高层建筑基坑支护工程结构设计与施工

　摘　要：本文结合工程实例和工程地质情况，详细介绍了建筑基坑工程支护施工方案的比选和基坑支护工程设计，并在施工技术方案分析的基础上，对其SMW工法连续墙及整个基坑施工技术进行了详细阐述，对施工监测进行了评价。

　　关键词：基坑支护；SMW工法连续墙；施工技术；监测

　　1　工程概况

　　湖南长沙市某建筑工程总用地面积约为m2，总建筑面积约m2，工程主楼高为19层，群楼3～4层，设1层地下室。本工程基坑较深，大范围挖深为6.85m，局部电梯井坑部位深度8.45m。地下室平面呈矩形布置，周长327m，如图1所示。

　　根据该工程地块地质勘察报告，对基坑开挖范围为较厚的淤泥质黏土。各土层作为基坑支护设计的主要物理学性质指标如表1。根据地区经验，对表中C、φ值作了调整。

　　2 基坑支护方案的选择

　　根据本工程上述特点，结合基坑周边的环境和相同基坑开挖工程的实践经验，我们在设计方案中考虑几种方案：

　　2．1　采用复合土钉墙支护的围护方案。这是比较经济的方案，但是本工程现场地面2m以下为厚层淤泥黏土，且本工程挖深度(6.85m)相对较深，所以周边环境采用该方案的围护必须比常规的要加强。复合土钉墙的方案并不能有效地控制土体位移，且土钉淤泥质土中的效果不明显。故设计不考虑该方案。

　　2．2　采用钻孔桩支护加内支撑和水泥搅拌桩止水方案比较适合地下室开挖，但该方案较常规工程量偏大，故先不考虑该方案。

　　2．3　采用SMW工法的围护方案，有以下特点：①能同时挡土和止水，占用施工场地小：②施工速度较快：③无振动、无噪声、无泥浆污染；④型钢可拔出回收再用。

　　为此，我们对方案①和方案③均进行设计计算，对综合经济、工期与社会效益做了对比，发现该工程采用SMW工法较之钻孔排桩方法节约25％的造价，符合国家倡导的节能、环保要求，具有较好的社会效益和经济效益，因此我们选用SMW工法的围护方案。

　　3 SMW工法连续墙的工作原理和基坑支护设计

　　本基坑支护设计主要采用了SMW工法连续墙与型钢立柱加钢管支撑的结构形式。SMW(Soi，Mixing Wall的缩写)工法是以水泥土搅拌桩体作为基坑围护的一种施工方法，该法通过特殊的多轴深层搅拌机在施工现场按设计深度将土体切散，同时从其钻头前端将水泥浆强化剂注入土体，并使之与原位土体反复混合搅拌，然后在水泥土未硬化之前插入H型钢或钢板桩作为应力加强材料，直至水泥土硬结。在施工平面上，桩与桩之间重叠搭接，在地下形成一个抗渗性好、刚度大，同时又由于H型钢的强度，能承受较大水平土压力的地下壁体。在地下结构施工结束后拔出H型钢回收再利用。这种结构由于经济合理地利用了深层搅拌桩和H型钢的优点，同时拔出回收H型钢又可带来巨大的效益，所以具有构造简单、止水性能好、工期短、造价低、环境污染小等优点。

　　该基坑工程支撑面标高为-0.300m。自然地面标高为-0.500m。自然地面至支护钢管支撐梁顶面的深度2.500m，支护立桩桩采用桩径700钻孔灌注桩(图2)。四周压顶梁均采用现浇钢筋混凝土结构900×500，强度等级为C25。钢管支撑截面ZC1为φ630钢管，壁厚10mm；ZC2为φ426钢管，壁厚9mm；水平ZC3为φ377钢管，壁厚7mm。

　　4 基坑施了方案的技术分析

　　4．1　本工程基坑支护设计方案中考虑按后浇带进行了分段施工，由西向东分为1～8轴、8～16轴、16～22轴三个施工段，出土由东侧坡进行；3.500m以上土方开挖，先开挖掉有支撑梁部的土方，再进行混凝土压顶梁和钢管支撑梁施工。①分段、分层开挖土方至四周压顶梁底标高-3.500m处，作好60厚C15混凝土护坡。②按照压顶梁位置进行模板、钢筋施工，浇筑压顶梁混凝土。③当压顶梁混凝土达到设计要求的80％，进行下道工序施工。④钢管支撑梁施工后挖除支撑梁下土方。

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