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摘要：本文着重介绍了深基坑支护的设计与施工情况，特别是在高层越来越多，建筑面积越来越大的今天具有借鉴意义。
关键词：深基坑 设计 施工
目前，深基坑支护结构主要采用土钉墙、复合土钉墙、排桩、排桩＋预应力锚索支护等方法，而地下连续墙法、钢板桩法等则应用得相对较少。土钉墙或复合型土钉墙，是一种柔性支护结构，深基坑支护工程中广泛应用。排桩支护结构是一种刚性支护结构，具有刚度大变形小但造价高、施工周期长的特点。本文主要介绍在厚层砂层中采用复合土钉墙技术设计及施工。
一、场地地质条件及周边环境
某建筑物建筑高度约100m，主楼33层，二层地下室，占地面积4775 m2。建筑物北部地下车库坑底相对±0.00标高为-12.50m(坑深12.400m)，南部主楼坑底相对±0.00标高-13.00 m(坑深12.900m)，基坑周长约280m。
1、周边环境
建设场地东侧为五层住宅，有小区道路相隔，西侧为1层民宅，距离约8.0m，南侧为五层住宅，北侧为1-3层建筑，均距场地约0.5~3.0m。
2、地层岩性
地形平坦，场地内各主要地基土层的工程特性：
杂填土①层：以建筑垃圾为主，无利用价值。
粉细砂②层：该层分布连续、稳定，局部为中砂及粉土薄层，沉积时间较短，多呈松散~稍密状。
中砂③层：层位分布连续、稳定，局部为粗砂、砾砂薄层。多呈中密～密实状，工程性质较好。
粉质粘土④层：呈可塑~硬塑状，层位分布连续、稳定，工程性质较好。
上述土层构成本工程的基坑边坡土体，①～③层土为基坑边坡的不利土层。
粉细砂⑤层：呈中密～密实状，局部为中砂薄层，工程性质较好。该层局部夹1.00～4.20m厚可塑状粉质粘土⑤1透镜体。
粉质粘土⑥层：可塑～硬塑，层位分布连续，工程性质较好。该层中部分布厚度不等的中粗砂⑥1层，在场地北侧厚度较大，南侧厚度较小。
二、基坑支护结构设计
基坑坑壁地层比较复杂：表部填土层局部含少量块石，部分建筑垃圾、碎石等；基坑深度范围内为厚层的细砂和中砂层。周围建筑距离近。
1、Ⅰ区段复合土钉墙支护方案设计
①超载及基坑重要性系数
Ⅰ区（有建筑物地段）超载设计值按15KPa考虑，基坑重要性等级为二级，系数取1.00。
②土钉及锚杆参数选定
根据计算，本地段设八道土钉，其中第2道为预应力锚杆，参数见下表1、2。
I区（有建筑物地段）土钉及锚杆参数表表1
注：括号内为锚杆自由端长度。
基坑Ⅰ段复合土钉墙支护结构参数表
表2
2、Ⅱ区段复合土钉墙支护方案设计
①超载及基坑重要性系数
Ⅱ区（普通地段）超载设计值按20KPa考虑，基坑重要性等级为三级，重要性系数取0.90。
②土钉参数选定
根据计算，本地段设八道土钉，参数见下表3、4。
Ⅱ区（普通地段 ）土钉参数表 表3
注：括号内为锚杆自由端长度。
基坑Ⅱ段复合土钉墙支护结构参数表表4
3、砂层中开挖和（土钉）锚杆成孔处理措施
砂层开挖严格分段分布进行，5m一段，0.5m一步，开挖后立即喷浇一层水泥浆，避免砂层水分流失坍塌。对上部3m松散砂层采取先留台措施，即先预留0.3~0.5m厚砂层，再分小段（0.5~1.0m）人工挖至设计坡度后支护。对基坑北坡和南坡东部坡度较小地段采取竖直方向打入微型桩后再开挖的措施。微型桩做法与土钉做法一致。粉细砂②层一般呈松散状，土钉（锚杆）成孔时易塌孔，现场钻孔采取套管护壁措施。
三、基坑支护施工
1、 基坑开挖
基坑开挖分段分层进行 ，第一层挖1.5m，其余各层0.6m，采取挖掘机挖土，汽车运土，辅以人工修整坡面。
2、 土钉孔成形
土钉孔采用洛阳铲成孔，成孔直径120mm。成孔后把土钉钢筋置于孔中，为保证土钉位于孔中心，在土钉上每隔2米焊接一个托架。
3、 注浆
在孔口处设置止浆塞 ，将注浆管插入孔底以上0.5～1.0米处。注浆管连接注浆泵，边注浆向孔口方向拨管，直至注满为止。每孔在注浆后再补浆2～3次。为保证浆体与周围土体紧密结合，在水泥浆中掺入一定量的早强微膨胀剂。
