某大楼深基坑支护方案

深基坑支护设计与施工

[摘要]：³³³³大楼位于校园内，东南西三面紧靠原有建筑物，北面临街。基坑支护须确保临近建筑物的安全，支护结构采用喷锚支护深层搅拌桩，南面增设预紧锚杆，双排深层搅拌桩桩芯内插Φ48钢管，以减小开挖时的土体变形。经过监测临近建筑物、基坑及护壁稳定，确保了基础工程的顺利施工。

[关键词]：深基坑、喷锚支护、预紧锚杆、深层搅拌桩截水帷幕、监测。 参考文献：

1、《建筑基坑支护规程》JGJ120-89 2、《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97 3、《土层锚杆设计与施工规范》CECS22：90 4、《 锚杆喷射砼支护技术规范》GB50086-2001 5、《岩土工程手册》、《岩土工程治理手册》 6、《施工技术》2003年第十至十二期 7、我司ISO9002质量保证体系

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××××大楼深基坑支护设计与施工 1.工程概况及设计条件 1.1工程概况

³³³³大楼位于学府路113号，该工程由³³³³建筑工程公司承建。该工程为框剪结构,地下一层，地上十五层，总高为64.8m，建筑面积15049.11㎡。基础为静压预制管桩，基坑开挖深度约为4.7 m，最深处达7.8 m。东面开挖边线距学生宿舍基础外边线1.2 m，南面开挖边线距录制中心基坑外边线0.9m，西面开挖线靠教学楼基础（桩基）1.0m，北面开挖线靠学府路8.5m。学生宿舍基础为震动沉管灌注桩，桩长16 m。录制中心基础为毛石基础,埋深2.05 m。教学楼基础为预制方桩，桩长16 m。(基坑支护详上页平面图)

1.2

工程地质及水文条件

1.2.1地质情况

场地地形相对平坦，浅表部为人工填土，上部为原沟塘淤积成积的粘土，下部为冲洪积层形成的粘土、粉砂及圆砾层，底部为滨湖相沉积的粘土、粉质粘土。基坑开挖涉及的土层为①层－杂填土； ②层－粘土； ③层－粘土； ③1层－淤泥质粘土； ④层－粉土；④1层 —圆砾；○51层—泥炭质粘土；○5层—粘土；○6层—粘土。

1.2.2地下水情况

地下水主要为空隙型潜水类型，微具承压性。开挖涉及土层中④1为主要渗水层，其它层为相对隔水层。

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××××大楼深基坑支护设计与施工 场地地下稳定水位在-0.65～-0.90m之间，地下水常年水位变化幅度在0.50～1.0m间波动，主要由大气降水及地表水补给，由西北向东南方向排泄。场地中粉土层为弱含水层，基坑开挖范围内③2、③4为主要含水透水层，局部有流砂现象。该场地地下水对砼及钢筋不具有腐蚀性，涌水量为375.73 M3/d，渗透系数K=1.77M/d，影响半径R=47.87m。

2.基坑支护设计 2.1基坑支护方案的选择

本工程基坑支护本着安全可靠、技术可行、经济节约、工期最短的原则选择支护方法。

2.1.1放坡加深层搅拌桩止水的方法：

根据有关规范规定，结合本场地土层条件，基坑开挖深度较大，为4．8 米，最大深度为7.0米左右，由于受场地周边建筑物及道路限制，不能采用放坡开挖。

2.1.2采用排桩支护：

若采用排桩支护不但费用昂贵，而且施工周期长，故不亦采用排桩支护。 2.1.3深层搅拌桩+喷锚土护：

近年来喷锚支护在云南省广泛采用，此方法安全可靠、施工周期短、节约投资，能为基坑开挖和基础施工创造有利条件。根据本工程的地质情况及场地条件和周边环境情况，本工程基坑支护采用深层搅拌桩形成止水帷幕加喷锚土护为最佳方案。

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××××大楼深基坑支护设计与施工 2.1. 3.1深层搅搅桩能有效地阻止地下水在短时间的大量流失，又能减小坑壁开挖时的位移变形。

