建筑施工项目中支护工程方案设计要点分析——以某工程项目为例

摘要：本论文以某深基坑工程项目为例，从工程概况、水文地质条件、支护方案设计及监测应急措施等方面入手，就建筑施工项目中的支护工程设计要点展开较为全面的剖析，通过汇集细致的地质资料、恰当地选择支护结构、依照规范执行施工工艺并采用动态监测手段，提出兼顾安全性和经济性的支护方案设计办法，并联系实际案例来检验这一办法的实用性，以期能够给同类工程的支护方案设计给予了可供参照的实际经验与理论支撑。

关键词：建筑施工项目；支护工程；方案设计

引言

在建筑施工领域，支护工程作为确保基坑稳定性以及周边环境安全的核心环节，其重要性不言而喻[1]。近年来，随着城市化进程的不断推进，城市地下空间的开发规模日益扩大，使得支护工程面临着更为复杂的挑战。一方面，复杂的地质条件增加了支护工程设计与施工的难度；另一方面，邻近建筑的保护要求也对支护工程的精准性和安全性提出了更高标准[2]。本论文紧密结合某具体工程案例，从设计依据的确定、方案的优化选择，到施工过程的管理以及风险控制等全流程进行深入分析，旨在全面探讨支护工程方案设计的关键技术要点，为相关工程实践提供有益的借鉴和指导。

一、项目工程基本情况

本工程为某城市商业综合体项目，总建筑面积约194650㎡，包含地下 2 层，基坑深度达12.5 米，属深基坑工程。基坑平面呈不规则多边形，周长720 米，采用排桩与钢管斜撑结合的复合支护结构，并设置预应力锚索增强稳定性，安全等级为一级，设计使用年限 2 年。东侧距既有 6 层住宅楼仅6 米，南侧紧邻市政主干道，地下存在密集管线网络（燃气、给排水等），施工中需严格控制变形与振动。场地地质以粉质黏土、砂层为主，地下水位埋深3 米，持力层位于基底以下8 米，土层参数通过现场勘察与室内试验确定。

设计方案依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120）等规范编制，重点考虑荷载分布、变形控制及应急监测，并针对土方分层开挖、支护结构协同施工等环节制定专项技术措施，项目详细概况如表1所示。

表1项目概况表

二、项目工程水文地质条件

（一）地层分布及岩层特性

根据专业地质勘察报告，基坑范围内的地层具有明显的分层特点，从上往下可以分为4个主要地层，各层具体情况如下。

杂填土层层厚度在1. 5 - 2.0m之间，土体结构较为松散，土粒间孔隙大，因此渗透系数高，受地下水影响易出现水土流失等情况，会给基坑开挖工作带来一定危险。粉质黏土层厚3.0 - 4.5m，孔隙比0.75，压缩模量6.8MPa，该层土质有一定的压缩性，在基坑支护结构荷载的作用下会产生一定的沉降变形。砂砾层厚约5.0 - 6.0m，承载力标准值220kPa，但是由于该层土颗粒比较粗大，在地下水动力的作用下极容易产生管涌，对基坑造成严重危害。 中风化基岩埋深在12米以下，岩石比较完整，力学性能较为稳定，是较好的天然持力层，可以给支护结构提供较好的支撑。各土层力学参数对于支护工程设计具有重要意义，各土层力学参数见表2。

表2土层力学参数表

（二）水文条件

该项目地下水位埋深较浅，仅为2.5米，地下水主要赋存于砂砾层中，其渗透系数为3.5×10-4cm/s。为了确保基坑在干槽条件下进行安全作业，项目团队采用了“管井降水+截水帷幕”的组合降水方案。具体实施过程中，共设置了18口降水井，每口井深度达15米，通过科学合理的抽水安排，日抽水量能够达到800m³，有效降低了基坑内的地下水位，为后续施工创造了良好条件。

三、支护方案设计

关键设计要点

（一）设计依据与选型

在支护方案设计过程中，严格遵循《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120）等相关国家标准和规范，并充分参考专家论证意见。综合考虑项目周边环境的高度敏感性，最终确定采用“上部土钉墙+下部护坡桩+预应力锚杆”的复合支护结构，该结构形式如图1所示。

1. 土钉墙

坡高设定为 6 米，该数值基于上部杂填土层与粉质黏土层总厚度，结合开挖稳定性分析确定。土钉长度采用分段设计，在杂填土层区域取 12 米，确保深入粉质黏土稳定层 4 米以上；粉质黏土层区域取 9 米，兼顾经济性与锚固效果。15° 倾角既利于注浆扩散，又契合土体应力传递方向，通过 “钻孔- 高压注浆” 工艺，使土钉与土体粘结强度达 0.3MPa，显著提升土体抗剪指标。

2. 护坡桩

桩径为1.0米，桩间距1.2米，桩长15米，其中嵌入中风化基岩3米。护坡桩作为下部主要的支护结构，能够承受较大的土压力和水压力，确保基坑下部的稳定性。

3. 锚杆

共设置3道预应力锚杆，每道锚杆长度为18米，设计抗拔力达到450kN。预应力锚杆通过对土体施加预应力，能够有效控制基坑变形，提高支护结构的整体稳定性。

图1 支护结构

（二）变形控制

1.预应力大小

采用理论计算与现场试验相结合的方式[4]。首先，根据锚杆设计抗拔力450kN，结合锚杆截面积与钢材强度标准值，计算出理论预应力值；随后选取3根试验锚杆进行现场拉拔试验，在试验过程中实时监测锚杆应力与基坑变形数据。通过对试验数据的分析优化，最终确定预应力施加值为设计抗拔力的 70% - 80%，该取值既能有效控制基坑变形，又避免因预应力过大导致土体劈裂破坏。

