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摘要：本文介绍天津市泰安道四号院深基坑工程的支护结构设计，并说明如何采用合理的支护型式，克服基坑形状不规整、开挖面积大、深度深，土质条件差，周边环境要求严格等困难。在确保安全、经济、合理的前提下，尽可能做到与施工方配合、方便主体施工、满足主体结构施工要求。
关键词：深基坑；基坑支护；钻孔灌注桩；三轴搅拌桩；环梁支撑
Abstract: the paper introduces tianjin tai "an-# 3 four of deep excavation supporting structure design and shows how the use of reasonable support type, overcome the foundation pit excavation irregular shape, large area and deep depth, soil condition, the surrounding environment and strict difficulties. That safety, economy, reasonable, under the premise of it as much as possible with the construction of subject construction, and meet, convenient main structure construction requirements.
Keywords: deep foundation pit; Foundation pit supporting; Bored piles; Three axis mixing pile; Ring beam supporting
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
作者简介：杨继位(1981– )，男，天津市人，硕士，现任天津市建筑设计院助理工程师，从事地基处理与基坑支护设计。邮箱：jiweiyang1981@163.com。
引言
城市建设的发展,带动地下空间的发展, 近年来，根据经济建设和城市发展规划的要求，各类用途的地下空间已在天津得到开发利用,地下工程建设项目的数量和规模也迅速增大,如高层建筑物地下室基坑、大型管道的深沟槽、地铁隧道及地铁工程中的车站深基坑等。這些地下空间的建设,多采用费用低廉,施工方便的明挖法,由此而产生了大量深基坑工程,其规模和深度不断加大。为了尽量地扩大地块使用面积、满足更多的功能性需求，常常需要在拟建的建筑群下设置单层或多层、贯通的地下室作为人防和地下停车场使用，并且，地下室往往外扩到用地界线的边缘。因此，我市基坑工程越来越多的呈现如下特点：形状不规整、开挖面积大、深度大、用地条件紧张。
天津地处东部沿海地区，为第四纪冲积－海积平原，属软土地区，土质条件较差。加之拟建建筑往往毗邻交通要道或既有建筑，这使得深基础坑支护技术成为一个必须慎重对待和深入研究的课题。
1工程概况
天津天泰置业发展有限公司开发建设的泰安道四号院项目，占地面积1.80公顷，新建建筑面积5.5万平方米，该项目地上2～9层，地下整体带2层地下室，该工程基坑深度为11.6m。拟建物位于解放北路西侧，太原道南侧，大沽北路东侧。北侧的地下室外墙距离该侧用地红线约为3.5m；西侧的地下室外墙距离该侧用地红线最近处为7.2m；南侧的地下室外墙距离该侧用地红线最近处约为5.6m，东侧北半部分的地下室外墙距离该侧用地红线最近处约为2.8m；东侧中部临近既有建筑物戈登堂，该处地下室外墙距离用地红线最近处为4.0m；东侧南半部分的地下室外墙距离该侧用地红线最近处约为6.2m。如图1所示。
图1 总平面图
根据岩土工程勘察报告提供情况，场地潜水含水层埋深0~15.0m，底板为⑦、⑧1、⑨1粉质粘土层，地下水稳定水位埋深1.3~2.0m。埋深约23.5~32.0m左右的⑨2粉砂层为承压含水层，承压水头埋深为6.8m。
2基坑支护设计
本基坑深度达到11.6m，临近解放北路与大沽北路等繁华路段，地下室外墙距离解放北路侧用地红线最近处仅2.8m，且东侧临近既有建筑物－戈登堂，对基坑变形比较敏感。考虑到本基坑面积较大，内支撑系统所占工程量的比例较大，而建设单位又有尽可能缩短工期的要求。综合考虑基坑深度、平面形状、土质情况、主体建筑结构特点、周边环境条件以及建设单位对工期的要求等，本方案采用连排钻孔灌注桩+单排三轴搅拌桩止水帷幕+单层钢砼环梁水平支撑系统的支护方案。
2.1围护结构
连排钢砼灌注桩选用φ1000@1200mm，有效桩长24.0m。
针对承压含水层的埋深和水头高度进行计算，承压水水位高度按下式控制[2]：
（H为承压含水层顶板至开挖坑底的土层厚度，γs为土的容重，h为承压水头高度，γw为水的重度，Fs取1.1）承压含水层埋深为23.5~32.0m，坑底以下11.9m存在承压含水层，其坑底抗突涌稳定安全系数为：238/167=1.425>1.1，满足规范要求。止水帷幕无须将该承压水层隔断，仅需满足抗渗流稳定要求。因此深层搅拌桩桩端位于地表18m以下的渗透性为“不透水”的⑧1粉质粘土层。由于在坑底附近存在较为深厚的弱透水及微透水层，而搅拌桩深度超过普通双轴搅拌桩施工机械所能确保的止水深度。为了确保周边既有建筑物和道路的安全，止水帷幕选用大功率三轴深层搅拌机械施工的φ850@600mm搅拌桩单排帷幕。
