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江西建工第一建筑有限责任公司
摘要：随着建筑工程的高速发展，深基坑支护结构日臻完善，出现了许多新的支护结构型式和稳定边坡的方法。本文以实际工程为例对目前我国主要采用的深基坑支护结构作简要论述。
关键词：深基坑：围护结构设计
1、工程概况
拟建工程位于南昌市青山湖北大道西侧，地块被 15 米宽规划道路分为南北两个地块，地块形状不规则，北侧和南侧临宿舍区，西临江纺厂区，场地交通便利，地理位置优越。东距赣江约 1km，场地大部分较为平整，局部位置尚未整平。
拟建场地总用地面积 39728 ㎡，总建筑面积为 111501m2，其中地上建筑面积 87401m2，地下建面积 24100 m2；基础类型拟采用桩基础，局部多层拟采用浅基础；高层区域对差异沉降的敏感度为敏感；拟建场地设计地面整平标高约 22.60m；设计地下室 1 层，地下室埋深约 5.0m。
本次设计的 1～4#楼地下室基坑面积为 6076.3m2，基坑周长为 341.6m，该工程所采用标高均为19. 85 高程，场地自然地面绝对标高取 21.0m。根据有关图纸的结构标高，基坑底板底标高为15.2m（基坑内部承台标高），挖深约为6.0m。
2、工程地质及水文地质
2.1地形地貌 及周边环境
拟建场地位于赣抚冲积平原区，地貌单元为赣江Ⅰ级阶地，场地整体地形较为平坦开阔，场地东西侧被一围墙隔开，场地原为江纺仓库，早年回填有厚度约 5 米的人工堆填土，局部位置存在近期回填土，结构松散，表层混杂少量建筑垃圾、生活垃圾及植物根系。拟建场地高程一般为 20.21～22.14m，平均标高为 21.29m；场地外围青山湖北大道路面高程一般在 20.50m 左右。
2.2岩土层特性
据钻探揭露资料表明，勘探深度范围内，场地岩土层结构由多年人工填土（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）、第三系新余群（Exn）组成。自上而下依次划分为自上而下依次划分为①杂填土、①-1 粉质粘土、①-2 细砂、②-1 淤泥质粉质粘土、②-2 粉质粘土、③-1 中砂、③-2 粗砂、③-3 砾砂、③-4 圆砾、④强风化泥质粉砂岩、⑤-1 中风化泥质粉砂岩、⑤-2 中风化泥岩。
岩土层设计参数建议值一览表
层号 土类名称 层厚（m） 重度3（kN/m ） 浮重度3（kN/m ） 粘聚力（kPa） 内摩擦角（度）
1 杂填土 0.60 18.5 --- 5.00 12.00
2 细砂 4.80 19.6 9.8 0.00 28.00
3 粘性土 3.80 19.4 9.6 37.00 12.00
4 中砂 3.90 20.0 10.2 --- ---
5 粗砂 5.60 20.5 10.7 --- ---
2.3水文地质特征
2.3.1 地下水埋藏条件
根据地下水的埋藏条件、赋存条件，将地下水类型分为三种类型：上层滞水、第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水
2.3.2 抗浮设防水位
勘察期间地下水混合稳定水位埋深一般为 0.60m～1.90m，稳定水位标高为 18.54～20.94 m，平均水位标高约为 20.04m。勘察期间为枯水期（据南昌市水文气象资料，一般 4～7 月份为丰水期，11 月～翌年 2 月为枯水期），丰水期地下水水位会上升。据附近水文站长期观测资料，赣江主流百年一遇洪水位为：24.21m，五十年一遇洪水位为：23.76m，二十年一遇洪水位为：23.25m，近三年雨季最高水位 23.73 m，超警戒水位0.73。根据本区水文气象条件，结合拟建工程特点（场地室外地坪标高约 22.60m），且场地东侧距赣江约 1km，综合建议抗浮设防水位标高取室外地坪标下 0.50m。
3、围护结构设计
3.1围护结构形式简述
根据本工程基坑所处的周边环境、工程地质水文地质条件及基坑深度，经技术经济综合比较、计算分析和工程类比，基坑采用型钢三轴水泥搅拌桩支护，桩顶设置冠梁，开挖过程中在型钢水泥土搅拌桩墙中间位置设置 1～2 道锚杆支撑。