4、 喷射砼面层
在铺设钢筋网后喷射砼面层 ，筛分后的砂、石料以及水泥、早强剂由人工加入搅拌机料仓搅拌均匀后自动落入和搅拌相配套的喷射机内, 在高压空气的作用下，经输料管送至喷头处，与供水装置送来的水混合后，喷向受喷面， 一次喷射砼至设计厚度。
5、 锚杆施加预应力
面层砼达到设计强度后，加钢垫板用扭力板手扭紧螺母对土钉施加设计拉力的50%的预应力。这种人为的预压应力，将提高土体的抗滑和防裂能力,限制变形。
四、 基坑支护监测
为准确、及时地了解边坡稳定状况及周边道路及建筑物的变形情况，在基坑坡顶周边均匀布设变形观测点，用精度为2〃的经纬仪采用准直测量法进行观测，观测点间距为9m~11m。于2007年9月5日进行了开挖前的首次观测，2007年9月7日挖完第一步土方后进行了第二次观测，2007年9月14日挖完第二步土方后进行了第三次观测，以后随时进行加密观测，至支护完毕后两个月完成了最后一次观测。
基坑周边沉降观测结果
测點号 V2 V6 V9 V12 V15 V18 V22 V25 V28
位移(mm) 9.1 8.9 10.2 6.0 7.5 10.4 7.3 6.0 6.8
从监测结果显示:
1、观测结果累计最大位移仅10.4mm，为实际支护深度13.0m的1/1250。
2、从开挖完毕到最后一次监测数据读数，经历3个半月时间，位移基本没有发展。
五、结束语
某建筑物深基坑支护工程，坑深平均约13.0m，坑壁以厚层中、细砂为主，地质条件比较特殊、周边环境较复杂，文中介绍了该工程的设计与施工和监测，有如下认识：
（1）场地虽然分布有厚砂层，但通过施工中采取必要的措施，实践证明，本工程采用复合型土钉墙是合理可行的；
（2）根据地质条件和周边环境，分不同地段调整设计参数，确保了基坑支护结构的合理、安全和经济。
（3）从变形监测结果来分析，已达到预期效果。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：深基坑 设计 施工
目前，深基坑支护结构主要采用土钉墙、复合土钉墙、排桩、排桩＋预应力锚索支护等方法，而地下连续墙法、钢板桩法等则应用得相对较少。土钉墙或复合型土钉墙，是一种柔性支护结构，深基坑支护工程中广泛应用。排桩支护结构是一种刚性支护结构，具有刚度大变形小但造价高、施工周期长的特点。本文主要介绍在厚层砂层中采用复合土钉墙技术设计及施工。
一、场地地质条件及周边环境
某建筑物建筑高度约100m，主楼33层，二层地下室，占地面积4775 m2。建筑物北部地下车库坑底相对±0.00标高为-12.50m(坑深12.400m)，南部主楼坑底相对±0.00标高-13.00 m(坑深12.900m)，基坑周长约280m。
1、周边环境
建设场地东侧为五层住宅，有小区道路相隔，西侧为1层民宅，距离约8.0m，南侧为五层住宅，北侧为1-3层建筑，均距场地约0.5~3.0m。
2、地层岩性
地形平坦，场地内各主要地基土层的工程特性：
杂填土①层：以建筑垃圾为主，无利用价值。
粉细砂②层：该层分布连续、稳定，局部为中砂及粉土薄层，沉积时间较短，多呈松散~稍密状。
中砂③层：层位分布连续、稳定，局部为粗砂、砾砂薄层。多呈中密～密实状，工程性质较好。
粉质粘土④层：呈可塑~硬塑状，层位分布连续、稳定，工程性质较好。
上述土层构成本工程的基坑边坡土体，①～③层土为基坑边坡的不利土层。
粉细砂⑤层：呈中密～密实状，局部为中砂薄层，工程性质较好。该层局部夹1.00～4.20m厚可塑状粉质粘土⑤1透镜体。
粉质粘土⑥层：可塑～硬塑，层位分布连续，工程性质较好。该层中部分布厚度不等的中粗砂⑥1层，在场地北侧厚度较大，南侧厚度较小。
二、基坑支护结构设计
基坑坑壁地层比较复杂：表部填土层局部含少量块石，部分建筑垃圾、碎石等；基坑深度范围内为厚层的细砂和中砂层。周围建筑距离近。
