建筑基坑支护结构设计与施工分析

建筑基坑支护结构设计与施工分析

罗欢明  刘丹  梅雨凡

中建五局（赣州）工程建设有限公司  赣州   341000

摘要：建筑基坑支护结构的设计与施工是确保建筑工程地下部分顺利开展的关键。本文阐述了支护结构设计原则，包括安全性、适用性等。分析了基于周边环境、地质条件、基坑深度与规模的设计要点。同时探讨了钻孔灌注桩、地下连续墙、土钉墙等施工环节的关键技术。旨在强调合理的设计与规范施工对保障基坑稳定、周边环境安全以及整个建筑工程质量的重要意义。

关键词：建筑基坑支护；结构设计；施工分析

引言

随着城市建设的不断发展，建筑工程逐渐向密集化发展，基坑工程周边环境日益复杂。在这样的背景下，基坑支护结构的设计与施工面临着诸多挑战。合理的基坑支护结构设计与科学的施工是确保基坑自身稳定、保护周边环境安全的关键。

1.基坑支护结构设计原则

1.1安全性原则

在基坑开挖与使用期间，必须确保整个支护结构体系的安全稳定。对于本工程而言，场地周边环境复杂，东侧、北侧的多层居民楼以及西侧的唯一进出场道路和地下管线等都不容许受到破坏。支护结构要能承受土压力、水压力以及其他可能的荷载，防止出现边坡失稳、支护结构变形过大甚至坍塌等情况。通过精确的计算分析，合理确定支护结构的类型、尺寸、材料等，保障周边建筑物、道路和人员的安全，避免因基坑工程事故造成不可挽回的损失。

1.2适用性原则

适用性原则要求基坑支护结构能很好地满足工程的实际需求。在本项目中，支护结构要适应地下室结构施工的空间要求。例如，要便于土方开挖机械的作业，为地下室的基础施工、模板安装、钢筋绑扎等工序提供足够的操作空间。同时，支护结构的设计应与施工工艺相匹配，考虑到施工过程中的各种情况，如材料的堆放、施工设备的停放等。而且，还要适应场地复杂的周边环境，在保证自身功能的前提下，尽量减少对周边居民楼、边坡陡坎及道路的影响，确保整个工程建设的顺利进行。

2.建筑基坑支护结构设计

2.1基于周边环境的设计

本工程场地周边环境复杂，东侧为多层居民楼，居民楼的基础稳定性和结构安全必须得到保护。在设计支护结构时，要考虑到居民楼可能对基坑产生的附加荷载，以及基坑施工对居民楼的影响，如沉降、倾斜等。东南侧的边坡陡坎及居民区情况特殊，边坡陡坎的存在增加了整体的不稳定性风险，设计时需要对边坡进行加固处理，防止因基坑施工导致边坡失稳而威胁到居民区安全。西侧的西门路是项目唯一进出场道路且路宽仅6m，道路下有各类市政管线，这就要求支护结构在施工过程中对道路和管线的扰动最小化。北侧的多层居民楼与项目红线紧贴，几乎没有缓冲空间，支护结构的变形控制必须非常严格，以避免对居民楼造成损害。

2.2依据地质条件的设计

本场地的地层结构复杂，自上而下的杂填土、粉质黏土、粉砂层和卵石层各有其特性。杂填土厚度约为[X]米，土质松散且成分复杂，这就需要在支护结构设计时考虑对杂填土进行加固或者采取有效的隔离措施，防止其对支护结构产生不良影响。粉质黏土可塑状态，具有一定的黏聚力和内摩擦角，这一特性可以在设计中加以利用，例如在土钉墙设计中，粉质黏土的黏聚力有助于提高土钉与土体的相互作用。粉砂层稍密状态且透水性较强，在设计时必须考虑止水措施，如设置止水帷幕，防止地下水在粉砂层中的渗流对基坑造成危害，像采用高压旋喷桩形成止水帷幕，并且要根据粉砂层的厚度和渗透系数确定止水帷幕的参数。