型钢水泥土搅拌墙规格技术参数表
三轴水泥土搅拌桩孔径/中心孔距（mm） 常用内插型钢计算参数 惯性矩Ix（cm4/m）
规格 面积A（cm2） 理论重量G（kg/m） 惯性矩IX（cm4/m） 面积矩SX（cm3/m） 截面模WX量（cm3） 密插型IX/b 插一跳一型IX/2b
650/450 H500*300*11*18 159.2 125 67916 1550 2783 150924 75462
3.2设计计算原则及主要结果
3.2.1设计原则及技术标准
1）基坑围护结构采用以分项系数表示的极限状态设计法设计。
2）围护结构按永久结构设计，考虑其承载能力及变形能力及变形对基坑安全和周边环境的影响（当围护结构作为抗浮等长期构件时，应考虑其耐久性，并按承载能力和正常使用极限状态进行抗浮设计）。
3）围护结构侧壁安全等级：开挖深度>8m 时为一级，在验算结构强度时，应考虑结构构件重要性系数 1.1；开挖深度≤8m 且≥5m 时为二级，在验算结构强度时，应考虑结构构件重要性系数 1.0；开挖深度<5m 时为三级，在验算结构强度时，应考虑结构构件重要性系数 0.9；
4）围护结构一般按强度设计，不进行裂缝验算；当结构作为抗浮构件时，应验算裂缝宽度。结构构件截面计算正常使用极限状态验算的最大裂缝宽度不大于 0.2 mm。 5）基坑周边超载通常考虑 15Kpa，基坑周边 10m 范围内，不允许弃土、堆积材料及大型机械设备。
6）本基坑采用坑内降水，施工期间控制地下水位位于基底 1m 以下。
7）围护结构在施工期间承担全部土压力（按水土合算（部分分算））。作为永久构件的一部分，围护结构在使用期间与结构内部构件共同承担外部荷载。
3.2.2工程材料
1）钢筋：采用HRB335及HRB400钢筋，材质分别符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》及《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》的要求；H型钢采用H500×300×11×18型，满足《热轧H型钢和部分T型钢》GB/T 11263的要求，并具有符合国家标准的出厂证明书；
2） 焊条：焊接钢筋时采用 E50 焊条，焊接熔敷金属的化学成分和力学性能应符合国家现行标准的规定；
3.2.3荷载取值和组合
永久荷载
（1）结构自重：水泥土桩自重按 22kN/m3 计。
（ 2 ）覆土重：竖向土压力按计算截面以上全部土柱重量考虑，覆土容重按20kN/m3。
（3）水土侧压力：水平土压力按朗金公式，施工阶段为水土合算（部分分算）的主动土压力，使用阶段为水土合算的静止土压力。
（4）水浮力：地下水位按地面考虑，计算其浮力的大小。
可变荷载
（1）施工荷载：一般的施工荷载按 5Kpa 计。
（2）地面超载：地面超载引起的基坑侧向土压力，在标准段按 20KPa 计；基坑侧壁施工堆载不得超过以上数值。
荷载效应组合：荷载分项系数 1.2。3.2.4围护结构设计
（1）结构内力和变形计算，宜采用竖向弹性地基的基床系数法计算。
（2）计算时应考虑支撑点的位移、施工工况及支撑刚度对结构的内力与变形的影响，按“先变形、后支撑”的原则进行结构分析。
（3）土体的弹性抗力应根据地基土的性质、地基加固方式、基坑分步限时开挖和支撑的施工参数，按以往类同的基坑变形的实测结果合理选取适当的水平和竖向基床系数进行计算。
（4）基坑稳定验算内容包括：
1） 基坑底部土体的抗隆起稳定性（按安全系数形式验算以最下一道支撑点为圆心的圆弧滑动公式计算、按承载能力极限状态验算基坑开挖后坑内地基土抗隆起稳定性）；
2）抗渗流（管涌）稳定性验算；
3）围护结构的抗倾覆稳定性验算（绕最下一道支撑点）；
4）围护结构和地基的整体抗滑动稳定性验算。
5）围护结构的配筋由其内力包络图按相应规范进行配筋计算。
3.2.5主要计算结果
1）基坑底部土体的抗隆起稳定性在本次基坑围护结构计算中，各算点基坑底抗隆起安全系数满足要求。
2）抗渗流（管涌）稳定性验算按照启明星程序推荐的临界水力坡降法满足基坑抗渗稳定的要求。
3）墙底抗隆起稳定性分别采用 Terzaghi 和 Prandt 计算方法，得到各算点的墙底抗隆起安全系数均满足规范要求。
