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摘 要：在浙北湖州地区基坑支护中围护桩加内支撑支护体系的应用越来越广泛，也取得了一定的工程经验，内支撑结构的形状选择是非常重要的，对工程安全施工和成本起着重要作用。本文着重介绍了地下车库基坑支护内根据支撑结构形状的进行方案优化比选，通过采用环形内支撑在降低工程造价并缩短工期，确保了工程质量和安全。
关键词：基坑支护； 围护桩； 内支撑； 止水帷幕； 土方开挖； 基坑监测
1.工程概况
湖州市凤凰公园地下车库，基坑周长约560m，周边环境复杂，基坑北侧是民房和施工配电房，周边道路的地下有给水、燃气、污水等管线需重点保护，开挖深度大多为5.450m（局部坑中坑到7.55m），工程桩为钻孔灌注桩基础。
2.工程地质及水文地质情况
场区表层地下水水位受季节变化，大气降水及临近河流水位变化等因素影响，勘察期间测得稳定地下水位埋深0.78-1.46m，地下水年变化幅度为2-3米。基坑开挖深度影响范围内杂填土属透水层，粘土及淤泥属弱透水层。
3.支护结构的选型：
3.1 基坑的基本情况和支护要点：
3.1.1 该工程地下室一层，周边环境复杂，考虑土方外运路线、施工临时用房和混凝土泵车停放位置处的围护结构需特别加固，由于在方案设计时都还不确定，所以建设单位在招标施工单位明确后，针对后续施工过程中提供具体情况对设计施工图作进一步完善。
3.1.2 由于地下室中部承台和电梯井比一般底板开挖还要深2 米左右，另行考虑加固支护。
3.1.3在保证工程安全前提下尽可能方便施工，同时综合考虑如何节省造价和缩短工期。在施工单位进场后，对工程实况和出土口的位置明确后，基坑支护方案在安全可行、合理可行、节约和工期上进行优化。
3.2 支护方案的优化
根据该工程地下室的平面图，综合考虑开挖深度、周边环境及土层性质，地下室围护面积约11800平方米，整体形状不规则，设计采用了采用排桩加一道内支撑支护结构，为了防止基坑开挖时渗水，在围护桩外围布设一排Φ600@500的水泥搅拌桩作为止水帷幕，同时在基坑内侧加设水泥搅拌桩墩对被动区进行加固并有防止坑内土体隆起效果。基坑中部大承台开挖较深处采用钢板桩做坑中坑二次支护。
原设计考虑方案是中部两道十字对撑的对称，周边采用角支撑与边桁架的形式，大致将基坑分为四部分，其优点是：围护结构整体受力平衡，稳定性好，基坑四周变形较小，理论计算所得支撑体系最大变形处的位移值约40mm。支撑体系的弯矩、轴力、剪力较小且均匀，各构件配筋也不大，整个支撑结构钢筋用量较省。该方案能满足节省工程造价的要求，但存在一个不可忽视的问题，由于对撑、角撑较多，土方开挖麻烦，对工期的影响比较严重。
因此，考虑施工不方便，土方开挖工期较长，方案重新调整，采用了中部为环形支撑，环形的直径达到了90.0m，在四个角部采用角支撑，局部采用桁架与环形撑连接。经过计算，该方案无论是变形还是整体受力均能满足安全要求，计算所得的最大变形处的位移值约58mm。在缩短工期方面的优越性就明显体现出来了，由于中部没有设置支撑，形成一个面积约6400平方的空旷场地，大型施工机械可以进场采用大开挖（除局部承台外），大面积底板也可以同时浇铸，这样工期就被大大缩短了，拆除支撑时也可以先拆除角部支撑（主楼位置），不会影响主楼的施工。
4.基坑支护具体情况介绍
4.1 设计依据
支护计算采用同济启明星FRWS4.0深基坑支护结构软件。
4.2 围护桩
4.2.1 围护桩采用C20钻孔灌注桩设计，施工时采用跳打方式，保证施工质量，不得出现缩径、夹泥、露筋、断桩等施工质量问题。
