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摘要：基坑的周边环境对工程的经济和安全起着决定性作用，如何保证基坑开挖过程中安全施工以及基坑施工造价的经济性，是设计优化阶段必须考虑的问题。本文结合海南某深基坑工程案例，根据项目的特点进行多种支护方案对比优化，确保基坑周边环境的安全，为类似基坑工程设计与施工提供借鉴和参考。
关键词：深基坑；设计优化；经济安全
引言：
随着我国经济的飞速发展，地面空间越来越紧张，地下空间开发迅猛发展，在此背景下周边环境复杂的深基坑支护设计和施工不可避免。如何确保深基坑工程的经济和安全，是设计优化阶段必须考虑的重要问题。基坑支护设计规范国标和地标中都限定了，基坑的分级条件以及位移控制要求。有关规范建议一级深基坑重要保护对象位移控制在40mm以内。
本文结合海南某深基坑工程案例，根据项目的特点进行多种支护方案对比优化，确保基坑周边环境的安全，为类似基坑工程设计与施工提供借鉴和参考。
1工程概况
该地块位于海南某自治县，拟建1栋2层后勤保障楼、1栋医疗综合楼（含9层住院楼、4层门诊楼）、1栋氧站、1座污水处理站，并设1层整体地下室，基坑开挖深度约6.0m，开挖面积约 12104m2，开挖周长约 450m。
1.1 场地地层岩性
拟建场地属河流一级阶地。场地内存在暗埋鱼塘，现状地表为堆填的建筑垃圾，地势较为起伏。
拟建场地内，基坑开挖的深度影响范围内的地层主要由①杂填土（Q4ml）、②-1粉质粘土（Q4al+pl）、②-2淤泥质粉质粘土（Q4h）、②-3中砂（Q4al+pl）、③砂质粘性土（Q4el）、④强风化花岗岩（
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）、⑤中风化花岗岩组成（
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）组成。
从支护剖面图中可见第(1)层杂填土为松散，欠固结状态；第(2-2)层淤泥质粉质粘土为灰色，软塑状态，对基坑开挖的安全极为不利，具体地层厚度及分布见图2-1所示。
1.2场地水文地质条件
勘察报告中揭露的地下水主要赋存①杂填土、②-1粉质粘土、②-2淤泥质粉质粘土以及②-3中砂中，属于孔隙型潜水。其中②-1粉质粘土和②-2淤泥质粉质粘土属于弱透水层；①杂填土和②-3中砂，属于强透水层，含水层富水性和透水性较好；勘察期间测得整个场地地下水位埋深为1.00～3.00m，相应高程为5.66～7.18m。根据区域资料表明，该地区地下水年水位波动幅度约为2.00m。
上述土层主要接受降水入渗补给和侧向径流补给，主要通过地表蒸发和侧向径流排泄，地表水与地下水有较强的水力联系，对本基坑影响较小。
1.3周边环境概况
在场地东北侧和西侧密布多栋低层民房，东北侧最近处距离地下室边线约3.0m，西侧最近处约11.0m；其他侧地形较为开阔。重点环境保护对象为位于基坑东北侧和西侧的低层民宅，需采用特殊支护方式进行保护，开挖时注意位移监测。基坑等级：基坑东北侧及西侧为一级，其他位置为二级。
2基坑设计优化
综合当地相关基坑工程项目设计经验，在本项目基坑设计阶段进行多种支护方案对比优化，保证施工安全可靠：有效控制变形，保证附近现有建筑物、道路、基坑支护体系的安全；经济合理：在保证安全施工的前提下，力求经济合理、节约支护工程造价；保证施工工期：在安全经济的前提下，尽量缩短支护工程施工工期等。
（1）自稳放坡，在用地空间范围内可进行一定的桩顶放坡，本项目采用桩顶放坡比例为1：1.0，上部放坡高度不大，可简单支护，费用较低。
（2）悬臂排桩，适用于悬臂深度不超过6m的基坑，悬臂排桩支护结构虽具有不影响坑内土方开挖和结构施工的优点，但本工程开挖深度约6.0m，而且中间有软弱夹层，单独采用悬臂排桩支护结构形式要求插入深度大（已经进入第4层中风化花岗岩），配筋多，变形大等，无法满足深基坑开挖安全要求。