1、Ⅰ区段复合土钉墙支护方案设计
①超载及基坑重要性系数
Ⅰ区（有建筑物地段）超载设计值按15KPa考虑，基坑重要性等级为二级，系数取1.00。
②土钉及锚杆参数选定
根据计算，本地段设八道土钉，其中第2道为预应力锚杆，参数见下表1、2。
I区（有建筑物地段）土钉及锚杆参数表表1
注：括号内为锚杆自由端长度。
基坑Ⅰ段复合土钉墙支护结构参数表
表2
2、Ⅱ区段复合土钉墙支护方案设计
①超载及基坑重要性系数
Ⅱ区（普通地段）超载设计值按20KPa考虑，基坑重要性等级为三级，重要性系数取0.90。
②土钉参数选定
根据计算，本地段设八道土钉，参数见下表3、4。
Ⅱ区（普通地段 ）土钉参数表 表3
注：括号内为锚杆自由端长度。
基坑Ⅱ段复合土钉墙支护结构参数表表4
3、砂层中开挖和（土钉）锚杆成孔处理措施
砂层开挖严格分段分布进行，5m一段，0.5m一步，开挖后立即喷浇一层水泥浆，避免砂层水分流失坍塌。对上部3m松散砂层采取先留台措施，即先预留0.3~0.5m厚砂层，再分小段（0.5~1.0m）人工挖至设计坡度后支护。对基坑北坡和南坡东部坡度较小地段采取竖直方向打入微型桩后再开挖的措施。微型桩做法与土钉做法一致。粉细砂②层一般呈松散状，土钉（锚杆）成孔时易塌孔，现场钻孔采取套管护壁措施。
三、基坑支护施工
1、 基坑开挖
基坑开挖分段分层进行 ，第一层挖1.5m，其余各层0.6m，采取挖掘机挖土，汽车运土，辅以人工修整坡面。
2、 土钉孔成形
土钉孔采用洛阳铲成孔，成孔直径120mm。成孔后把土钉钢筋置于孔中，为保证土钉位于孔中心，在土钉上每隔2米焊接一个托架。
3、 注浆
在孔口处设置止浆塞 ，将注浆管插入孔底以上0.5～1.0米处。注浆管连接注浆泵，边注浆向孔口方向拨管，直至注满为止。每孔在注浆后再补浆2～3次。为保证浆体与周围土体紧密结合，在水泥浆中掺入一定量的早强微膨胀剂。
4、 喷射砼面层
在铺设钢筋网后喷射砼面层 ，筛分后的砂、石料以及水泥、早强剂由人工加入搅拌机料仓搅拌均匀后自动落入和搅拌相配套的喷射机内, 在高压空气的作用下，经输料管送至喷头处，与供水装置送来的水混合后，喷向受喷面， 一次喷射砼至设计厚度。
5、 锚杆施加预应力
面层砼达到设计强度后，加钢垫板用扭力板手扭紧螺母对土钉施加设计拉力的50%的预应力。这种人为的预压应力，将提高土体的抗滑和防裂能力,限制变形。
四、 基坑支护监测
为准确、及时地了解边坡稳定状况及周边道路及建筑物的变形情况，在基坑坡顶周边均匀布设变形观测点，用精度为2〃的经纬仪采用准直测量法进行观测，观测点间距为9m~11m。于2007年9月5日进行了开挖前的首次观测，2007年9月7日挖完第一步土方后进行了第二次观测，2007年9月14日挖完第二步土方后进行了第三次观测，以后随时进行加密观测，至支护完毕后两个月完成了最后一次观测。
基坑周边沉降观测结果
测點号 V2 V6 V9 V12 V15 V18 V22 V25 V28
位移(mm) 9.1 8.9 10.2 6.0 7.5 10.4 7.3 6.0 6.8
从监测结果显示:
1、观测结果累计最大位移仅10.4mm，为实际支护深度13.0m的1/1250。
2、从开挖完毕到最后一次监测数据读数，经历3个半月时间，位移基本没有发展。
五、结束语
某建筑物深基坑支护工程，坑深平均约13.0m，坑壁以厚层中、细砂为主，地质条件比较特殊、周边环境较复杂，文中介绍了该工程的设计与施工和监测，有如下认识：
（1）场地虽然分布有厚砂层，但通过施工中采取必要的措施，实践证明，本工程采用复合型土钉墙是合理可行的；
（2）根据地质条件和周边环境，分不同地段调整设计参数，确保了基坑支护结构的合理、安全和经济。
（3）从变形监测结果来分析，已达到预期效果。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看