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摘要:結合深圳某大型改擴建學校工程，闡述了深基坑的總體情況以及兩期基坑的情況，分析了基坑支護的設計難點。從基坑的實際情況出發，對基坑支護方案進行了初步設計，并對初始方案的選型、平面布置及剖面進行了研究。針對初始方案存在的問題，從費用和工期的角度進行了優化，最終形成了安全穩定、經濟合理的基坑支護方案。

關鍵詞:深基坑，支護方案，支護選型，優化設計

1工程概況

1．1項目概況

本工程是政府投資建設的原特區外村辦學校改擴建工程，通過整體拆除、分期建設、校內騰挪的方式將原36班小學升級為72班九年一貫制學校。項目用地面積為32632m2，拆除面積13959m2，新建總面積83096m2，其中地上6層共48386m2，地下2層共34710m2。

1．2周邊環境

工程場地較為平整，場地內及周邊道路有雨水、污水、給水、電力及燃氣管線?；又苓叚h境:北側為現狀道路和排洪渠，距坑邊最近8．3m，距排洪渠最近15．8m;西側為在建道路，距坑邊最近11．0m;南側為現狀道路，距坑邊最近11．6m;東側為自建民房，大多為3層～7層建筑，距坑邊最近13．8m。支護結構距紅線不小于2．6m，最近處位于東南角。

1．3工程地質情況

根據巖土地質勘探揭露，場地內分布的地層自上而下分為第四系人工填土層Qml、第四系沖洪積層Qal+pl、第四系殘積層Qel、下伏基巖為三疊系泥質粉砂巖T。各巖土層工程特性指標建議值表如表1所示。

1．4工程水文情況

根據地勘地下水屬潛水，賦存于第四系各地層中。地下水受大氣降水及地表水補給，順地勢向北側地勢低區排泄，水位變化因季節而異。部分地下水屬基巖裂隙水，賦存于三疊系泥質粉砂巖節理裂隙中，其補給、徑流及涌水量大小受地質構造及節理裂隙控制。除雜填土①1、中砂②1、粉砂②4和粗砂②6為強透水性，其他地層均為弱透水性?？辈炱陂g處于雨季，地下穩定水位較高，埋深1．7m～4．2m，標高介于2．93m～5．4m。根據區域水文調查及場地地形，穩定水位變化幅度0．5m～2．0m。

2基坑概況

2．1基坑總體情況

場地內除西北側局部區域為地下1層，其余均為地下2層。項目分兩期施工，一期范圍為西側原操場區域，二期范圍為中部及東側原校舍區域，施工順序為:保留中部及東側校舍，啟動一期建設;一期建成后，將師生騰挪至一期建筑內;拆除中部及東側原校舍，啟動二期建設。一、二期基坑總面積約24250m2，兩期之間采用排樁分隔墻。一期基坑坑邊距現狀教學樓不足一倍挖深，且坑深大于12m，安全等級為一級，其余均為二級;二期基坑坑邊距東側民宅大于一倍挖深，小于兩倍挖深，按二級考慮。

2．2一期基坑情況

一期基坑呈南北向矩形，周長約405m，北側約2050m2為地下1層，南側約6050m2為地下2層，總面積約為8100m2。北側地下1層區域挖深為6．10m，局部為地下庭院，挖深為6．35m，南側地下2層區域挖深10．05m，中部及西側局部存在游泳池和機房落深區，挖深分別為12．10m和14．20m。一期基坑及周邊如圖1所示。

2．3二期基坑情況

二期基坑呈梯形，周長約500m，西北側約2180m2為地下1層，其余范圍約13970m2為地下2層，總面積約16150m2。二期西北側地下1層區普遍挖深為6．1m，局部為地下庭院，挖深為6．35m，其余范圍地下2層區挖深為10．05m。二期基坑及周邊如圖2所示。

2．4基坑設計難點

地下室面積約34710m2，基坑面積約24250m2，基坑普遍挖深10．05m，局部達14．2m，為較大規模深基坑?；又ёo工程存在難點:1)主體結構分兩期施工，基坑工程同步分兩期施工，三年左右才能完成，對周邊影響較長。2)原校舍大多為20世紀90年代中期建成，天然基礎，房屋鑒定報告顯示需加固，且一期施工期間約2700名師生仍需在原校舍正常教學辦公，不能出現任何安全問題。3)場地內存有淤泥質黏土、強風化巖等特殊性土，場地地下水位埋深較淺，尤其是較大范圍內存有較厚的強透水性砂層。在深基坑的土方開挖、支護、降水過程中由于地質條件可能造成的工程風險有基坑失穩、基坑滲水和地面沉降。4)強風化巖遇水易軟化，遇水承載力急劇降低。場地基巖起伏較大，強風化中存在中風化夾層，對樁基持力層判斷和施工均會帶來不利影響。5)項目用地進入地鐵規劃控制預警區約900m2，且地鐵線位尚處于規劃階段，仍存有變化可能，要求基坑支護工程錨索等支護結構不得侵入。

