金都商業(yè)中心深基坑支護設(shè)計與施工

尹傳忠

1 工程概況

金都商業(yè)中心深基坑位于長沙市黃興路與營盤街的西南角，場地原為多層民房，拆除后場地基本平整，場地地坪標高在36.92～39.58之間，擬建金都商業(yè)中心由南北兩座塔樓及裙樓組成，總占地面積12700 m2，塔樓為31層和30層，設(shè)地下室3層，基坑支護深度7.90 m～12.40 m。

基坑東邊緊靠黃興路，北邊緊靠營盤路，南鄰潮宗街，地下管網(wǎng)、地下電纜及光纜等管線較多;東向黃興路分布有“金滿地”地下商業(yè)街，金滿地距擬建地下室軸線距離為7.60 m～8.50 m，距場地圍墻為2.70 m ～4.00 m，金滿地底面埋深為 －6.20 m，基坑西向分布有多層的磚混結(jié)構(gòu)建筑物。

2 場地工程地質(zhì)及地下水條件

2.1 場地工程地質(zhì)條件

擬建場地原始地貌單元屬湘江沖積階地。場地內(nèi)地質(zhì)條件較復雜，分布地層主要有人工填土、第四系沖積粉質(zhì)粘土、圓礫、第四系殘積粉質(zhì)粘土、第三系泥質(zhì)粉砂巖等。各地層野外特征自上而下分別描述如下:

①人工填土(Qml):主要為雜填土，屬老填土，主要由粘性土混碎石、磚塊等組成，一般含硬雜質(zhì)25%～35%，成分復雜，密度程度不均勻，結(jié)構(gòu)較密實，層厚為4.50 m～7.40 m。

②第四系沖積層粉質(zhì)粘土(Qal):褐黃、褐紅色，夾灰白色，呈網(wǎng)紋狀，稍濕～很濕，硬塑狀態(tài)，不均勻含5%～15%粉細砂，層厚1.60 m ～4.50 m。

③粉質(zhì)粘土:褐紅、褐黃色，底層逐漸過渡為粉土，稍濕可硬塑狀態(tài)，層厚0.80 m ～3.70 m。

④圓礫:黃、褐黃色，飽和，中密～密實狀態(tài)，含少量中粗砂、卵石約15%～25%及10%～15%左右的粘性土，層厚1.20 m～4.50 m。

⑤第四系沖積粉質(zhì)粘土(Qel):褐紅、紫紅色，系第三系泥質(zhì)粉砂巖風化殘積而成，原巖結(jié)構(gòu)清晰，局部夾少量巖塊，硬塑，層厚0.60 m ～2.80 m。

⑥強風化泥質(zhì)粉砂巖:褐紅、紫紅色，大部分礦物成分已風化變質(zhì)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈塊狀及碎塊狀，分布于整個場地，厚度為0.50 m ～6.70 m。

⑦中風化泥質(zhì)粉砂巖:紫紅色，巖芯呈柱狀及長柱狀，巖石較完整，揭露厚度為8.20 m ～15.40 m。

土層力學參數(shù)見表1。

表1 土層力學參數(shù)一覽表

2.2 地下水條件

地下水按性質(zhì)分為上層滯水、潛水、基巖裂隙水三種類型，其中上層滯水主要分布于①人工填土和②第四系沖積粉質(zhì)粘土中，受大氣降水和地表水補給，一般水量不大;潛水主要賦存于④第四系沖積圓礫中，受大氣降水和上層滯水補給，勘察期間測得地下水的混合穩(wěn)定水位埋深介于4.00 m～5.00 m。

