黄土地区某工程深基坑支护方案比选分析

伍丽珍 黄小平

(1.陕西能源职业技术学院，陕西 咸阳 712000; 2.中铁十七局集团第二工程有限公司，陕西 西安 710043)



黄土地区某工程深基坑支护方案比选分析

伍丽珍1黄小平2

(1.陕西能源职业技术学院，陕西 咸阳 712000; 2.中铁十七局集团第二工程有限公司，陕西 西安 710043)

结合黄土地区某工程的地质条件以及周边环境，对该工程深基坑支护方案进行比选分析，得出宜采用SMW工法桩+预应力锚索联合支护方式，为类似工程深基坑支护方案选择提供参考。

黄土地区，深基坑支护，SMW工法，预应力锚索

目前，地下空间的类别、数量越来越多，规模也越来越大[1,2]，为了开发和建造这些地下空间和设施，首先就要进行大规模的深开挖，要保障基坑开挖的稳定和周边建筑物及地下管线的安全，从而必须进行基坑支护。由于不同的工程地质与水文条件及周边环境存在差异性，深基坑支护仍是一项综合性很强风险性很大的工程[3],尤其对基坑支护方案的选择仍具有片面性。因此，以黄土地区某深基坑支护工程为研究背景，结合该工程地质与水文条件以及周边环境，对该工程1期深基坑支护方案进行比选分析。

1 工程概况

1.1 基坑概况

某工程位于西安市东大街南侧，马厂子西侧，拟建建筑地上8层，地下3层，高36 m，结构形式为框架剪力墙，采用梁筏基础，基础埋深18.0 m，基础底面按照规范要求设计压力值为300 kPa。现场地形南高北低，场地在基坑支护前，场地整平至405.50 m(即为±0.00高程)，建筑基坑北边、东边及西边土体开挖深度都为19 m，南边开挖深度最深达23.5 m(南侧基坑开挖前，在坡顶卸土深度4.50 m，卸土宽度约7 m)。

1.2 周边环境

1)基坑南侧开挖线距红线最小距离为7 m(该7 m为规划路)，距离砖混结构的市中医院家属楼(5层)北墙约15 m，基础埋深约为1.0 m。

2)基坑西边有2栋已建6层砖混楼，地基深度为1.0 m左右，离基坑开挖边缘线大约6.0 m。

3)基坑北侧距离东大街中心线约为25 m，距马路侧石约为17 m，西侧距离马厂子中心线约10 m，距马路侧石约为6 m，管线均布设在人行道内。

2 地质条件与水文条件

根据岩土工程勘察报告，场地土层结构如表1所示。

根据区域水文地质资料、含水层的岩性、埋藏条件及地下水的赋存条件等特征，场地地下水赋存于黄土、古土壤及粉质粘土层中，含水层厚度大于50 m，主要为第四系孔隙水。其中黄土地层透水性中等，古土壤地层透水性稍差，粉质粘土地层渗透性较弱，作为相对隔水层。地下水位埋深在5.00 m～8.85 m范围内，对应的水位标高在400.17 m～400.57 m之间。在一定的条件下，下部的古土壤层由于渗透性差，承压水会渗透到粉质粘土层顶面，从而在粉质粘土层顶面形成层间滞水，导致坑壁发生渗流现象。

3 深基坑支护方案确定

3.1 深基坑支护方案比选及分析

结合本工程及各支护结构的特点进行分析与比选。

方案一：地下连续墙加内支撑。

地下连续墙加内支撑由于施工振动小、整体稳定性好、防渗性能好、安全可靠、适用多种地层等优势被广泛应用在深基坑工程中[4]。尤其针对地下水位埋深浅且地层条件较差的场地通常采用该支护方式。但是地下连续墙加内支撑结构施工时需要采用大量的机械设备，对场地面积有要求，不能适合狭窄的施工现场。其次，施工周期长，工程成本较高。针对本工程特点，该基坑工程由于开挖面积大、场地复杂、房屋拆迁等问题分两期开挖施工，1期开挖面积小且平面性状不规则，故不宜采用该支护方案。

方案二：钻孔灌注桩+锚杆+土钉复合支护。

土钉墙因造价相对较低，施工工艺简单且工期短等特点[4]，在基坑支护工程中首先考虑该支护形式。但是土钉不具备止水效果，因此，只适合于地下水位以上且地层条件较好的场地。钻孔灌注桩+锚杆支护是目前常用支护形式之一，本工程若地下水位以上采用土钉支护，地下水位以下采用钻孔灌注桩+锚杆支护，该支护方案可行，但由于本工程开挖深度大，地下水位埋深浅，降水幅度大，施工场地紧邻建筑物与繁华的街道，若采用该支护方案，可能工期较长，造价较高，坑外降水风险较大。因此，考虑基坑开挖施工期间和周边构筑物的安全问题，该支护方案不宜采用。

方案三：SMW工法方案。

SMW工法在南方地区已广泛使用，由于对地层条件几乎无要求，施工工艺方便快捷且无振动，对环境影响小，水泥土防水性能好。占优势的是SMW工法内插型钢可回收重复利用，降低了其工程成本。但是SMW工法承载力主要由型钢来承担，而型钢的刚度和强度与材料有关，且该工法属于柔性支护结构，一般适用于开挖深度6 m～10 m的基坑。由于本工程开挖深度19 m～23.5 m，为了保证该基坑1期工程的整体稳定性，同时为2期支护方式选型作参考，应严格控制好基坑的变形，所以不宜采用该支护方案。