3基坑支護初始方案

3．1初始方案

擬建建筑物設有2層地下室，初始方案采用樁—撐結構，其中:1)基坑圍護采用旋挖樁+外側三軸攪拌樁止水帷幕形式;2)支撐體系北側地下1層區域設一道混凝土支撐，南側設兩道混凝土支撐，西側局部落深區設鋼管換撐。兩道支撐平面采用對撐+角撐的布置形式，鋼管換撐采用對撐布置形式;3)立柱采用鋼構柱+坑底旋挖樁基礎形式。

3．2初始方案平面示意圖

一、二期第一道支撐平面布置如圖3所示。一、二期第二道支撐平面布置如圖4所示。

4基坑支護方案優化

4．1初始方案分析及問題

基坑面積較大，開挖較深，周邊環境相對復雜。當地常用支護形式首選排樁+錨桿。由于一期基坑施工期間，中部及東側校舍處于正常使用階段，安全要求高，變形控制要求嚴格，同時由于二期東北側受規劃地鐵線位的限制，也無法采用錨桿，因此選用排樁+內支撐。由于工程資料及地區經驗的原因，采用經典法進行了初步設計，選擇了兩道支撐，整體安全，過于保守。1)按照基坑的初始方案，造價估算很高。初始方案可靠性好，受力合理，變形易于控制，但成本較高，支護面積單方造價過高。2)地下1層區開挖面積約2100m2，挖深6．1m～6．35m，采用一道角撐，支撐設計過于復雜。3)一、二期支撐平面總體以桁架對撐為主，且布置較密，不利于土方開挖。

4．2基于費用優化

按規定，方案進行了專家評審，專家也提出針對性意見:1)取消西北角支撐，采用懸臂樁支護，一二層地下室高差部位考慮采用放坡或懸臂樁形式;2)加大支護樁間距;3)優化支撐平面布置，盡量采用角撐并減少桁架撐體系。鑒于基坑深度介于一道支撐和兩道支撐適用深度之間，且初始方案支護面積單方造價高出經驗數據約45%，考慮將初始方案中的兩道支撐改為一道支撐進行設計。

4．3基于工期優化

內支撐設置和拆除較為麻煩，施工水平要求較高。初始方案過多過密的采用桁架對撐，不利于施工，嚴重影響工期。一期基坑由于靠保留建筑一側不宜使用錨桿，只能選擇對撐，考慮優化榀數。由于落深區深度達14．2m，考慮使用錨桿進行補充。二期基坑平面較為規則，且近于方形，考慮對平面進行優化，改對撐為環撐，利用拱效應及中心對稱，使土體壓力傳遞給圓拱且自身平衡［1］，從而利于中心開挖。

4．4優化后支護體系

優化后形成了“樁—撐—錨”支護體系［2］，能夠滿足較高的變形要求。優化后基坑平面布置如圖5所示。優化后“樁—撐—錨”典型剖面如圖6所示。至此支護方案的選型及平面布置優化完成。為確保基坑安全，基坑方案優化后，邀請專家進行了二次評審，評審意見認為選型合理，安全可行。施工圖深化設計后，順利通過施工圖審查。基坑開挖時序必須與設計要求一致，遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則，確保深基坑施工安全。參建單位須建立應急預案，提高對突發情況的處置能力，保證基坑開挖安全。

5結論

結合以上初始設計及優化過程，最終形成了安全穩定、經濟合理的“樁撐錨”基坑支護方案。1)據初步測算，優化后方案的支護面積單方造價比初始方案降低了約25%。2)本文對大型改擴建學校深基坑支護方案優化過程進行了總結，可為今后類似深基坑工程支護設計及優化提供借鑒和參考。

參考文獻:

［1］周健，羅筱波．圓形支護結構的拱效應等效支撐計算方案［J］．巖土力學，2003，24(2):169-172．

［2］肖萌．超深基坑開挖對支護結構與周邊環境影響研究［D］．南寧:廣西大學，2017．

作者:許俊青 單位:上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司