基坑东侧中部距离既有建筑物最近处为4.8m，既有建筑物为两层结构，计算时考虑附加荷载30kPa、附近地面禁止堆载。为确保建筑物安全，经计算连排钢砼灌注桩选用φ1100@1300mm，有效桩长24.0m，灌注桩的坑下嵌固深度为13.9m。
2.2内支撑形式
拟建物一面毗邻既有建筑物，三面临路，须保护的地下管线较多，这就要求地表沉降和围护结构水平变位须严格控制。由于基坑深度较大，采用单层水平支撑系统往往会使得支护桩变形和弯矩过大。为此，除了增大支护桩的桩径以减小变形外，还须合理确定支撑系统的垂直标高位置，以尽量降低支护桩的弯矩，降低其含钢量。此外，还须考虑在架设支撑之前的第一步基坑开挖深度不宜过大，以便确保周边建筑物和道路的安全，并且还要方便主体结构的施工。综合以上因素的考虑，第一步基坑开挖深度定为4.1m，与地下二层顶板上皮标高相距1.0m，不会对支撑系统下主体结构的甩筋带来不便。
基坑平面形状比较规整，采用两个环梁作为主要受力系统分别与腰梁相切，两环梁之间采用一个桁架式对撑限制基坑最薄弱位置的变形。环梁直径约为85.0m，可以为土方开挖及地下室主体结构施工提供较为开敞的工作面。环梁周边采用辐射撑、角撑等构件与腰梁连接。该水平支撑体系受力明确，对控制基坑变形较为有利，并且能够充分发挥环形混凝土结构抗压性能优越的材料特性，从而使支撑系统经济、合理、简
洁。
2.3基坑降排水
本基坑采用一道封闭止水帷幕，坑内降排水的方案。
（1）基坑内设大口井降水，该井需提前做成并进行20天以上的降水过程才可进行基坑开挖工作。
（2）基坑开挖至坑底时沿基坑周边作等粒径碎石盲沟，盲沟要求：随挖随填，形成宽300mm深400mm与降水井相连组成降排水系统。
（3）基坑内设降水井，采用φ500mm无砂水泥管，外围多层土工布及等粒径碎石，其透水直径不小于800mm，井深17m，控制降深不小于16m。
（4）基坑周围设观测井，井深为14m，成井要求同降水井，井口高出地面0.5m并加活盖以防堵塞（井口一节为水泥管）。
3基坑监测
为保证基坑实施的顺利进行及相邻道路的安全, 在基坑开挖的各步措施中必须进行现场监测。
（1）应对灌注桩和的倾斜及桩顶帽梁的水平位移进行监测；
（2）应对支撑系统的水平变形、挠度、内力进行监测。
（3）应对周边既有建筑物、道路的沉降进行监测。
（4）应密切关注观测井的水位变化。
（5）应经常观察支撑系统是否出现裂缝。
（6）应注意观测土方开挖对工程桩的影响。
各监测项目的预警值如表2所示：
表2 各监测项目的预警值
4结语
本工程设计克服了基坑形状不规整、开挖面积大、深度大，土质条件差，周边环境要求严格等难点，采用连排灌注桩+搅拌桩止水帷幕+一道钢砼环梁水平支撑系统的方案，有效地控制了基坑和周边环境的变形，确保了基坑工程的安全性和主体结构施工的顺利进行。环梁支撑体系设计充分考虑了基坑的形状和受力特点，环梁与对撑的组合形式为施工单位提供了大面积的开敞空间，大大方便了土方开挖和主体结构的施工。本工程设置一道水平支撑系统，在安全、经济的同时，为施工单位节省了大量的施工周期，使得工程顺利竣工。
参考文献：
[1] 刘国彬，侯学渊，黄院雄. 基坑工程发展的现状与趋势[J]. 地下空间. 1998. (18)
[2] 刘建航，侯学渊. 基坑工程手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1997
[3] 中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程JGJ120-99》. 北京：中国建筑工业出版社，1999.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：深基坑；基坑支护；钻孔灌注桩；三轴搅拌桩；环梁支撑
Abstract: the paper introduces tianjin tai "an-# 3 four of deep excavation supporting structure design and shows how the use of reasonable support type, overcome the foundation pit excavation irregular shape, large area and deep depth, soil condition, the surrounding environment and strict difficulties. That safety, economy, reasonable, under the premise of it as much as possible with the construction of subject construction, and meet, convenient main structure construction requirements.
