浅谈基坑工程设计

杨晓辉

南通电力设计院有限公司226006

摘要：随着我国城市建设的迅猛发展，地下空间开发规模越来越大，一些大中城市也建设了一批地下变电站，这些工程主要集中在繁华市区，由于周围存在建筑物、地下管线等复杂环境，遇到土质差、高地下水位等不良地质条件，使得这些地下变电站工程在建设过程中不仅要保证支护结构及基坑本身的安全，还要严格控制基坑开挖和降水引起的周围土体的变形，以保证临近建筑物的安全。本文对地下变电站基坑工程设计类型进行阐述，同时对其内容和要求进行设计，对其他的设计内容进行探讨。

关键词：基坑工程；设计；地下水处理

1、常见的基坑支护类型概述

1.1、钢板桩支护

这一支护类型中又分为两种：工字钢基坑支护与拉森钢板桩支护。首先，工字钢基坑支护针对的是砂粒粒径不大于100毫米的砂卵石，或黏质土、砂性土，这种方式不仅能够节省材料，从而降低工程成本，主要施工操作也比较简单，存在的缺陷是止水性效果不佳，在出现地下水位高于基坑底标高时，需要行进行基坑降排水处理。其次，拉森钢板桩支护相较于工字钢支护具有较大优势，不仅止水效果好，而且刚度强，施工简便，材料能反复使用，通常被应用于抗洪或地下隧道中，但因其施工噪音大，城市内部建设鲜少使用。

1.2、钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是一种应用比较早的支护方式，它主要是在现场进行机械钻孔，并将预制的钢筋笼放置于桩孔中，再进行混凝土灌注成桩，这一方式被广泛应用于高层建筑中。

1.3、地下连续墙

地下连续墙是一项由国外引进的施工工艺，它主要利用各种挖槽设备，在地下通过特制泥浆的保护作用下，挖出窄而深的沟槽，并在沟槽内放置钢筋笼，然后进行混凝土浇筑，由此形成一道具有防渗挡土功能，且具有一定承重能力的连续地下墙体，因基施工噪音小，防渗漏性能良好，施工工期短，被广泛应用于大型基坑工程中。

1.4、SMW工法

这一工艺是上世纪七十年代由日本发明的，主要是利用多轴型钻探搅拌机，钻掘切削土体，达到预设深度后，水和泥浆会随着提钻过程喷出，并与地基土搅拌混合，在水泥混合物凝固前将H型钢材插入，形成具有一定强度、刚度，而又连续完整、无接缝的地下连续墙体，这一施工方法周期短，对环境影响小，而且止水性能较好，被广泛应用于地下建筑工程中。

2、基坑支护结构设计方案的要求及主要内容

2.1、基坑支护结构设计方案的要求

基坑支护结构的施工设计方案，是基于相关的资料文档与规范标准的设计基础之上，并结合施工建设的地质条件和基坑周边环境，以基坑深度等为施工依据，做出合理、先进、实用且安全的发展建设环保计划。同时，为了保证周边建筑和地下设施、道路、管道等安全设施的正常使用，以及对基坑施工的正常使用，确保原有建筑的地下结构不会受到建设施工的影响。还需要对建筑参数和计算结果进行正确合理的判断，从而建立一个标准化的施工建设设计方案。

2.2、基坑支护结构设计方案的主要内容

首先，基坑支护结构在设计过程中，需要注明工程名称，以及业主的单位与详细的地址信息，还要拟定建筑物的结构特点与基本的建筑形式等。其次，还应注明建筑物地下室的层数和面积、室外与地面的标高、地下室顶板的设计标高、地下室层高和底板的开挖、基坑的深度、面积、周长以及周边的环境等，同时还包括采用的支护方法与结构，基坑挡水及降水措施和预计施工的时间等。最后，在进行等级设计时，需要根据基坑开挖的深度与规模，以及周边的地质条件和环境等，按照一定的规定办法，依据建筑基坑的支护技术规程进行使用年限的设计，不能小于一年。

