基坑支护方案选择与施工(1)

基坑支护方案选择与施工

浙江黄岩模塑大厦有限公司

张玲学赖建国杨文明

模塑中心大厦项目总用地面积为60751.2平方米，拟建模塑中心大厦总建筑面积：286970.69m2（地上建筑面积：205704.66m2，地下建筑面积：81266.03m2）。项目有两幢超高层（地上四十八层，地下二层）框架核心筒结构，一幢高层建筑（地上二十六层，地下二层）框架核心筒结构，以及商业裙房和一幢三层楼框架结构。

一、项目概况

本项目基坑工程东西方向长300米，南北方向宽 150米，周长约900米，地下室2层。基坑周边原地坪标高—0.900m（+0.000为黄海高程5.150m），地下室底板底标高-9.550m，底板垫层底标高为-9.700m，开挖深度为8.800m。如图为拟建基坑平面图。

（一）周边环境

基坑北侧距离围护桩边12.6m出为用地红线，紧贴用地红线为规划河道，河道驳坎现已建成，河道宽约8.5m，踏勘期间水深约1.2m。

基坑西侧距离围护桩边6.2m出为用地红线，红线外侧为20.0m宽城市绿化带。绿化带外侧为104国道；现绿化带部位已建二层钢结构现场办公室。

基坑南侧距离围护桩边11.0m出为用地红线，红线外侧为城市绿化带，绿化带外侧为二环东路，绿化带植被茂盛，标高约高出场地内1.0m。

场地东侧距离围护桩边约7.0m处为用地红线，拟建规划支路8米

宽，道路外侧为一幢待建高层建筑，一层地下室。

综上，本基坑周边环境尚可。

(二）工程地层结构、特征

本场地地基土层在勘探控制范围内按岩土层分布及沉积环境划分；影响支护系统的主要土层特征自上而下叙述如下：

第①-1a层（Q4ml）：素填土，杂色，稍湿，主要成分以碎石、砾石及粘性土为主，结构松散。层厚0.50～1.70m。主要分布在场地西北部。

第①-2层：粘土（Q4l+h），干强度及韧性高，局部为粉质粘土。层厚0.60～2.10m。

第②-1层：淤泥质粉质粘土（Q4m），层厚6.80～14.90m，层顶埋深0.90～3.30m，层顶高程1.09～2.53m。

第②-2层：淤泥质粘土（Q4m），灰色，流塑，局部相变为淤泥、淤泥质粉质粘土。层厚4.40～16.40m，层顶埋深8.10～16.20m，层顶高程-12.85～-4.74m。

第③层：粘土（Q4m）,灰色，软塑，层厚5.70～17.40m，层顶埋深18.30～26.30m，层顶高程-22.76～-14.99m。

第④-1层：粉质粘土（Q4al+l）,局部含碎石，碎石含量约占10-15%，粒径2-20mm为主，大者达40mm。层厚0.80～12.30m，层顶埋深26.10～

38.10m，层顶高程-34.87～-22.55m。

二、基坑支护设计方案分析

1．放坡开挖

放坡开挖是最为经济的围护形式，具有施工速度快、土方开挖方便等优点，在条件许可的情况下应优先采用。本工程开挖深度局部较大，施工场地有限，不具备放坡条件。

2．土钉墙围护结构

土钉墙围护结构具有经济性好、施工方便、施工工期短等优点，目前在挖深较浅的基坑工程中得到了广泛的应用。本基坑深度较大，淤泥土质差，不采用。

3．悬臂式围护结构

悬臂式围护结构具有施工方便、施工速度快等优点；但在淤泥质地基中变形大，极易引起周边地表开裂；同时悬臂式围护结构承受的剪力与开挖深度的二次方成正比，弯矩则与开挖所深度的三次方成正比，故其经济性较差，危险性较大。本基坑较深，不建议采用。

4．门架式围护结构

双排桩门架式围护结构通过前后排钻孔灌注桩、压顶梁和联系梁形成一个刚度相对较大的门架，从而提高围护结构整体的抗变形能力。由于不设置内支撑，因此具有施工速度快，施工方便等优点。本基坑较深，开挖范围内土质较差，不采用。

5．拉锚式围护结构

拉锚式排桩墙围护结构通过预应力锚杆来提供支点，具有受力合理、对周围环境影响小、经济性好、施工方便等优点。本项目土质不适用，不采用。

6．内撑式围护结构

内撑式围护结构具有受力合理、变形易控制、可靠性高、对周围环境影响小等优点，但围护造价相对较高且施工周期相对较长。本项目基坑较深且土质较差，工期要求不高，宜采用内撑式围护结构。

三、内支撑结构选型分析

针对本工程的情况，可选择的内支撑结构有钢筋混凝土支撑、常规钢支撑、预应力鱼腹梁工具式组合内支撑（IPS）。下面对几种内支撑型式分别进行介绍：

（一）钢筋混凝土内支撑

钢筋混凝土内支撑的特点是受力明确，通过刚度较大的对撑＋角撑控制了基坑的变形，减少基坑对周围环境的影响。而且混凝土形式的支撑独立性较强，可根据基坑的开挖形状，浇筑成各种形式的混凝土构件支撑体系，能够有效避开主体结构。但钢筋混凝土支撑有如下缺点：

（a）造价高，工期长。混凝土支撑的支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土、养护以及支撑拆除等工艺均需占用工期。

（b）挖土难。为确保基坑安全，必须做到先撑后挖，对撑较多，土方开挖均在支撑间进行，挖土作业面受到支撑的限制。

（c）混凝土受温度影响的收缩性较大。

（二）常规钢支撑

一般采用609钢管或者H型钢进行支撑，组合方便，适用于长条形基坑支护；可施加预应力，有利于控制基坑侧壁的变形控制；拆除方便，施工完成后可进行回收再利用。

尽管常规钢支撑有以上优点，但其自身缺陷不容忽视：

（a）用钢量大，空间布置密集，坑内土方开挖不利；如工期较长，占用大量钢材使造价增加。

(b）支撑面宽度不宜超过50m，对于不是长条形的基坑，常规钢支撑不能保证基坑每边都进行有效支护，只能选择与钢筋混凝土支撑进行联合支护，造成施工繁琐和施工工期的延长。

（三）装配式预应力鱼腹梁钢支撑支护结构介绍

装配式预应力鱼腹梁钢支撑与常规的钢支撑相比，有如下优势：装配式预应力鱼腹梁钢支撑与排桩、内支撑形成共同空间受力体系。钢材的投入量较小，且可回收,施工操作面大，便于土方开挖。钢支撑施加预应力，有利于控制变形；而且围护结构的破坏模式为延性破坏。因此在基坑开挖时能够确保充分的时间针对可能发生的过大土压或异常土压采取有效而及时的措施。

缺点是：占用大量钢材，如果工期长费用较高；应力集中，把面上的力量集中到点上；大量构件组合，不可靠的点位太多；预应力相互牵扯、施工要求高。

四、支护方案征集和分析

根据工程要求，我们发出支护方案征集通知，在各方大力支持下，收到不同类型支护方案，挑选几个有代表性的分析比较如下（隐去单位名称）：

方案一、