了借鉴的作用。