4.2.2 桩长，根据上海同济启明星基坑支护计算软件计算，该开挖深度围护桩的嵌入深度与约开挖深度的1.8倍。
4.2.3 配筋，根据计算所得的桩身弯矩可确定该剖面围护桩的主筋，对下部4.0米范围内钢筋数量减半处理，起到降低工程成本的效果。
4.3 冠梁、环梁及支撑
4.3.1 材料及几何尺寸，冠梁为1000×800（h）mm，环梁为1200×800（h）mm，支撑断面为800×800（h）mm和600×800（h）mm二种，支撑立柱不在支撑范围内时须加掖或加挑梁；各构件的混凝土等级均为C30，并添加适量膨胀剂。
4.3.2 配筋方面，考虑环梁除主要受自重作用产生的弯矩外，同时还承受支撑传递的水平力作用产生的弯矩（较小），所以配筋计算时两种情况综合考虑。
4.4 支撑立柱桩及钢格构柱
支撑立柱桩采用C25钻孔灌注桩，有效桩长为25.0m。钢格构柱上部嵌入支撑500mm，钢构架要求伸入立柱撑桩2.0m；施工时应采取有效措施防止机械设备对钢构架的碰撞，钢构架穿越底板处施工底板时应加止水片，钢构架采用四根125×10的角钢和100×8的缀条焊接，角钢型号为Q235。
5.施工
施工单位根据施工现场的实际情况编制基坑支护施工和土方开挖的专项施工方案，按建设部【2009】87号文件要求组织专家论证后，提交建设、监理和设计单位审核同意后方可开挖。并对施工作业班组、操作人员进行安全技术交底，严格按照规范要求规定执行，并结合后浇带的位置及时进行传力带的施工，减少土体、基坑支护的变形。
5.1 内支撑围护结构施工流程和土方开挖要求
5.1.1 围护护结构施工流程：①平整场地，定位放样；②施工围护桩，砌筑排水沟；③逐步卸土方至支撑、压顶梁底标高，浇筑压顶梁，支撑；④待支撑和压顶梁强度达到设计强度的90%后，土方开挖至地下室底板底，及时浇筑混凝土垫层，支模扎筋浇筑地下室底板，在底板与围护结构之间浇筑C15混凝土传力带进行换撑作业；⑤待传力带混凝土强度达到80%以上时拆除支撑，施工地下室墙体及地下一层顶板。 5.1.2 土方开挖施工工艺和流程，①土方大面积退挖土时，退挖到最后一层土原则上先挖基坑中央部分，后挖四周部分，边挖边做垫层，基坑挖土方法采用“五边”法，即边挖土、边凿去工程桩上部多余桩长，边铺片石基层，边浇混凝土垫层，边砌地梁和承台砖胎膜。②机械开挖至板底标高后，承台采用人工挖土，加速施工承台和底板、传力带。③针对本基坑工程采用的立柱支撑，应加强保护，等传力带进入工作，支撑体系拆除后，方可拆除。④同时应加强基坑的位移、沉降的监测。
5.2 基坑排水
5.2.1 在基坑周边设置排水沟排除生活污水及地表积水。
5.2.2 在坑底设置集水井随时将大气降水和坑壁渗水排出坑外，正常情况下严禁坑底长时间积水，从而导致土体强度降低。
5.3 施工中应注意的几个问题
5.3.1 基坑内土方开挖应与支护设计施工结合，考虑支护桩的强度达到设计要求的施工顺序进行流水作业，并严格按照相关规范执行。
5.3.2 基坑周边施工荷载按15kpa考虑，基坑周边6米范围内严禁超载，支撑上施工荷载按5KPa考虑，严禁超载，挖土机不得直接在支撑上行走，应先在支撑两侧填土高出支撑顶面，在其上铺设路基板，方可在上面通行机械车辆。
5.3.3 挖土次序严格遵循大基坑，小开挖的原则.支护桩边应留置三角土，基坑底标高以上200-300mm留作保护层，钢筋混凝土水平对撑两侧土方开挖应对称施工，其高差应严格控制。
5.3.4 围护结构不允许做塔吊基础之用，塔吊基础施工单位另行设计，施工单位对运土路线及混凝土泵车停放位置的围护结构作相应加强意见并提交设计认可。
6.质量检测与监测
6.1 质量检测
6.1.1 钻孔灌注桩的质量检测采用低应变动测法，检测数量不应少于总桩数的20%。