4）基坑整体稳定性验算
摘要：随着建筑工程的高速发展，深基坑支护结构日臻完善，出现了许多新的支护结构型式和稳定边坡的方法。本文以实际工程为例对目前我国主要采用的深基坑支护结构作简要论述。
关键词：深基坑：围护结构设计
1、工程概况
拟建工程位于南昌市青山湖北大道西侧，地块被 15 米宽规划道路分为南北两个地块，地块形状不规则，北侧和南侧临宿舍区，西临江纺厂区，场地交通便利，地理位置优越。东距赣江约 1km，场地大部分较为平整，局部位置尚未整平。
拟建场地总用地面积 39728 ㎡，总建筑面积为 111501m2，其中地上建筑面积 87401m2，地下建面积 24100 m2；基础类型拟采用桩基础，局部多层拟采用浅基础；高层区域对差异沉降的敏感度为敏感；拟建场地设计地面整平标高约 22.60m；设计地下室 1 层，地下室埋深约 5.0m。
本次设计的 1～4#楼地下室基坑面积为 6076.3m2，基坑周长为 341.6m，该工程所采用标高均为19. 85 高程，场地自然地面绝对标高取 21.0m。根据有关图纸的结构标高，基坑底板底标高为15.2m（基坑内部承台标高），挖深约为6.0m。
2、工程地质及水文地质
2.1地形地貌 及周边环境
拟建场地位于赣抚冲积平原区，地貌单元为赣江Ⅰ级阶地，场地整体地形较为平坦开阔，场地东西侧被一围墙隔开，场地原为江纺仓库，早年回填有厚度约 5 米的人工堆填土，局部位置存在近期回填土，结构松散，表层混杂少量建筑垃圾、生活垃圾及植物根系。拟建场地高程一般为 20.21～22.14m，平均标高为 21.29m；场地外围青山湖北大道路面高程一般在 20.50m 左右。
2.2岩土层特性
据钻探揭露资料表明，勘探深度范围内，场地岩土层结构由多年人工填土（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）、第三系新余群（Exn）组成。自上而下依次划分为自上而下依次划分为①杂填土、①-1 粉质粘土、①-2 细砂、②-1 淤泥质粉质粘土、②-2 粉质粘土、③-1 中砂、③-2 粗砂、③-3 砾砂、③-4 圆砾、④强风化泥质粉砂岩、⑤-1 中风化泥质粉砂岩、⑤-2 中风化泥岩。
岩土层设计参数建议值一览表
层号 土类名称 层厚（m） 重度3（kN/m ） 浮重度3（kN/m ） 粘聚力（kPa） 内摩擦角（度）
1 杂填土 0.60 18.5 --- 5.00 12.00
2 细砂 4.80 19.6 9.8 0.00 28.00
3 粘性土 3.80 19.4 9.6 37.00 12.00
4 中砂 3.90 20.0 10.2 --- ---
5 粗砂 5.60 20.5 10.7 --- ---
2.3水文地质特征
2.3.1 地下水埋藏条件
根据地下水的埋藏条件、赋存条件，将地下水类型分为三种类型：上层滞水、第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水
2.3.2 抗浮设防水位
勘察期间地下水混合稳定水位埋深一般为 0.60m～1.90m，稳定水位标高为 18.54～20.94 m，平均水位标高约为 20.04m。勘察期间为枯水期（据南昌市水文气象资料，一般 4～7 月份为丰水期，11 月～翌年 2 月为枯水期），丰水期地下水水位会上升。据附近水文站长期观测资料，赣江主流百年一遇洪水位为：24.21m，五十年一遇洪水位为：23.76m，二十年一遇洪水位为：23.25m，近三年雨季最高水位 23.73 m，超警戒水位0.73。根据本区水文气象条件，结合拟建工程特点（场地室外地坪标高约 22.60m），且场地东侧距赣江约 1km，综合建议抗浮设防水位标高取室外地坪标下 0.50m。
3、围护结构设计
3.1围护结构形式简述
根据本工程基坑所处的周边环境、工程地质水文地质条件及基坑深度，经技术经济综合比较、计算分析和工程类比，基坑采用型钢三轴水泥搅拌桩支护，桩顶设置冠梁，开挖过程中在型钢水泥土搅拌桩墙中间位置设置 1～2 道锚杆支撑。
型钢水泥土搅拌墙规格技术参数表