Keywords: deep foundation pit; Foundation pit supporting; Bored piles; Three axis mixing pile; Ring beam supporting
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
作者简介：杨继位(1981– )，男，天津市人，硕士，现任天津市建筑设计院助理工程师，从事地基处理与基坑支护设计。邮箱：jiweiyang1981@163.com。
引言
城市建设的发展,带动地下空间的发展, 近年来，根据经济建设和城市发展规划的要求，各类用途的地下空间已在天津得到开发利用,地下工程建设项目的数量和规模也迅速增大,如高层建筑物地下室基坑、大型管道的深沟槽、地铁隧道及地铁工程中的车站深基坑等。這些地下空间的建设,多采用费用低廉,施工方便的明挖法,由此而产生了大量深基坑工程,其规模和深度不断加大。为了尽量地扩大地块使用面积、满足更多的功能性需求，常常需要在拟建的建筑群下设置单层或多层、贯通的地下室作为人防和地下停车场使用，并且，地下室往往外扩到用地界线的边缘。因此，我市基坑工程越来越多的呈现如下特点：形状不规整、开挖面积大、深度大、用地条件紧张。
天津地处东部沿海地区，为第四纪冲积－海积平原，属软土地区，土质条件较差。加之拟建建筑往往毗邻交通要道或既有建筑，这使得深基础坑支护技术成为一个必须慎重对待和深入研究的课题。
1工程概况
天津天泰置业发展有限公司开发建设的泰安道四号院项目，占地面积1.80公顷，新建建筑面积5.5万平方米，该项目地上2～9层，地下整体带2层地下室，该工程基坑深度为11.6m。拟建物位于解放北路西侧，太原道南侧，大沽北路东侧。北侧的地下室外墙距离该侧用地红线约为3.5m；西侧的地下室外墙距离该侧用地红线最近处为7.2m；南侧的地下室外墙距离该侧用地红线最近处约为5.6m，东侧北半部分的地下室外墙距离该侧用地红线最近处约为2.8m；东侧中部临近既有建筑物戈登堂，该处地下室外墙距离用地红线最近处为4.0m；东侧南半部分的地下室外墙距离该侧用地红线最近处约为6.2m。如图1所示。
图1 总平面图
根据岩土工程勘察报告提供情况，场地潜水含水层埋深0~15.0m，底板为⑦、⑧1、⑨1粉质粘土层，地下水稳定水位埋深1.3~2.0m。埋深约23.5~32.0m左右的⑨2粉砂层为承压含水层，承压水头埋深为6.8m。
2基坑支护设计
本基坑深度达到11.6m，临近解放北路与大沽北路等繁华路段，地下室外墙距离解放北路侧用地红线最近处仅2.8m，且东侧临近既有建筑物－戈登堂，对基坑变形比较敏感。考虑到本基坑面积较大，内支撑系统所占工程量的比例较大，而建设单位又有尽可能缩短工期的要求。综合考虑基坑深度、平面形状、土质情况、主体建筑结构特点、周边环境条件以及建设单位对工期的要求等，本方案采用连排钻孔灌注桩+单排三轴搅拌桩止水帷幕+单层钢砼环梁水平支撑系统的支护方案。
2.1围护结构
连排钢砼灌注桩选用φ1000@1200mm，有效桩长24.0m。
针对承压含水层的埋深和水头高度进行计算，承压水水位高度按下式控制[2]：
（H为承压含水层顶板至开挖坑底的土层厚度，γs为土的容重，h为承压水头高度，γw为水的重度，Fs取1.1）承压含水层埋深为23.5~32.0m，坑底以下11.9m存在承压含水层，其坑底抗突涌稳定安全系数为：238/167=1.425>1.1，满足规范要求。止水帷幕无须将该承压水层隔断，仅需满足抗渗流稳定要求。因此深层搅拌桩桩端位于地表18m以下的渗透性为“不透水”的⑧1粉质粘土层。由于在坑底附近存在较为深厚的弱透水及微透水层，而搅拌桩深度超过普通双轴搅拌桩施工机械所能确保的止水深度。为了确保周边既有建筑物和道路的安全，止水帷幕选用大功率三轴深层搅拌机械施工的φ850@600mm搅拌桩单排帷幕。
