周边复杂环境条件下的基坑支护设计方法论

来源:用户上传      作者: 李于忠

　　摘要：我国在经历快速的城市化进程过程中，土地短缺现象也逐渐的显现出来，特别是在一些大中型城市，由于工程建设之间相互毗邻，各工程的施工建设环境越来越复杂和难以应对。基坑支护是建筑物安全存续的重要保证，因此在复杂环境条件下，施工单位应当积极注重工程建设的基坑支护设计。笔者结合部分案例，就周边复杂环境条件下建筑物的基坑支护设计方法，进行以下研究和讨论，希望能够为广大基坑支护施工人员提供一定的借鉴和帮助。
　　关键词：周边复杂环境；基坑；支护设计
　　我国目前正处在大规模的城市基础建设时期，各个城市地区的建筑规模与日俱增。此时就不可避免的遇到复杂环境条件下建筑基坑支护设计的问题，建筑基坑支护是建筑工程最重要的组成部分之一，它不仅体现了施工企业的技术水平，同时也关系到建筑物的安全存续问题。笔者根据案例的实际情况，作出以下的论述。
　　一、工程基本条件
　　设定某建筑物是下三层为商场，上15层为居民住宅楼，且底盘较大的高层建筑，一般情况下，由于高层与多层建筑物存在结构差异，其地基的施工也存在一定的差别，但二者的基础筏板都有大概六米的埋藏深度。该建筑的施工场地为南北方向80米，东西走向86米，建筑物场地的北部存在一个6层楼高度的住宅楼，它距离基坑开挖边线只有9m；建筑物场地东部的位置还分别有一个9层高的写字大楼和6层高的住宅小区楼，它们距离基坑开挖边线分别只有3.5米和6米；另外，该建筑物的西面有一条距离基坑边线4米左右的公路，南部也有一条相对较远，但也只有11.5米的马路，位于南部公路的地下埋有该地区的水路电路等设施，且电缆与水路管道距离基坑开挖边线比较近。
　　二、工程地质与水文条件
　　1.建筑工程的地质条件
　　设定该建筑物处在地势较为平缓的河流中游冲积带，根据地质勘查可以得出，该地的地下岩土组成主要是填土、砂石、细砂以及砾砂。
　　2.建筑工程的水文条件
　　对建筑施工场地下进行详细的水文勘查以后发现，该建筑物地下分别存在滞水层、浅水层以及承压水层三个水层，静水位的标深是0.5到1米的范围，地下水体主要来源于大气降水以及河流渗流。综合分析后可以得出以下的勘察结果：第一，该地下水水体腐蚀性较强，建筑地基的钢结构易受到腐蚀；第二，对于地基混凝土的外部结构也存在着一定的腐蚀作用；第三，地基中的钢筋混凝土主体受到水体腐蚀的严重性较小。
　　三、基坑支护设计过程
　　1.研究基坑支护设计方案
　　综合分析以后可以得出，该建筑物的基坑支护工程条件异常复杂，其地下的水位通常处于偏高位置，所以本次设计必须建立在不降低周围地区水位的基础之上进行。在制定基坑支护设计方案时，必须充分考虑基坑四周土质的支护类型、基坑内降水井道的布置形式、基坑支护止水帷幕的设计等多个方面。与此同时，对于土质的支护还必须综合考虑建筑物东侧和西侧的特殊环境条件，两侧马路下方的电缆、光缆以及水路管道离地下含水层距离较近，如果发生挖掘过大的现象，就很容易引起地下含水层的断裂分流，从而将水流引入到电缆光缆设施中，造成难以解决的困难。因此在进行地基建设设计时必须充分考虑地下水体分布及各种缆线分布的情况。另外，止水帷幕的各种参数设计，必须建立在对地下岩土组成成分渗透系数以及水体流通状况充分了解的基础上进行，只有综合考虑各种因素以后，才能够在实际基坑支护施工中避免出现水体渗透、止水帷幕受损等现象。
　　2.实际采用的基坑支护方案
