新建实训楼基坑支护方案优化探析

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［摘要］基坑支护体系及地下水控制方案的选择与地质条件、周边环境等因素密切相关。以北京水利水电学校新建实训楼工程为案例，结合项目特点、基坑深度、周边环境及水文地质条件，通过对施工工艺、可操作性等多方面进行对比，选择确定最合理的基坑支护方案和地下水控制方案，以达到经济合理、质量可靠的目的。

［关键词］基坑；支护体系；止水帷幕

基坑工程中，支护体系及降止水方案的选择至关重要，稍有不慎即产生安全隐患，甚至会带来严重的安全事故。因此，施工方案要从多方位、多角度进行筛选，以确保达到最优的经济和质量效果。结合北京水利水电学校新建实训楼工程，从可行性、可操作性等方面对比施工工艺，选择最合适的施工方案。

1项目概况

拟建工程位于北京市朝阳区，场地±0.000标高为28.910m，自然地面标高约28.500m。拟建建筑为地上11层框架结构，建筑高度44.95m，设2层地下室，基础埋深约9.00m，拟采用筏形基础。项目场地狭小，周边环境较复杂：距基坑周边约2~6m、地下埋深约2m位置存在新改建环形燃气、地下水等管线，基坑北侧距坑边约6m位置有学校多功能厅，基坑南侧距坑边约7m位置存在旧民房，地下不明障碍物及管线较多。根据岩土工程勘察报告，基坑施工期间涉及的土层自上而下顺序分别为：人工堆积粘质粉土素填土、粉质粘土素填土①层及房渣土①1层，砂质粉土、粘质粉土②层，粘质粉土、粉质粘土②1层，粉质粘土、重粉质粘土③层，重粉质粘土、粘土③1层，砂质粉土、粘质粉土③2层，粉质粘土、重粉质粘土④层，粘质粉土、砂质粉土④1层，细砂、粉砂⑤层，粉质粘土、重粉质粘土⑥层，粘质粉土、砂质粉土⑥1层。根据勘察报告，勘察深度范围内实测到3层地下水。各层地下水水位情况及类型见表1。

2项目分析

2.1项目重点

（1）项目位于北京水利水电学校内，建成后将作为集办公、教学等多功能为一体的综合楼，其将成为学校内最高楼和代表性建筑，具有重要的政治地位和历史意义。（2）项目施工期间，学校处于正常上课阶段，施工过程中学校的正常教学将受到影响，特别是师生的人身安全问题需要高度重视，要采取合理的措施予以保证。（3）基坑支护项目施工期间，对环境保护的要求非常严格，要充分做好环保工作，不能给学校带来不利的影响。（4）项目作为北京水利水电学校代表性建筑，一定要严格执行国家安全标准，保质保量地完成工程。

2.2项目难点

（1）项目位于北京水利水电学校内部，校内学生和老师人流密集，再加上现场施工人员较多，很容易造成校内秩序混乱，给现场施工布置和安全带来一定的安全隐患，所以人员的安全控制是重点，也是难点。（2）拟建项目周边环境复杂，周围存在很多已有建筑群，如图1所示。在基坑支护项目开始施工到基坑土方回填期间，如何保证这些已有建筑不产生裂缝、倾斜和坍塌是特别需要关注的问题。（3）距拟建建筑周边约2~6m、地下2m处存在电缆、地下水管网等管线，施工期间行走大型车辆等，一定要保证这些管线的安全，不影响学校的正常生活。（4）基坑支护项目施工初期，经历雨季，需做好充分的施工准备，减少降水对施工带来的不利影响。（5）施工场地狭小，钢筋加工场、水泥棚等临时设施，现场平面布置困难，现场空间有限，而施工工艺较多，工序繁杂，各工艺流程的施工组织较困难。（6）根据现场踏勘情况，地表以下3m左右见地下水，坑底约1.5m存在承压水，基坑开挖范围内土层主要为粉土类。降水或止水效果的好坏直接影响本工程基坑支护体系的安全与稳定。（7）本工程施工工序多，施工人员及施工机械设备多，材料用量大，必须加强对施工质量的检查和控制，确保施工质量。（8）本项目施工设备、人员较多，安全隐患及危险源多，必须加强对安全、文明施工的检查和控制，确保安全文明施工。（9）受场地限制，现场土方施工马道预留困难，且施工场地面积较小，后期各种钻机需采用起重机吊走。