2.1.3.2深层搅拌桩需进入相对隔水的④泥炭质粘土层方能形成完整的隔水体系，经查阅工程地质勘察资料，确定深层搅拌桩桩长为8.00m(局部为10．Om)。

2.1.3.3在支护施工时对于场地周边管网密布，喷锚施工前应采取避开或保护措施。

2.2基坑支护方案设计

根据场地地层结构特点及土的工程性质，结合地下室的设计条件，本基坑工程采用深搅(在靠近原有建筑物的地方，采用双排深搅，其余为单排)十喷锚进行支护。设置位移观测点进行侧壁变形观测，基坑开挖过程中及时了解和掌握信息，对施工进行动态管理，及时调整基坑支护方案。

2.2．1喷锚支护设计

2.2.1.1喷锚土护设计参数选取

A、坑边外强荷载；取坑边外加施上堆载为20KN／m2，录制中心处取外加荷载10KN／m/层；基础底附加荷裁120KN／M2。

B．基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数γ0=1.0。

C．根据该工程《岩土工程勘察报告》，基坑开挖深度范围内各土层物理力学参数取值如下表：

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××××大楼深基坑支护设计与施工 土层 ○1杂填土 ○2粘土 ○3粘土 ○31淤泥土 ○4粉土 ○41圆砾 ○51泥炭质土 ○5粘土 地质报告提供数据 γkN/m3 18.5 19.0 18.2 11.3 19.4 19.8 11.4 16.1 Φ ° 14.0 16.5 12.8 6.0 18.0 28.0 17.4 9.98 C kpa 12.0 18.75 34.0 15.0 17.25 5.0 18.75 14.0 γ㎏/m3 20 20 20 15 20 20 15 20 设计实际值 Φ ° 15 20 15 10 20 30 20 15 C kpa 15 15 20 10 10 5.0 10 10 2.2.1.2喷锚支护设计计算: A、锚杆长度计算： 锚杆长度I=If+Ia

式中If ——锚杆自由段长度

Ia ——锚杆锚固段长度

其中If = It²sin（450-1/2ΦK）/sin（450 +ΦK /2+θ） 式中It —— 锚杆锚头中点至基坑底面以上基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离；

ΦK ——各土层厚度加权内摩擦角标准值； θ——锚杆倾角； La = K³Nt/（∏³d2³qs） 式中Nt ——锚杆的设计轴向拉力值

K ——安全系数，取1.6 d2 ——锚固体直径

qs ——土体与锚固体粘结强度值 B、整体稳定性计算：

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局部抗拉锚杆锚杆水整体稳定性锚杆从上往下长度（m） 安全系数排数 平间距 安全系数K W 1-112.0、15．0、15．0、4.8 4 1.0 1．409 2．135 剖面 15．0、 2-212．0、12．0、12．0、7．7—4．8 5 1．50 1．325 1．176 剖面 9．0、6．0 开挖部位 开挖深度（m） 注：计算所得整体稳定性安全系数K>I．3，满足设汁要求。 2.2.1.3基坑支护设计 A、方案设计：

a、设计为钢筋网→喷射砼→锚杆联合土护基坑壁；

b、基坑四周壁顶设置位移观测点：本工程基坑支护位移控制在基坑 深度的4%0以内。

c．为确保坑壁的稳定，在基坑顶做1.0m宽的防水坡．拄网喷射混 凝土。

B、锚杆型式选取：

本下程选用钢管锚杆，锚杆外焊ф16钢筋扩大头，加大锚杆成孔孔径，且孔壁完整，能保证水泥桨体直径，锚固力较好，施工快速简便。

a、锚杆采用ф48钢管锚杆，锚杆上梅花形布眼，孔眼直径фlOmm，间距20—30cm。

b、锚杆排距sy = 1200-1500mm左右，水平间距sx =1300—1500mm。 c．水平锚杆倾角150—200；锁边锚杆倾角250 —300，根据开挖出的实际地层情况，调节锚杆倾角，以保证锚固段位于物理力学性质较好土层中。

