節省百萬！基坑支護最佳化設計實際案例分析

基坑工程是一項技術綜合性很強的複雜系統工程，它涉及到岩土、結構、工程地質和水文地質等多個學科，涉及土體的強度、變形、滲流、結構體系的穩定，土-水-結構物共同作用，時空效應、環境效應等多方面的問題。因此，

基坑支護設計方案的選擇是否合理對於基坑工程的安全性和經濟性有至關重要的影響。

北辰綠地繽紛城專案概況

天津北辰綠地繽紛城專案位於北辰區永進道北側，民安路西側。該工程為商業綜合體專案，地上結構為酒店和商業，地下結構為整體兩層，區域性三層的地下停車場。基坑總面積約為27000m2，其中地下二層區域基坑面積約為18000m2，該區域的基坑深度為11。2m~12。7m；其中地下三層區域基坑面積約9000m2，該區域的基坑深度為15。2m。

基坑北側，地庫外牆距用地紅線最近約為8。0m，最遠處約為14。0m，紅線外為空地；基坑西側，地庫外牆線距離用地紅線最近約為10。0m，紅線外為空地；基坑南側，地庫外牆線距離用地紅線約8。5m，紅線外為永進道市政綠化；基坑東側，地庫外牆距用地紅線約21。0m，紅線外為空地。除場地南側永進道外，其他側道路為規劃道路，現為空地，無地下管線。

工程地質和水文地質條件

對於基坑支護設計來說，必須對場地內土層的分佈及性質充分的瞭解，這樣才能夠使基坑支護設計方案更具有針對性。對於本專案來說，基坑深度範圍以內的土層主要以粘土和粉質粘土為主，坑底以下主要為粉質粘土和粉砂。

基坑深度範圍內的粘土和粉質粘土土質較軟，對於擋土結構的內力影響較大，屬於不利因素；但該兩層土的透水性較差，尤其是粘土基本上屬於不透水層，對於基坑的止水來說是非常有利的。基坑坑底以下的粉砂層，屬於微承壓含水層，其承壓水頭較高對於三層地下區域危害較大，需要妥善處理。

需要特別注意是，本場地內潛水水位埋深約為3。5m，而現場踏勘後發現潛水水位埋深僅為1。5m。該項指標的差異對於基坑的止水措施及邊坡的安全都有一定的影響。

基坑典型土層分佈情況如下所示：

基坑工程最佳化思路與成果

原支護方案

：地下二層區域採用鑽孔灌注樁+一道鋼筋混凝土支撐，φ850三軸水泥攪拌樁止水的支護方案；地下三層區域採用鑽孔灌注樁+兩道鋼筋混凝土支撐，水泥土連續牆止水的支護方案。

透過對場地內工程地質和水文地質的分析，技術部會同工程部、合約部、設計院、顧問公司進行了充分的溝通，

在保證安全的前提下最佳化設計方案，降低無效成本，主要從以下幾個方面進行了最佳化：

01、鑽孔灌注樁方面

原設計中退臺卸荷的深度為2。5m，由於基礎外邊線與紅線之間的最小距離尚有8m，

因此為了充分利用場地條件，最佳化後退臺卸荷的深度為4m，卸荷平臺的寬度為2m，

如此不僅可以減少支護樁的樁長，同時支護樁的配筋和支撐內力可大幅的降低。典型最佳化剖面下圖所示：

（a）最佳化前剖面

（b）最佳化後剖面

灌注樁總體最佳化成果如下：

02、止水帷幕及降水方面

原設計中兩層地下區域止水帷幕為φ850三軸水泥攪拌樁，樁頂隨退臺深度位於地面下2。5m，處於現場實際水位以下，不合理存在一定的安全隱患。

透過對勘察報告的分析，

最佳化後止水帷幕採用φ650三軸水泥攪拌樁，樁頂上抬至地表下1.5m，止水帷幕的長度保持不變。

三層地下區域原設計止水帷幕採用水泥土連續牆，設定在基坑的外圈，三軸水泥攪拌樁與水泥連續牆搭接位置採用高壓旋噴樁堵縫。該做法未將地下兩層區域和地下三層區域完全分開，開挖地下三層區域時需要對深坑區域持續降水，會影響二層區域地下結構的施工；同時，該做法降水面積較大，長期降水對周邊環境影響較大。

除此之外，該做法存在多個冷縫，後期開挖後漏水的風險較大，而且水泥土牆的工程量大並不經濟。

透過分析對該土層的反覆分析，

最終採取水泥土連續牆將地下三層區域單獨分隔出來

，使其成為獨立單元，不僅增加了安全儲備、減少了對周邊環境的影響，且在一定程度上節省了工程造價。

最佳化前降水分割槽

最佳化後降水分割槽

03、支撐體系方面

支撐體系都採用對撐及角撐的鋼筋混凝土內支撐，在原方案的基礎上，對支撐的佈置進行了適當的調整，

減少一些陽角，避免出現應力過度集中而導致支撐出現破壞的情況。

同時，對支撐的截面和截面的配筋進行了適當的最佳化。最佳化前後的對比情況如下：

04、豎向支撐體系方面

豎向支撐體系均採用鋼格構柱最為支撐構件，對下部灌注樁的樁長進行了一定的最佳化。重點對鋼格構柱與支撐的連線節點進行了最佳化，原方案節點做法複雜，施工不方便且造價高；最佳化後，做法簡單，造價低而且使後期的施工效率大大提高。

節點做法對比圖如下所示：

最佳化前節點做法

最佳化後節點做法

結語

基坑支護工程對於大多數工程來說都是臨時性的，但因其技術複雜，涉及範圍廣，事故頻繁，具有很強的區域性、特殊性和綜合性，往往導致工程成本高昂。

因此深入分析工程條件和特點,進行精細化的最佳化設計提高方案安全可靠性、經濟合理性對工程質量、成本及進度至關重要。

面對大型複雜深基坑工程，京津冀事業部技術部綜合考慮安全、經濟、施工條件等多方便因素，對天津北辰綠地繽紛城專案的深基坑支護結構設計進行了充分的分析研究。

透過對方案的精細化設計，共降低成本600餘萬，對降低地下工程的降本增效工作取得了顯著成果。

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