三轴水泥土搅拌桩孔径/中心孔距（mm） 常用内插型钢计算参数 惯性矩Ix（cm4/m）
规格 面积A（cm2） 理论重量G（kg/m） 惯性矩IX（cm4/m） 面积矩SX（cm3/m） 截面模WX量（cm3） 密插型IX/b 插一跳一型IX/2b
650/450 H500*300*11*18 159.2 125 67916 1550 2783 150924 75462
3.2设计计算原则及主要结果
3.2.1设计原则及技术标准
1）基坑围护结构采用以分项系数表示的极限状态设计法设计。
2）围护结构按永久结构设计，考虑其承载能力及变形能力及变形对基坑安全和周边环境的影响（当围护结构作为抗浮等长期构件时，应考虑其耐久性，并按承载能力和正常使用极限状态进行抗浮设计）。
3）围护结构侧壁安全等级：开挖深度>8m 时为一级，在验算结构强度时，应考虑结构构件重要性系数 1.1；开挖深度≤8m 且≥5m 时为二级，在验算结构强度时，应考虑结构构件重要性系数 1.0；开挖深度<5m 时为三级，在验算结构强度时，应考虑结构构件重要性系数 0.9；
4）围护结构一般按强度设计，不进行裂缝验算；当结构作为抗浮构件时，应验算裂缝宽度。结构构件截面计算正常使用极限状态验算的最大裂缝宽度不大于 0.2 mm。 5）基坑周边超载通常考虑 15Kpa，基坑周边 10m 范围内，不允许弃土、堆积材料及大型机械设备。
6）本基坑采用坑内降水，施工期间控制地下水位位于基底 1m 以下。
7）围护结构在施工期间承担全部土压力（按水土合算（部分分算））。作为永久构件的一部分，围护结构在使用期间与结构内部构件共同承担外部荷载。
3.2.2工程材料
1）钢筋：采用HRB335及HRB400钢筋，材质分别符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》及《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》的要求；H型钢采用H500×300×11×18型，满足《热轧H型钢和部分T型钢》GB/T 11263的要求，并具有符合国家标准的出厂证明书；
2） 焊条：焊接钢筋时采用 E50 焊条，焊接熔敷金属的化学成分和力学性能应符合国家现行标准的规定；
3.2.3荷载取值和组合
永久荷载
（1）结构自重：水泥土桩自重按 22kN/m3 计。
（ 2 ）覆土重：竖向土压力按计算截面以上全部土柱重量考虑，覆土容重按20kN/m3。
（3）水土侧压力：水平土压力按朗金公式，施工阶段为水土合算（部分分算）的主动土压力，使用阶段为水土合算的静止土压力。
（4）水浮力：地下水位按地面考虑，计算其浮力的大小。
可变荷载
（1）施工荷载：一般的施工荷载按 5Kpa 计。
（2）地面超载：地面超载引起的基坑侧向土压力，在标准段按 20KPa 计；基坑侧壁施工堆载不得超过以上数值。
荷载效应组合：荷载分项系数 1.2。3.2.4围护结构设计
（1）结构内力和变形计算，宜采用竖向弹性地基的基床系数法计算。
（2）计算时应考虑支撑点的位移、施工工况及支撑刚度对结构的内力与变形的影响，按“先变形、后支撑”的原则进行结构分析。
（3）土体的弹性抗力应根据地基土的性质、地基加固方式、基坑分步限时开挖和支撑的施工参数，按以往类同的基坑变形的实测结果合理选取适当的水平和竖向基床系数进行计算。
（4）基坑稳定验算内容包括：
1） 基坑底部土体的抗隆起稳定性（按安全系数形式验算以最下一道支撑点为圆心的圆弧滑动公式计算、按承载能力极限状态验算基坑开挖后坑内地基土抗隆起稳定性）；
2）抗渗流（管涌）稳定性验算；
3）围护结构的抗倾覆稳定性验算（绕最下一道支撑点）；
4）围护结构和地基的整体抗滑动稳定性验算。
5）围护结构的配筋由其内力包络图按相应规范进行配筋计算。
3.2.5主要计算结果
1）基坑底部土体的抗隆起稳定性在本次基坑围护结构计算中，各算点基坑底抗隆起安全系数满足要求。
2）抗渗流（管涌）稳定性验算按照启明星程序推荐的临界水力坡降法满足基坑抗渗稳定的要求。
3）墙底抗隆起稳定性分别采用 Terzaghi 和 Prandt 计算方法，得到各算点的墙底抗隆起安全系数均满足规范要求。
4）基坑整体稳定性验算