d、根据基坑开挖后土质的具体情况，在第三排水平锚杆处设置3.0m长竖向超前锚杆。

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南面的基坑支护详1-1剖面

喷射混凝土层厚80-100mm钢筋网片6.5@200 200mm加强筋16@1500 1500mm防水坡48钢管注浆锚杆原有建筑基础预应力锚杆L=12000超前锚杆与水平锚杆焊接自由段长4mL=15000锚固双排深层搅拌桩L=8000段长11m此根锚杆自由段长4m锚固段长11mL=15000L=15000深搅中心插 48钢管L=6000第二排深搅间隔一棵桩6m插钢管超前锚杆L=3000注：1、水平间距为1000mm。2、在第三排水平锚杆处设置3m竖向超前锚杆一排，竖向超前锚杆与水平锚杆焊接。

1-1剖面图

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东、西、北三面的基坑支护详2-2剖面

防水坡自然地坪1600?48钢管注浆锚杆 喷射混凝土层160015-20水平间距为1300mm.L=12000C 厚80-100mm2015-2077001500L=12000钢筋网片150015-20?6.5@200 200mmL=12000?16加强筋@1500 1500mm150015-20L=900025-30砖砌排水沟300³300L=6000深层搅拌桩L=10000注：1、锚杆水平间距为1500mm。2、根据基坑开挖后土质的具体情况，在第二排水平锚杆处设置竖向超前锚杆。

2-2剖面图

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××××大楼深基坑支护设计与施工 2.2.1.4截水帷幕的设计

深层搅拌桩直径Φ500㎜，桩心距350㎜，桩间搭接150㎜，单桩长度除电梯井坑北侧及地下水池东侧桩长为10米外，其余坑周围深层搅拌桩桩5层粘土隔水层中（保证深层搅拌桩送入承台底以下长均为8米，桩端进入○

部分不少于2m）。固化剂采用32.5MPA普通硅酸盐水泥，水掺入量为70㎏/m，水泥土重度取22KN/M3,并适当掺入早强剂，水灰比0.6。

2.2.1.5基坑降水方案

A、基坑开挖后沿坑壁设置300³300砖砌排水沟，排水沟把坑内地下水引入集水井中；为了不增加录制中心一侧的开挖深度，将排水沟往坑内移动2.0m；根据需要在坑内设置200³200井字形的盲沟疏排坑内积水，盲沟间距8－10m。为便于整个基坑地下水的疏排，在基坑顶设置连通的300³300砖砌排水沟，把集水井中抽出的地下水引到沉淀池，地下水流经沉淀池，过滤去泥砂后排入城市排水系统。

B、为有效疏排地下水及减轻侧壁水压力，基坑采用坑内降水的方法。基坑内设置6口集水井，集水井采用人工挖掘成井，浇筑15cm厚C20砼作护壁，集水井深入基础底板以下1.50m ,底部0.50m回填碎石作滤水层。

3.施工方法 3.1深层搅拌桩施工 3.1.1施工工艺

测量放线→深搅机就位→钻进喷浆搅拌到底→提升喷浆搅拌→重复下沉喷浆搅拌→重复提升搅拌→移位至下一桩位→（深搅中心插钢管）。

3.1.2施工技术要求

3.1.2．1 深层搅拌桩桩长8.00m,在3-3剖面位置10.00m，桩径ф

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××××大楼深基坑支护设计与施工 500mm，桩间距350mm，相邻两根桩搭接长度为150mm，搅拌速度1.30-1.50m/min。