2. 排水系统

（1）基坑底部

基坑底部的排水系统设计是预防土体软化、维持基坑稳定性的关键环节。本项目基坑底部采用环形排水沟与集水坑相结合的排水方案，其设计参数经过严谨的水力计算与工程实践验证。

（2）环形排水沟

环形排水沟的宽度0.3米、深度0.4米的尺寸设计，充分考虑了基坑涌水量与排水坡的要求。结合场地水文地质条件，计算出基坑在正常工况下的最大涌水量约为120m³/d。确保排水顺畅，排水沟设计坡度不小于0.5%，通过水力计算可知，该尺寸与坡度组合能够满足最大涌水量的排放需求，且排水沟内水流速度控制在0.6 - 1.0m/s的合理范围内，既能防止水流过缓导致泥沙淤积，又可避免流速过快冲刷沟壁。

（3）集水坑

集水坑的布置间距设定为30米，是基于基坑面积与排水路径优化的结果。集水坑深度较排水沟底部低0.5米，形成有效的汇水空间。每个集水坑内配备2台排水泵，单台排水泵流量为50m³/h，扬程20米，确保在突发强降雨等极端情况下，能够迅速排除基坑积水。

（4）管井布置

管井布置对降低地下水位、减少水压力对基坑侧壁的影响至关重要。本项目根据基坑形状与水文地质条件，采用梅花形布井方式，管井间距控制在 8 - 10 米。管井直径为 600mm，井深依据地下水位埋深与基坑开挖深度确定，确保井底深入基坑底面以下 5 米，以有效疏干基坑范围内地下水。管井内置滤水管，其滤水孔直径与间距经过渗流计算优化，既能保证透水效果，又可防止砂土流失。

（三）动态反馈优化机制

施工过程中，依托自动化监测系统，对坡顶位移、锚杆应力、地下水位等关键指标进行高频次监测[5]。当监测数据接近预警阈值时，立即启动三维数值模型的实时反演分析，结合现场实际工况修正模型参数。通过调整未施工锚杆的预应力大小、增设临时支撑或优化后续开挖工序等措施，实现支护结构的动态优化，确保变形控制始终处于安全可控状态，有效降低因变形超限引发的工程风险。

四、支护工程监测及应急处理措施

（一）监测体系

为了随时掌握支护工程的安全状况，项目制定了较为完善的监测体系，监测项目包括坡顶水平位移，坡顶竖向位移，周边建筑沉降，锚杆应力，地下水位等众多指标，全面反应基坑及周边环境的变形和受力情况，在基坑开挖过程中，为尽早发现隐患，监测频率定为每天1次，遇到暴雨等恶劣天气过后，为了安全起见，监测频率加大到每天2次，一旦监测数据表明坡顶水平位移达到或超过25mm，或者日变化率超出3mm马上发出警报，及时采取应对措施。

（二）应急措施

针对可能出现的各种风险情况，项目制定了详细的应急处理措施，一旦发现基坑变形超出允许范围，就立刻采取回填反压土方的措施，用加大土体重量的方式来抵消土压力；按照实际情况来增设钢支撑或者采用注浆加固技术，提升土体的强度和稳定性，从而遏制变形继续发展，当出现管涌现象的时候，马上利用速凝材料对渗漏点予以封堵，防止地下水和砂土外流，再开启备用的降水井，削减地下水位，减轻管涌的压力，如果察觉到邻近建筑存在倾斜状况，就要及时给建筑的基础执行注浆抬升处理，修正基础不均匀沉降，必要时还要采取临时加固手段，保障建筑的安全。

五、结语

本论文通过对某深基坑工程项目的实证研究，全面而深入地探讨了支护工程方案设计过程中需要综合考虑的地质条件、变形控制、施工工艺以及应急响应等多维度因素，科学合理的支护方案设计是确保基坑安全和周边环境稳定的关键。在未来的研究和工程实践中，建议进一步结合BIM技术，实现支护结构的动态优化设计。

参考文献：

[1] 李德福.建筑基础工程项目中的深基坑支护施工技术[J].工程建设与设计, 2024(2):179-181.

[2] 郝扬,谭兴健.建筑施工中深基坑支护的施工技术与管理[J].城市情报, 2024:27-28.

[3] 向礼成,闵瑞冬,卢成平,等.造浪池深基坑工程支护设计与施工要点分析[J].工程建设与设计, 2024(22).

[4] 章斌.建筑工程基坑支护施工方案设计及要点分析——以南宁中关村信息谷产业园项目为例[J].工程技术研究, 2023, 8(2):43-45.

唐丽萍.超高层建筑地下室深基坑支护监理要点分析[J].中国厨卫, 2024, 23(9):85-87.

作者简介：罗月龙 1977.10.23 男 广西钦州 汉族 在职研究生 管理七级职员、驻村第一书记 钦州市测绘地理信息中心 研究方向: 工程系列