总结以上，根据该地区基坑支护工程的经验及结合本工程的特点，考虑到该工程开挖范围内地层大部分为粘性土，该土层能提供给锚索比较大的抗拔承载力。同时，SMW工法桩可兼做止水帷幕，本工程地处闹市，基坑周边既有建筑物、管线多且对沉降敏感，降水深度大。由于降水引起的附加沉降大，该工法可做到阶梯降水，有效的减少因降水引起的附加沉降。因此，结合方案二和方案三支护形式的优点，选用两种支护方式：桩锚支护与SMW工法桩+预应力锚索联合支护。

3.2 深基坑支护设计方案比较

方案一桩锚支护：支护桩选用钢筋混凝土灌注桩，桩径取850 mm,桩间距取1 500 mm，桩长取26 mm，桩顶距地面1 m并在桩顶设置混凝土压顶梁，梁高取0.8 m，梁宽取1.1 m，与支护桩协调作用。方案二SMW工法+预应力锚索支护：水泥土墙厚度取1.0 m,工法桩内插型号为H700×300×13×24的型钢，插二跳一布置形式，墙顶距地面1.0 m。共设6道锚索，锚索位于地面以下-1.30 m，-4.30 m，-7.30 m，-10.30 m，-13.30 m和-16.30 m处，入射角为25°，前两道锚索总长达23 m，其中锚固段长为10 m，第三道锚索总长达21 m，其中锚固段长为12 m，第四道锚索总长达20 m，其中锚固段长为12 m，后两道锚索总长18 m，其中锚固段长为12 m，锚索预应力值取350 kN。计算时，基坑开挖深度取19.0 m，支护桩嵌固深度取8.0 m，在基坑边距坑边4 m作用有20 kPa的超载，作用宽度为4 m，其中坑内降水最终深度为地表面以下22 m，坑外水位深度为地面以下7.5 m。土体计算参数及锚索设计参数相同，基坑土层信息见表1，采用理正深基坑7.0软件进行计算，内力计算结果如图1～图4所示。

从内力计算结果图可看出，基坑开挖到基底(-19.0 m)后，桩锚支护结构的最大水平位移为29.88 mm；SMW工法桩+预应力锚索支护结构的最大水平位移为23.99 mm。两者支护方案的最大水平位移值相差不大且变形曲线相似，都能满足设计规范要求。桩锚支护形式产生地表沉降最大值24 mm，SMW工法桩+预应力锚索支护结构产生的坑周地表沉降最大值18 mm，无较大区别。

3.3 深基坑支护方案优选

在设计计算结果很难区分优劣的情况下，实际工程中，应对两者支护方案进行优选，优选的原则主要从三个方面来考虑：施工期间对周围环境的影响，施工工艺及经济性。现将两者支护方案就其三方面来分析，最终确定本工程的支护形式。

1)施工期间对周围环境的影响分析。本工程处于城市中心，周边环境复杂，基坑开挖和降水深度大，桩锚支护方案有可能因降水过大会对邻近建筑物和道路产生破坏，其次，钻孔灌注桩施工过程中，由于机械设备本身原因会产生施工噪声与余浆污染。SMW工法桩+预应力锚索支护方案中，水泥土搅拌桩兼做挡土与止水结构，且施工中无振动、低噪声，无泥浆污染等问题。从施工对周围环境的影响角度来看，本工程宜选用SMW工法+预应力锚索支护方案。

2)施工工艺分析。桩锚支护结构施工设备简单，但工期长，且适合对周围环境变形要求不高的基坑工程[2]。SMW工法桩+预应力锚索支护体系适用土质范围广，机械化程度高，安全性好，与桩锚支护结构施工相比，由于没有钢筋笼安放等工序，成桩速度快，施工效率高，从而降低了建设周期，因此，本基坑支护工程采用SMW工法桩+预应力锚索支护方案可缩短施工期限。

3)经济性分析。桩锚支护方案中，建设周期长会导致工程费用高；SMW工法桩+预应力锚索支护体系中，由于型钢可回收重复利用，大大节约了工程成本，同时，水泥土桩抗渗性能好，可以省去止水帷幕的费用，因此，降低了总工程造价。故本工程采用SMW工法桩+预应力锚索支护结构比桩锚支护形式经济。

4 结语

以黄土地区某工程为例，结合该工程地质与水文条件以及周边环境，通过对该工程深基坑支护方案比选、理正设计软件方案比较、优选等对比分析，最终得出该1期工程宜采用SMW工法桩+预应力锚索联合支护方式，能满足基坑开挖稳定性及经济性要求，为类似工程深基坑支护方案选择提供参考。

[1] 刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社,2009.

[2] 高大钊,陈忠汉.深基坑工程[M].第2版.北京：机械工业出版社,2003.

[3] 王卫东,王建华.深基坑支护结构与主体结构相结合的设计、分析与实例[M].北京:中国建筑工业出版社，2007.

[4] 顾晓鲁.建筑基坑支护技术规程[M].北京：中国建筑工业出版社,2012.

Comparison analysis on deep foundation pit supporting scheme of one project in loess area

Wu Lizhen1Huang Xiaoping2

(1.ShaanxiEnergyVocationalTechnologicalCollege,Xianyang712000,China； 2.TheSecondEngineeringCompanyofthe17thBureauGroupoftheRailwayBuildingCorporationofChina,Xi’an710043,China)

On the basis of one project in loess area， combined with the engineering geological and hydrological conditions and surrounding environment， comparison analysis on deep foundation pit supporting scheme for the project, the results that the support structure suitable of prestressing anchor and SMW construction method, it

are provided for the similar deep foundation pit supporting engineering of scheme choice.

loess area, deep foundation pit supporting, SMW engineering method, prestressed anchor

1009-6825(2016)11-0094-03

2016-02-01

伍丽珍(1987- )，女，硕士，助教； 黄小平(1986- )，男，助理工程师

TU463

A