3处理方案比选

结合北京地区工程施工经验，根据项目特点、基坑深度、周边环境及水文地质条件等，基坑支护常采用以下4种处理方法。（1）土钉墙或复合土钉墙支护。（2）桩锚结构体系支护。（3）挡墙+桩锚结构体系支护。（4）土钉墙或复合土钉墙+桩锚结构体系支护。基坑地下水控制常采用大管井降水和止水帷幕。

3.1支护方案选择

（1）当采用土钉墙或复合土钉墙时往往需要较大的放坡处理[1]。由于本工程位于学校内部，场地十分有限，而且基坑周边管线密集布置，故不予以选择。（2）对于挡墙+桩锚结构体系，其适用于空间有限的场地，但挡墙需要人工砌筑，施工速度缓慢且造价较高，故不予以选择。（3）对于土钉墙或复合土钉墙+桩锚结构体系，常规情况下其高度约6~9m，但需要放坡占用一定的空间，另外对于本工程约10m深的基坑，如果墙体高度太小的话，再做土钉墙增加了一道施工工序，对工期有一定的影响，故不予以选择。（4）对于桩锚结构体系支护[2]，即在地面直接施工护坡桩，随土方开挖再施工预应力锚杆。本工程基坑深度约10m，护坡桩长度一般在20m内，对各护坡桩施工机械来说，其施工效率是最高的。通过排除法，建议采用桩锚结构体系。

3.2地下水控制方案选择

地下水控制方面，采用止水帷幕时往往能达到良好的效果，但通常存在着费用高的问题；当采用降水方案时，费用会相对较少。大管井对止水帷幕方案费用与降水时抽取地下水量所需费用进行对比，结果如下。（1）大管井降水方案技术不可行。按照北京市住建委与北京市水务局联合发布的《北京市建筑工程施工降水管理方法》（京建科教〔2007〕1158号）和《北京市建筑工程施工降水管理办法实施细则》（京建科教〔2008〕92号），采用降水方案在技术上须具备以下条件：基底位于砂卵石含水层水位之下，且该含水层中基底以下5m之内无适当的隔水层。对本工程，基坑深度约10m，结合岩土工程勘察报告，基底位于粉质粘土④层中，故不满足降水技术的条件。（2）大管井降水方案经济不可行。根据《北京市建筑工程施工降水管理办法实施细则》（京建科教〔2008〕92号），满足下列条件可判定为经济不合理：帷幕隔水增加的工程造价（T）与减少抽水总量（Qz）的比值（M）大于50元/m3，即：M=（T1–T2）/Qz＞50元/m3。当采用止水帷幕方案时，帷幕造价估算：T1=1076784元当采用大管井降水方案时，造价估算：T2=158205元抽水量Qz估算：Qz=βQd=27254.73m3则：M=（T1–T2）/Qz=33.7<50元/m3。故不满足经济可行条件。（3）周边类似项目工程经验。根据周边地区的施工经验，当采用大管井降水方案时，往往降水效果极差，基坑内存在大量积水以致影响工程施工。另外在采取降水方案后，降水效果在粉土类土层中效果极差，降水不当时容易发生基坑坍塌。由于本项目位于学校内部，且周边存在正使用的教学楼和地下管线等，从安全的角度考虑，建议不采取大管井降水方案。（4）基坑及周边建筑安全。当采用大管井降水方案时，土层内水分流失，土中原来被自由水占据的空间将形成空洞，进而土体沿垂直基坑方向产生不均匀压缩变形，由于周边存在教学楼和地下管线等，容易使其产生倾斜和裂缝，带来安全隐患。根据岩土工程勘察报告，本基坑内第2层地下水位承压水，如果降水效果不理想，可能会发生管涌现象（根据工程经验，在粉土类土层中降水效果往往不理想），致使施工受影响，从而带来安全问题和处理管涌的附加费用。

4结束语

经过方案的对比分析，建议基坑支护采用桩锚支护结构体系，地下水控制采用止水帷幕。采用此方案进行基坑施工，效果良好，基坑水平变形量基本控制字在10mm内，沉降量则基本控制在5mm内，满足地下结构施工所需及周边环境要求，目前项目运行状况良好。

参考文献

[1]余挺.建筑工程中深基坑支护施工技术的应用[J]绿色环保建材，2019（3）：141，144.

[2]李杰.建筑工程施工中深基坑支护的施工技术[J].建材与装饰，2019（7）：3–4.

作者:刘晨 单位:北京水利水电学校