2.3、基坑方案设计的依据与图纸

（1）设计的依据。基坑开挖前需要结合相关的参考资料，对岩土工程进行详细的工程勘察，还要保留相关的基坑深度现场地形图与工程路线图，进而拟定建筑平面图、剖面图、立体图，并结合以上图纸对其进行布局设计，在相关的设计标准、规程指导下，通过相关的电子处理软件进行基坑开挖的整体设计，同时，对基坑施工场地的地下水进行重点规划设计，针对补给与排泄对地下水层之间的水力进行相互关联的设计，充分掌握地下水的来源、质量，以及深埋情况，甚至是变化情况等，以期有效降低基坑支护施工对周边可能造成的环境影响。（2）基坑方案设计的图纸。在进行基坑的图纸方案设计时，首先要对图纸进行目录设计，而且必须根据总平面设计图进行支护方案设计；其次剖面图设计需要进行分段设计，而且要由此判断排水沟、支撑结构、放坡、标高、线管、支护构件等，还包括开挖边线、基坑深度范围，以及市政管线、建筑物地下层等其他基础设施；再次基坑的支护结构设计，需要对支护结构的示意图与配筋图进行标记，针对局部支护结构的立体图与大样图也要进行重点的标注说明，基层开挖前不仅要绘制出剖面图，还要对降水井与观测井进行图纸设计，标明其型号与类型；最后监督平面布置图的设计对各元件的预留平面图和竖形的结构宽度进行监督，保证道路通畅与大车行驶荷载量等。

3、基坑工程其他的内容的设计

3.1、地下水处理

地下水控制是很重要的，尤其在高地下水位地区，对地下水控制，是基坑工程设计的关键问题，如果地下水控制失效，就会引发基坑工程事故。在地下水控制设计时，地下水位要控制在基坑面以下0.5m－1.5m处；坑底突涌验算及坑底，侧壁抗渗流稳定要满足要求；要控制坑外地面沉降量及沉降差。基坑地下水位控制设计还要与支护结构同时考虑，由降水，排水和支护结构水平位移引起的地层变形和地表沉陷要小于变形允许值。对于处在高水位地区，水文地质条件复杂，基坑周边环境保护要求高，特别对设计等级甲级的基坑工程，地下水控制需要专项设计。从基坑降水设计来说，单井降深计算通常采用解析法所用的公式，使用须注意其适用条件，不能盲目使用，常见的基坑降水计算资料，是一种较粗略的计算，解析法不是精确的；还有是数值法，其计算技术有了发展，应用在重大实际工程中；设计等级甲级的基坑降水设计，采用有限元数值方法。目前较多基坑工程采用井点降水法优点是：可用于不同几何形状的基坑，它有防止流砂，稳定边坡的作用，促使土层固结，土层强度增大，边坡稳定性提高，在含水透水位土层实施的一种行之有效的方法。

3.2、土的抗剪强度取值

土的抗剪强度包括内摩擦角标准值和黏聚力标准值，不同种土，采用不同的试验方法来测定，同种土在不同排水，固结条件下进行试验，抗剪强度也是不同的，试验条件的选取要能反映土的实际工作状态，根据现场土体的排水条件及固结条件来确定。对灵敏度高的土，如软黏土，它受到扰动后强度下降很快，强度降低的现象不能忽视，强度取值时应有所考虑。在室内试验确定土的抗剪强度，会受到很多因素影响，包括土的分层合理性，土样均匀性，操作水平等，如出现变异系数较大时，要分析其原因，增加试验组数，合理取值。土的抗剪强度是计算土压力的重要参数，如果岩土勘察报告中，抗剪强度取值过低，就会导致基坑支护结构造价较高，造成浪费，取值过高支护体就会不安全，要根据基坑内各土层情况采用不同的试验方法，确定土的抗剪强度，使工程设计既安全，又经济。

总之，现代城市建设加快和经济发展，科学技术的进步，有更多的基坑工程设计面临更高的要求，既要安全可靠，又要造价经济，同时还要满足周边环境影响控制要求，因此基坑工程设计应精心设计，挖掘潜力，力求最大限度地降低工程造价，以达到较好的经济和社会效益。

参考文献

[1]方建华.浅谈基坑工程设计[J].江西建材，2017，03：25.

[2]李志通，梁向前，袁晓文.超大深基坑工程设计与施工[J].建筑技术，2017，03：263-265.