3.1.2．2 浆液按桩长每根桩拌制一罐，严格计量，水泥用量60-70kg/m，水灰比0.5～0.6。

3.1.2．3深搅机就位后, 机架调整水平，保证垂直度偏差不大于1.5％，防止深层搅拌桩下部分岔。

3.1.2．4采用全长二次，上下重复搅拌，以保证水泥浆与土体搅拌均匀。

3.1.2．5深层搅拌桩应连续施工，相邻两根桩施工时间间隔不得超过24小时。

3.1.2．6施工测放的桩位必须妥善保护，桩位偏差不得大于5cm。 3.1.2．7制备好的浆液不得离析，制备浆液的罐数、外掺剂用量及泵送浆液量应有专人记录。

3.1.2．8后台供浆必须连续，一旦因故停浆要将搅拌头下沉至停浆点下0.5m，待恢复供浆后再喷浆提升。

3.2喷锚施工

3.2．1支护工作面挖出后，及时支护。

3.2．2顶部支护完成后及时设置边坡位移观测点，坚持坑壁位移监测，并根据其反馈信息及时调整各项施工参数。

3.2．3施工前查明基坑周围地下管线，锚杆施工应避开管线。 3.2．4修坡：喷锚工作面开挖后，立即修坡，以利喷锚及时封闭土体壁；每层工作面深度、坡度、坡底边线应接受施工员检查；坡面要求平整，表面无浮土，应掏出上层喷面钢筋与下层钢筋连接。

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××××大楼深基坑支护设计与施工 3.2．5挂网：钢筋网应先成排制作，钢筋调直，间距均匀；钢筋网保护层厚度30-50mm；

3.2．6喷射砼：采用空压机气动输送，利用机械喷射砼；采用干料输送至喷头处与水混合后，再喷射到工作面上；喷头应垂直喷面，根据反弹情况调节喷距，水灰比；喷射混凝土面应平整、美观，表面无露筋现象，喷射混凝土接头处钢筋预留10—20cm，以便下道工序搭接；设置喷射混凝土厚度标志，确保喷射混凝土厚度为80－100mm。

3.2．7锚杆施工：严格按施工方案所设计的锚杆长度和间距施工；根据位移反馈信息，及时调整锚杆长度及间距；待喷射砼凝固两小时后方可进行锚杆施工；锚杆制作待现场施工人员检查合格后方能施工，采用钢管锚杆机直接冲击输送；锚杆采用绑搭焊接，焊筋直径ф16mm，长15cm，三根对称焊接，必须保证焊接质量；为提高注浆效果，锚杆尾部应制作堵浆塞。

3.2．8注浆：锚杆击入后，立即进行注浆作业，第一排锚杆注浆水灰比宜稍小，并控制注浆压力，防止地面隆起；注浆管应伸入锚杆底部，如注浆管不到位，应用水冲洗，排除泥沙，确保锚杆尾部注浆质量；每段注浆施工完毕应养护24小时后，并且通过位移观测，确认边坡变形停止后，方可进行下层工作面施工。

3.2．9通过边坡位移观测，对位移较大或位移继续发展，没有稳定趋势的部位应及时采取加固措施，确保边坡位移控制在设计要求之内。

3.2．10土方开挖严禁倒挖、超挖，密切配合喷锚施工，确保喷锚施工的顺利进行。

3.3预紧锚杆施工

3.3.1施工工艺：施工准备，焊接预紧锚杆→修坡→挂网→喷射砼→移机就位→校正位置调整角度→钢管锚杆直接冲击输送→注浆→开锚杆孔→焊接Ф48锚杆→穿钢垫板，上螺帽→垫槽钢→拧紧螺帽→进行下一层预紧锚杆施工，锚杆施工完毕后挖土。

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××××大楼深基坑支护设计与施工 3.3.2施工技术 3.3.2．1穿钢垫板。

3.3.2．2设置水平槽钢腰梁：在基坑侧壁中部第二排锚杆处设置16＃槽钢腰梁，增加坑壁的整体稳定性；在基坑面上将槽钢分段组装，再运至坑内整体吊装安装，可以基坑面上先进行施工，与锚杆施工平行流水，可缩短工期。

3.3.2．3预紧螺帽：水泥砂浆强度需达75%值时可以进行预紧，在锚杆注浆3-4天后进行张拉，张拉力按6t考虑。为避免相邻锚杆张拉的应力损失，采取“跳张法”，即隔2拉1的方法；该部位必须在锚杆张拉后才能进行下层土方开挖。