2.3结合基坑深度与规模的设计

基坑的深度与规模直接决定了支护结构的形式和参数，本基坑深度为[X]米，属于[深/浅]基坑。对于较深的基坑，土压力和水压力随着深度的增加而增大，对支护结构的强度和稳定性要求更高。如果采用简单的支护形式可能无法满足要求。例如，较浅的基坑可能采用单纯的土钉墙支护就能满足稳定性要求，但本基坑较深，需要采用更为复杂和稳固的支护结构，如桩锚支护或内支撑支护等形式。在桩锚支护中，根据基坑深度确定钻孔灌注桩的桩长、桩径和桩间距等参数，桩长要足以抵抗深部的土压力，桩径和桩间距要保证桩体的承载能力和整体稳定性。对于预应力锚索，要根据基坑不同深度处的受力情况确定锚索的长度、倾角和拉力值等，确保锚索能够有效地限制桩体的变形。

3.建筑基坑支护结构施工

3.1钻孔灌注桩施工

成孔过程，这需要根据不同的地质条件选择合适的成孔方法，如正循环或反循环钻进成孔。在钻进过程中，要严格控制钻进速度，特别是在遇到复杂地层时。例如在本工程中，当钻进到粉砂层时，由于粉砂层的稳定性较差，需要适当增加泥浆比重，以防止塌孔现象的发生。成孔的垂直度也至关重要，偏差过大会影响后续钢筋笼的安装和桩体的承载能力。钢筋笼的制作必须严格按照设计要求，保证其直径、长度以及钢筋间距等参数准确无误。在安装钢筋笼时，需使用吊车起吊，操作过程中要特别注意钢筋笼的垂直度，确保其顺利下放至孔内，并且要保证钢筋笼的对接质量，防止出现错位等问题。

3.2预应力锚索施工

预应力锚索施工是建筑基坑支护结构施工中的关键工序，施工前，需精确测量定位，确定锚索孔位。钻孔时，依据设计的孔径、孔深和倾角进行操作。孔径要满足锚索体安装空间需求，孔深误差应控制在规定范围内，倾角的精准度关系到锚索受力效果。在钻进过程中，根据不同地层选用适配的钻头和钻进参数，如在软土层要防止塌孔，在岩石层要确保钻进效率和精度。锚索制作环节，严格按设计要求选用钢绞线，保证其长度、强度和数量准确无误，同时做好防锈处理。安装锚索时，确保锚索体平顺、无扭曲地送入孔内。注浆过程中，精心调配浆液，控制注浆压力和注浆量，使浆液充分填充钻孔并包裹锚索体。待注浆体达到设计强度后，进行张拉锁定操作，按照分级张拉原则施加预应力，准确控制张拉力和伸长量，使锚索有效约束支护结构位移，增强基坑整体稳定性。

3.3分级放坡+挂网喷浆施工

分级放坡+挂网喷浆施工是建筑基坑支护的常用方法，分级放坡时，依据地质勘察报告和基坑深度合理确定分级数量、各级坡高和坡度。例如，土质疏松时，坡高应适当降低，坡度放缓。放坡过程中，要对坡面进行修整，去除松散土块，保证坡面平整顺滑。挂网施工方面，采用符合设计规格的钢筋网片，其网格尺寸和钢筋直径需严格把控。铺设网片时，要与坡面紧密贴合，通过打入短锚杆等方式将网片牢固固定于坡面，确保网片在后续施工和使用过程中不发生位移。挂网完成后进行喷浆作业，喷浆材料按设计配合比准确调配，保证混凝土强度。喷射时，控制好喷射压力、喷射距离和喷射角度，使喷浆层厚度均匀且达到设计要求，形成坚固的坡面防护层，有效防止坡面土体坍塌和水土流失，提高基坑边坡的稳定性。

结束语

总之，建筑基坑支护结构的设计与施工是一个复杂且系统的工程。合理的设计方案是施工安全高效进行的前提，而施工过程中的严格把控是实现设计目标的保障。在实际工程中，必须充分考虑各种因素，不断优化设计与施工技术，确保基坑支护结构的可靠性，从而保障建筑工程整体的顺利推进，同时保护周边环境安全，适应现代建筑发展需求。

参考文献

[1]张建华.建筑基坑施工过程支护结构受力特性分析[J].砖瓦,2024,(02):156-158.

[2]周翔.建筑工程中深基坑支护设计与施工的协调管理分析[J].砖瓦,2021,(07):111-112.

[3]唐波.简谈建筑基坑工程土钉墙支护结构设计与施工[J].智能城市,2018,4(17):101-102.

[4]张云飞.建筑基坑支护结构设计与施工研究[J].有色金属文摘,2015,30(06):138-139.

[5]徐劲,李飞,张旭.某建筑深基坑支护多方案设计与施工分析[J].江苏建筑,2015,(01):72-74.