6.1.2 水泥搅拌桩应达到60D龄期的单轴抗压强度qu不低于1.0MPa。
6.2 监测
6.2.1 监测内容包括坑外土体水平位移、沉降监测、深层土体水平位移监测（测斜）、围护桩顶水平位移监测点、基坑周边民房沉降监测、支撑构件轴力监测。
6.2.2 监测频率，在基坑开挖期间每天监测1-2次，变形较大时每天测2-3次，观测的周期或频率根据变形速率、不同施工阶段和工程地质条件等因素综合确定。
6.2.3 监测的报警值，主要有测斜（深层土体水平位移），坑外土体沉降及水平位移，围护桩顶水平位移和支撑桩沉降等方面。
6.2.4 监测由建设单位委托有相应资质的第三方进行监测，并根据《建筑基坑监测规范》GB50497的要求编制监测方案，实施基坑监测。
7.结论及建议
通过严格管理、精心施工，该地下室从开挖到±0.00底板浇铸完成仅用了6个月的时间，在确保安全的前提下，节省了工程造价，尤其是在缩短工期方面取得较大成效，创造了一定经济和社会效益。
经过本工程基坑围护设计方案的优化，我们认为，基坑支护设计应在硲安全可行的前提下，根据施工现场的具体条件，对影响工程成本的围护结构体系、土方开挖、施工进度进行分析，合理的围护体系可以减少土方的开挖和回填量，加快施工进度，实际上降低了整个工程的成本，因此多方案对比时应该将这些支护体系外的成本列入后的经济分析才是真实的意见。另外，通过本次基坑的实践，有以下几方面的体会，值得在以后的工作中进行改进、完善。
7.1 被动区采用水泥搅拌桩支墩，可以采用中空的格栅状型式，降低成本；
7.2 对基坑中部坑中坑距离坑壁较近的，应支护设计时应进行联合验算；距离较远时，单独计算，可采用水泥搅拌桩作为重力坝、钢板桩等多种支护型式；
7.3 可以根据施工后浇带的位置，对土方开挖及拆撑顺序在设计施工图中提出意见，供施工单位参考执行；
7.4 不同位置支撑立柱桩的桩长和配筋根据支撑构件受力的不同应有所区别；
7.5根据土层情况，在粘质粉土，可以用降低地下水的方法，来改善施工环境和条件。
关键词：基坑支护； 围护桩； 内支撑； 止水帷幕； 土方开挖； 基坑监测
1.工程概况
湖州市凤凰公园地下车库，基坑周长约560m，周边环境复杂，基坑北侧是民房和施工配电房，周边道路的地下有给水、燃气、污水等管线需重点保护，开挖深度大多为5.450m（局部坑中坑到7.55m），工程桩为钻孔灌注桩基础。
2.工程地质及水文地质情况
场区表层地下水水位受季节变化，大气降水及临近河流水位变化等因素影响，勘察期间测得稳定地下水位埋深0.78-1.46m，地下水年变化幅度为2-3米。基坑开挖深度影响范围内杂填土属透水层，粘土及淤泥属弱透水层。
3.支护结构的选型：
3.1 基坑的基本情况和支护要点：
3.1.1 该工程地下室一层，周边环境复杂，考虑土方外运路线、施工临时用房和混凝土泵车停放位置处的围护结构需特别加固，由于在方案设计时都还不确定，所以建设单位在招标施工单位明确后，针对后续施工过程中提供具体情况对设计施工图作进一步完善。
3.1.2 由于地下室中部承台和电梯井比一般底板开挖还要深2 米左右，另行考虑加固支护。
3.1.3在保证工程安全前提下尽可能方便施工，同时综合考虑如何节省造价和缩短工期。在施工单位进场后，对工程实况和出土口的位置明确后，基坑支护方案在安全可行、合理可行、节约和工期上进行优化。
3.2 支护方案的优化
根据该工程地下室的平面图，综合考虑开挖深度、周边环境及土层性质，地下室围护面积约11800平方米，整体形状不规则，设计采用了采用排桩加一道内支撑支护结构，为了防止基坑开挖时渗水，在围护桩外围布设一排Φ600@500的水泥搅拌桩作为止水帷幕，同时在基坑内侧加设水泥搅拌桩墩对被动区进行加固并有防止坑内土体隆起效果。基坑中部大承台开挖较深处采用钢板桩做坑中坑二次支护。