3.3.2．4为保证支护结构的稳定，应锚杆的自由段及锚头部分应及时作防锈处理。

3.4施工监测

3.4.1监测点、控制点布置（详图）

水平位移监测点在基坑壁内侧布置1排，按15m间距沿基坑开挖线方向布置在基坑顶以下0.30m处。基坑顶竖向位移监测点相对于水平位移点沿基坑开挖线后移0.30m布设。

控制点和基准点应根据设计进行埋设，其埋设位置与边坡的垂距大于30m，以免边坡位移时，控制点和基准点产生影响。控制点、沉降基准点的稳固性是确保监测数据准确与否的保证，故埋设时应按有关规定进行。

3.4.2位移观测方法

应根据场地的实际情况进行选择，该场地为多边形状基坑，其施测方法为。

3.4.2．1采用方向法观测坑壁位移变形用正倒镜投点（其测量允差为

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××××大楼深基坑支护设计与施工 ±3mm）法进行。

3.4.2．2每次观测后，提交观测数据表、位移、沉降对比表。 3.4.2．3每次观测前，对控制点进行认真检查，基准点须以两点进行校核。

3.4.3 坑壁位移观测时间:第一层土方开挖时应按上、下午分两次进行，当第二层土方开挖后观测次数相应有所增加，可根据坑壁变形情况决定观测次数。经观测截止稳定时，最大位移量为12㎜，为稳定状态。

3.4.4竖向位移的观测：按现场实际情况，应按四等水准测量的要求进行，视线长度为30m，按DS3水准仪精度规定，环形闭合差20里计）。经观测竖向位移最大为3㎜。

3.4.5沉降观测时间：（主要对周围建筑物）开始时每天应进行一次，第二层土方开挖后每天分上、下午两次进行。当基坑开挖结束后根据实际情况增加观测次数，沉降稳定时，最大沉降量为19㎜，在安全范围内。

4.支护体系的试验和测试 4．1预紧锚杆的测试

预紧锚杆张拉记录表

锚杆编号 锚杆长度 m 试：1 2 3 3 3 3 抗拔强度 MPA 13.5 13.5 14 张拉锁定值 KN 53.5 53.5 55.5 破坏 破坏 破坏 变形量 ㎜ 备注 L计算（L以公

4．2锚杆的抗拔试验结果

经测试锚杆的抗拔力均大于等于设计10kpa/m 。

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××××大楼深基坑支护设计与施工 5.经济效益和社会效益

采用深层搅拌桩作为截水帷幕，施工时具有无振动、无污染、低噪音、施工方便、造价低等优点。局部采用了双排深层搅拌桩，增加了整体抗渗性能。喷锚支护与土方开挖共同施工，边开挖边做喷锚，基本不影响工期，施工速度快，每天每套机械能完成40㎡，支护面积1500㎡。两套设备共计18天完成，价格低，与其他支护相比，可节约350000元。锚杆确保了边坡稳定及周围建筑物的安全，经过检测基坑位移最大沉降量为12㎜，周围建筑物最大为19㎜，在允许范围内。

6.体会

该工程的基坑支护是科学、合理、成功的。

6．1支护设计应考虑具体基坑变形量，基坑的长边可以近似取一值，短边边角位置的变形可能有长边的变形大，所以锚杆的长度应有所不同。

6．2止水帷幕是重点与难点，监测是要点。

6．3施工过程中应严格控制锚杆的长度和注浆量。深层搅拌桩应严格控制水泥用量。施工时确保桩之间的搭接，双排深层搅拌桩中插的钢管，其主要作用就是减少第一层土方开挖时坑外土体的变形，取得了较好的效果，增加费用较少，土方开挖时，先开挖操作面，并且要间隔开挖，间隔的部分土方起到一定的临时支护作用，施工过程中更安全。

6．4基坑开挖时遇到临近建筑物距离较近，须慎重选择支护方案。一定要认真分析地质情况和周围建筑物基础特点，选择切实可行的支护方案。本着安全可靠、成本低、施工速度快的原则，确保顺利施工。

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