　　在方案设计的初期曾经提出过众多的设计类型，但综合考虑建筑施工安全、可靠、经济、高效的要求，以及实际施工建筑的特殊环境条件以后，将最终方案确定在几个较为优异的方案范围内，所有工程设计人员在经过多次方案可行性研究，并发挥各自才智进行方案优化以后，决定最终采用以下的实施方案。
　　考虑周围环境条件进行的基坑支护设计。该建筑物的基坑深度最终设计为6米。在基坑的北部进行格栅搅拌桩的设置，每个搅拌桩设计有3.3米的宽度，设计深度为14m深。建筑物的南部采用的支护方式为土钉墙支护法，这样可以很好地保证基坑具有良好的稳定性。针对建筑物东部和西部复杂的地下结构情况，两个方向的施工都将使用钻孔灌注桩+钢筋混凝土内支撑支护的方法，根据混凝土主体的支撑作用在其上方搭建混凝土的梁架，从而更好的进行压力分散。设计采用直径为800mm的钻孔，灌注桩有1200mm及1300mm的距离间隔，混凝土梁尺寸为800*800m，梁长超过15m设置钢立柱。
　　基坑止水帷幕的设置。根据周边环境及地质情况，决定给基坑四周设置双排深层搅拌桩，其直径为550mm，间隔400*400mm，则彼此搭接150mm，其设计深度为14米，通过这种设计方法，可以令深层搅拌桩穿透细砂层，并使其与其他岩土层进行分离。各个岩土层的分离能够使得地下水层即使在流动的情况下也不会引起渗流，从而保证地下的各种缆线不受到水体的侵袭，最终避免了建筑缆线因受水侵袭而蒙受损失的现象。
　　基坑内部降水井的支护处理。结合实际地下水体分布情况，决定在该建筑物地基内设置若干直径在650毫米左右的降水井，其至深度至少达到16米的，该降水井的底部能够接触到砂滤层。降水井的数量为二十个，彼此间距为15米。除设置降水将以外，该方案还在地基内设置了十个直径为650毫米的回灌井，回灌井的深度大约为8米。回灌井与降水井的综合设置能够有效地处理好地下水体的渗流，在改善基坑内部施工湿度条件的同时提高支护工程的安全可靠性。
　　稳定地基。地基是建筑物施工和存续的基础工程，所以必须充分保证建筑物地基的稳定性能。在实际对地基实施钻孔操作的过程中，必须时刻关注对钻孔位置的处理与保护。
　　3.实际施工需要注意的问题
　　第一，与边远地区相比，市区施工的泥浆处理成本偏高，且不易二次利用，故一般不宜使用泥浆护壁。由于周边存在建筑且道路较近，也不宜采用冲孔桩进行施工，所以决定采用旋挖桩进行灌注桩施工；这样就可以保证施工的安全。
　　第二， 施工前后必须对周边建筑及道路进行沉降及位移观测，特别是在开工前，需要对周边房屋进行现状的鉴定。
　　第三，基坑支护工程设计必须首先考虑周边复杂环境的因素，尽量控制对周边建筑的影响。对于某些岩土结构较为复杂的基坑，尽量采取较为保守的设计方案和施工工艺，保证工程的质量。
　　结束语
　　综上所述，对于周边环境条件较为复杂的建筑工程，必须对基坑支护工作进行充分的地质勘查，对地质情况及地下水情况进行细致的分析，根据周边实际环境条件，综合考虑各种因素，并选择适当的工艺技术，最后再对方案进行分析优化，保证施工能够高质量的完成。
　　由于笔者能力以及文章篇幅的限制，文中很多内容未能详细展开，希望以上论述能为广大行业从业人员提供一定的借鉴和帮助。
　　参考文献
　　[1]金亚兵.基坑支护设计中的若干问题[J].岩石力学与工程学报.2009（z2）.
　　[2]赵洪波.基坑支护设计优化研究[J].岩土工程学报.2006（z1）.
　　作者简介：李于忠（1979.05-）男，湖北阳新人，本科，助理工程师。
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