原设计考虑方案是中部两道十字对撑的对称，周边采用角支撑与边桁架的形式，大致将基坑分为四部分，其优点是：围护结构整体受力平衡，稳定性好，基坑四周变形较小，理论计算所得支撑体系最大变形处的位移值约40mm。支撑体系的弯矩、轴力、剪力较小且均匀，各构件配筋也不大，整个支撑结构钢筋用量较省。该方案能满足节省工程造价的要求，但存在一个不可忽视的问题，由于对撑、角撑较多，土方开挖麻烦，对工期的影响比较严重。
因此，考虑施工不方便，土方开挖工期较长，方案重新调整，采用了中部为环形支撑，环形的直径达到了90.0m，在四个角部采用角支撑，局部采用桁架与环形撑连接。经过计算，该方案无论是变形还是整体受力均能满足安全要求，计算所得的最大变形处的位移值约58mm。在缩短工期方面的优越性就明显体现出来了，由于中部没有设置支撑，形成一个面积约6400平方的空旷场地，大型施工机械可以进场采用大开挖（除局部承台外），大面积底板也可以同时浇铸，这样工期就被大大缩短了，拆除支撑时也可以先拆除角部支撑（主楼位置），不会影响主楼的施工。
4.基坑支护具体情况介绍
4.1 设计依据
支护计算采用同济启明星FRWS4.0深基坑支护结构软件。
4.2 围护桩
4.2.1 围护桩采用C20钻孔灌注桩设计，施工时采用跳打方式，保证施工质量，不得出现缩径、夹泥、露筋、断桩等施工质量问题。
4.2.2 桩长，根据上海同济启明星基坑支护计算软件计算，该开挖深度围护桩的嵌入深度与约开挖深度的1.8倍。
4.2.3 配筋，根据计算所得的桩身弯矩可确定该剖面围护桩的主筋，对下部4.0米范围内钢筋数量减半处理，起到降低工程成本的效果。
4.3 冠梁、环梁及支撑
4.3.1 材料及几何尺寸，冠梁为1000×800（h）mm，环梁为1200×800（h）mm，支撑断面为800×800（h）mm和600×800（h）mm二种，支撑立柱不在支撑范围内时须加掖或加挑梁；各构件的混凝土等级均为C30，并添加适量膨胀剂。
4.3.2 配筋方面，考虑环梁除主要受自重作用产生的弯矩外，同时还承受支撑传递的水平力作用产生的弯矩（较小），所以配筋计算时两种情况综合考虑。
4.4 支撑立柱桩及钢格构柱
支撑立柱桩采用C25钻孔灌注桩，有效桩长为25.0m。钢格构柱上部嵌入支撑500mm，钢构架要求伸入立柱撑桩2.0m；施工时应采取有效措施防止机械设备对钢构架的碰撞，钢构架穿越底板处施工底板时应加止水片，钢构架采用四根125×10的角钢和100×8的缀条焊接，角钢型号为Q235。
5.施工
施工单位根据施工现场的实际情况编制基坑支护施工和土方开挖的专项施工方案，按建设部【2009】87号文件要求组织专家论证后，提交建设、监理和设计单位审核同意后方可开挖。并对施工作业班组、操作人员进行安全技术交底，严格按照规范要求规定执行，并结合后浇带的位置及时进行传力带的施工，减少土体、基坑支护的变形。
5.1 内支撑围护结构施工流程和土方开挖要求
5.1.1 围护护结构施工流程：①平整场地，定位放样；②施工围护桩，砌筑排水沟；③逐步卸土方至支撑、压顶梁底标高，浇筑压顶梁，支撑；④待支撑和压顶梁强度达到设计强度的90%后，土方开挖至地下室底板底，及时浇筑混凝土垫层，支模扎筋浇筑地下室底板，在底板与围护结构之间浇筑C15混凝土传力带进行换撑作业；⑤待传力带混凝土强度达到80%以上时拆除支撑，施工地下室墙体及地下一层顶板。 5.1.2 土方开挖施工工艺和流程，①土方大面积退挖土时，退挖到最后一层土原则上先挖基坑中央部分，后挖四周部分，边挖边做垫层，基坑挖土方法采用“五边”法，即边挖土、边凿去工程桩上部多余桩长，边铺片石基层，边浇混凝土垫层，边砌地梁和承台砖胎膜。②机械开挖至板底标高后，承台采用人工挖土，加速施工承台和底板、传力带。③针对本基坑工程采用的立柱支撑，应加强保护，等传力带进入工作，支撑体系拆除后，方可拆除。④同时应加强基坑的位移、沉降的监测。