（3）双排桩和地下连续墙等深基坑支护形式，可适用于超深基坑，可以很好的控制基坑支护结构的位移，但其造价很高，本基坑不适用。
（4）悬臂排桩+内支撑，可以很好的控制悬臂排桩在本项目中变形大的缺点，悬臂排桩结合内支撑的使用，可以很好地控制支护结构的位移，保证深基坑开挖的稳定性。本项目若全面采用内支撑，会严重影响坑内土方开挖和结构施工，而且造价过高，工期较长，施工安全风险较大；某些项目可考虑在基坑阳角处采用角撑，但本项目基坑开挖风险最大的东北侧和西侧不方便应用角撑，因此放弃使用内支撑形式。
（5）悬臂排桩+预应力锚索，适用于深度约6m的基坑，桩锚支护工艺成熟，经济可靠，能有效控制结构变形，虽有规定不允许锚索穿过用地红线，但根据当地设计经验以及咨询相关专家，在一定程度上锚索可以穿越红线施工。因此本项目基坑设计采用桩锚的支护结构形式，施工时可以调节锚索穿入角度以避过软弱夹层，可以有效的控制基坑开挖位移，而且可以有效利用悬壁桩支护形式不影响坑内土方开挖和结构施工的优点，造价相对于桩撑支护结构形式较低，工期较短等。
综合以上分析，本工程采用“悬臂排桩+预应力锚索”的方案，选用钻孔灌注桩作为基坑围护墙结构，“桩锚”支护结构是深基坑开挖支护方法中最常见的一种，其支护原理是综合了抗滑桩和锚索的支护原理，即阻挡基坑边坡下滑的抗滑力主要来源于锚杆所提供的锚固力和抗滑桩提供的阻滑力。本支护形式主要是由一系列排桩和锚杆组成，其中排桩主要来挡土和挡水，锚杆主要是利用其自身与地层的锚固力给排桩体系一个水平的支撑拉力，阻止倾倒与土体滑动，它们之间相互联系，相互影响，相互作用，形成一个有机整体，以减小支护排桩的位移与内力，并将基坑的变形控制在允许的范围内。在放坡开挖空间有限、节约造价以及主体结构施工等条件受到限制的场地被经常采用。
本工程所有区域都采用直径为800mm，间距为1000mm的钻孔灌注桩，施工过程中实时监测基坑外侧民房位移情况。
3基坑地下水处理
场地各勘探点均遇见地下水，揭露的地下水主要赋存①杂填土、②-1粉质粘土、②-2淤泥质粉质粘土以及②-3中砂中，属于孔隙型潜水。其中②-1粉质粘土和②-2淤泥质粉质粘土属于弱透水层；①杂填土和②-3中砂，属于强透水层，含水层富水性和透水性较好；土层主要接受大气降水入渗补给和侧向径流补给，地下水埋深与季节变换关系密切，雨季水位高，旱季水位低，主要通过地表蒸发和侧向径流排泄，地表水与地下水有较强的水力联系。
为防止地面雨水进入基坑，地表的防排水较为关键，在基坑外侧施作截水沟，并接入市政排水系统；考虑到本工程场地的孔隙型潜水，且为防止施工过程中出现淤泥层的涌泥现象，通过在支护桩背侧设置一排三轴搅拌桩作为止水帷幕，止水帷幕长度约10.0m，搅拌桩水泥掺量为20%，建议水灰比为1.2~2.0；考虑到场地内局部位置基坑底为中砂层，为防止水量较大，在场地内布置10口观察井，如有需要兼做抽水井。
4软件计算位移结果
本项目基坑重点环境保护对象为位于基坑东北侧和西侧的低层民宅，在基坑开挖时需重点监测民宅位移。本基坑开挖到底有工况一：开挖至冠梁底，施工冠梁；工况二：施工预应力锚索；工况三：开挖至基坑底。其中，工况三最危险，支护桩位移计算结果见下图所示为22mm，满足规范要求。
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工况三位移计算值
5结论
本文结合海南某深基坑工程案例，根据项目的特点进行多种支护方案对比优化，保证施工安全可靠、有效控制附近现有建筑物变形；在保证安全施工的前提下，力求经济合理、节约支护工程造价；在安全经济的前提下，尽量缩短支护工程施工工期等。基坑计算结果表明，该设计方案能够有效地保护基坑开挖期间邻近现有建筑物变形，为类似的工程实践具有较好的参考和指导。
参考文献：
[1]刘国彬，王卫东.基坑工程手册（第二版）[K].北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2]深基坑工程设计施工手册[M].中国建筑工业出版社，龚晓南主编，1998.