基坑东侧中部距离既有建筑物最近处为4.8m，既有建筑物为两层结构，计算时考虑附加荷载30kPa、附近地面禁止堆载。为确保建筑物安全，经计算连排钢砼灌注桩选用φ1100@1300mm，有效桩长24.0m，灌注桩的坑下嵌固深度为13.9m。
2.2内支撑形式
拟建物一面毗邻既有建筑物，三面临路，须保护的地下管线较多，这就要求地表沉降和围护结构水平变位须严格控制。由于基坑深度较大，采用单层水平支撑系统往往会使得支护桩变形和弯矩过大。为此，除了增大支护桩的桩径以减小变形外，还须合理确定支撑系统的垂直标高位置，以尽量降低支护桩的弯矩，降低其含钢量。此外，还须考虑在架设支撑之前的第一步基坑开挖深度不宜过大，以便确保周边建筑物和道路的安全，并且还要方便主体结构的施工。综合以上因素的考虑，第一步基坑开挖深度定为4.1m，与地下二层顶板上皮标高相距1.0m，不会对支撑系统下主体结构的甩筋带来不便。
基坑平面形状比较规整，采用两个环梁作为主要受力系统分别与腰梁相切，两环梁之间采用一个桁架式对撑限制基坑最薄弱位置的变形。环梁直径约为85.0m，可以为土方开挖及地下室主体结构施工提供较为开敞的工作面。环梁周边采用辐射撑、角撑等构件与腰梁连接。该水平支撑体系受力明确，对控制基坑变形较为有利，并且能够充分发挥环形混凝土结构抗压性能优越的材料特性，从而使支撑系统经济、合理、简
洁。
2.3基坑降排水
本基坑采用一道封闭止水帷幕，坑内降排水的方案。
（1）基坑内设大口井降水，该井需提前做成并进行20天以上的降水过程才可进行基坑开挖工作。
（2）基坑开挖至坑底时沿基坑周边作等粒径碎石盲沟，盲沟要求：随挖随填，形成宽300mm深400mm与降水井相连组成降排水系统。
（3）基坑内设降水井，采用φ500mm无砂水泥管，外围多层土工布及等粒径碎石，其透水直径不小于800mm，井深17m，控制降深不小于16m。
（4）基坑周围设观测井，井深为14m，成井要求同降水井，井口高出地面0.5m并加活盖以防堵塞（井口一节为水泥管）。
3基坑监测
为保证基坑实施的顺利进行及相邻道路的安全, 在基坑开挖的各步措施中必须进行现场监测。
（1）应对灌注桩和的倾斜及桩顶帽梁的水平位移进行监测；
（2）应对支撑系统的水平变形、挠度、内力进行监测。
（3）应对周边既有建筑物、道路的沉降进行监测。
（4）应密切关注观测井的水位变化。
（5）应经常观察支撑系统是否出现裂缝。
（6）应注意观测土方开挖对工程桩的影响。
各监测项目的预警值如表2所示：
表2 各监测项目的预警值
4结语
本工程设计克服了基坑形状不规整、开挖面积大、深度大，土质条件差，周边环境要求严格等难点，采用连排灌注桩+搅拌桩止水帷幕+一道钢砼环梁水平支撑系统的方案，有效地控制了基坑和周边环境的变形，确保了基坑工程的安全性和主体结构施工的顺利进行。环梁支撑体系设计充分考虑了基坑的形状和受力特点，环梁与对撑的组合形式为施工单位提供了大面积的开敞空间，大大方便了土方开挖和主体结构的施工。本工程设置一道水平支撑系统，在安全、经济的同时，为施工单位节省了大量的施工周期，使得工程顺利竣工。
参考文献：
[1] 刘国彬，侯学渊，黄院雄. 基坑工程发展的现状与趋势[J]. 地下空间. 1998. (18)
[2] 刘建航，侯学渊. 基坑工程手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1997
[3] 中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程JGJ120-99》. 北京：中国建筑工业出版社，1999.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。