5.2 基坑排水
5.2.1 在基坑周边设置排水沟排除生活污水及地表积水。
5.2.2 在坑底设置集水井随时将大气降水和坑壁渗水排出坑外，正常情况下严禁坑底长时间积水，从而导致土体强度降低。
5.3 施工中应注意的几个问题
5.3.1 基坑内土方开挖应与支护设计施工结合，考虑支护桩的强度达到设计要求的施工顺序进行流水作业，并严格按照相关规范执行。
5.3.2 基坑周边施工荷载按15kpa考虑，基坑周边6米范围内严禁超载，支撑上施工荷载按5KPa考虑，严禁超载，挖土机不得直接在支撑上行走，应先在支撑两侧填土高出支撑顶面，在其上铺设路基板，方可在上面通行机械车辆。
5.3.3 挖土次序严格遵循大基坑，小开挖的原则.支护桩边应留置三角土，基坑底标高以上200-300mm留作保护层，钢筋混凝土水平对撑两侧土方开挖应对称施工，其高差应严格控制。
5.3.4 围护结构不允许做塔吊基础之用，塔吊基础施工单位另行设计，施工单位对运土路线及混凝土泵车停放位置的围护结构作相应加强意见并提交设计认可。
6.质量检测与监测
6.1 质量检测
6.1.1 钻孔灌注桩的质量检测采用低应变动测法，检测数量不应少于总桩数的20%。
6.1.2 水泥搅拌桩应达到60D龄期的单轴抗压强度qu不低于1.0MPa。
6.2 监测
6.2.1 监测内容包括坑外土体水平位移、沉降监测、深层土体水平位移监测（测斜）、围护桩顶水平位移监测点、基坑周边民房沉降监测、支撑构件轴力监测。
6.2.2 监测频率，在基坑开挖期间每天监测1-2次，变形较大时每天测2-3次，观测的周期或频率根据变形速率、不同施工阶段和工程地质条件等因素综合确定。
6.2.3 监测的报警值，主要有测斜（深层土体水平位移），坑外土体沉降及水平位移，围护桩顶水平位移和支撑桩沉降等方面。
6.2.4 监测由建设单位委托有相应资质的第三方进行监测，并根据《建筑基坑监测规范》GB50497的要求编制监测方案，实施基坑监测。
7.结论及建议
通过严格管理、精心施工，该地下室从开挖到±0.00底板浇铸完成仅用了6个月的时间，在确保安全的前提下，节省了工程造价，尤其是在缩短工期方面取得较大成效，创造了一定经济和社会效益。
经过本工程基坑围护设计方案的优化，我们认为，基坑支护设计应在硲安全可行的前提下，根据施工现场的具体条件，对影响工程成本的围护结构体系、土方开挖、施工进度进行分析，合理的围护体系可以减少土方的开挖和回填量，加快施工进度，实际上降低了整个工程的成本，因此多方案对比时应该将这些支护体系外的成本列入后的经济分析才是真实的意见。另外，通过本次基坑的实践，有以下几方面的体会，值得在以后的工作中进行改进、完善。
7.1 被动区采用水泥搅拌桩支墩，可以采用中空的格栅状型式，降低成本；
7.2 对基坑中部坑中坑距离坑壁较近的，应支护设计时应进行联合验算；距离较远时，单独计算，可采用水泥搅拌桩作为重力坝、钢板桩等多种支护型式；
7.3 可以根据施工后浇带的位置，对土方开挖及拆撑顺序在设计施工图中提出意见，供施工单位参考执行；
7.4 不同位置支撑立柱桩的桩长和配筋根据支撑构件受力的不同应有所区别；
7.5根据土层情况，在粘质粉土，可以用降低地下水的方法，来改善施工环境和条件。