3 基坑支護方案

場地周邊建(構(gòu))筑物多，東邊緊靠黃興路，北邊緊靠營盤路，南鄰潮宗街，路上人來車往，且地下管網(wǎng)、地下電纜及光纜等管線較多，進行基坑支護時，不能對其造成破壞影響。基坑東向黃興路分布有“金滿地”地下商業(yè)街，金滿地距擬建地下室軸線距離為7.60 m ～8.50 m，距場地圍墻為2.70 m ～4.00 m，金滿地基底面埋深為－6.20 m，進行支護時，不能對其造成影響。基坑西向分布有多層的磚混結(jié)構(gòu)建筑物，且基礎(chǔ)形式及埋深不詳，距基坑開挖邊線與其距離不等，開挖基坑不能影響已有建筑物正常使用。另外，基坑坑壁的土質(zhì)差、地下室開挖深度大，也增加了基坑支護設(shè)計與施工的難度。基坑支護方案分區(qū)段采用復合土釘墻、人工挖孔樁加錨桿、鋼管樁加錨桿、上部雙排樁下部復合土釘墻多種支護手段聯(lián)合支護，確保基坑開挖安全和周邊建(構(gòu))筑物的安全(見圖1，圖2)。

在人工填土厚度一般達4.5 m～7.0 m，基坑深度達12.40 m的條件下，是否可采用本設(shè)計方案中支護形式，在長沙地區(qū)經(jīng)驗不多，經(jīng)過反復驗算，并與施工人員分析了在陡傾角開挖過程中坡面成型和支護施工中可能出現(xiàn)的問題，確定了控制這些情況的應(yīng)急處理措施，如采用超前打入鋼管土釘(架管)固土、加錨梁、對松軟土層進行花管注漿加固、給錨桿施加預應(yīng)力、局部加長和加密錨桿。

4 地下水治理方案

深基坑工程出現(xiàn)事故除了與支護設(shè)計有關(guān)外，與地下水處理不當也有密切的關(guān)系，統(tǒng)計表明約60%的事故基坑均由地下水治理不當而引起，因此該基坑工程除了優(yōu)選支護方案外，對地下水的治理也進行了充分的考慮，地下水治理包括上部滯水和下部承壓水的治理，這兩層地下水的特點與性質(zhì)不同，對場地內(nèi)基坑開挖和基坑周邊的影響方式也不一樣，隔水帷幕方案根據(jù)現(xiàn)場實際情況分別采用集水井明排降水和三重管高壓擺噴帷幕方案。

4.1 對上層滯水的處理

場地屬老城區(qū)，場地內(nèi)人工填土厚度較大，厚度一般為4.5 m～7.0 m，主要由磚塊、混凝土塊和粘性土組成，上層滯水水位埋深較淺，局部水量較大，根據(jù)鄰近場地經(jīng)驗，均需設(shè)置隔水帷幕，否則在基坑開挖和支護過程中困難較大，且存在降水對周邊建(構(gòu))筑物的不利影響。經(jīng)過調(diào)查分析后認為:

1)由于人工填土層的不均一性，上層滯水只在建筑垃圾磚、混凝土塊等粗顆料物質(zhì)富集的地段地下水較大，其他地段的地下水量相對較小，各地段的富水程度是不一致的，且各富水區(qū)塊之間大部分是不相連通的，對該層地下水進行降水時影響半徑不會太大;2)場地周邊的建(構(gòu))筑物雖然采用淺基礎(chǔ)，但基礎(chǔ)均是建置在老土層上，而不是建置在人工填土層內(nèi)，降低人工填土層內(nèi)的地下水位對周邊建筑物的影響不會很大。

基于以上認識，對場地內(nèi)的上層滯水采用開挖集水井明排的方案，在基坑的角點附近離基坑壁1 m～2 m的位置設(shè)置集水井，集水井適當超挖;另外根據(jù)土方開挖揭露坑壁人工填土土質(zhì)情況，如含磚混凝土塊較多，且地下水滲水量較大，可在該地段加設(shè)集水井，再者還考慮了如果局部水量大時將采用局部坑外井點降水(對上層滯水)的預案，基坑分層開挖后，即噴射混凝土底層，封堵部分上層滯水，水量較大的部位還在坡面打入一些短鋼筋、鋼架管(周圍帶孔)適當固土和排水，施工實際證明該方案是切實可行的。

4.2 對潛水的處理

場地屬湘江沖積階地，潛水賦存于圓礫層內(nèi)穩(wěn)定水位埋深7.00 m～9.00 m，與周邊地下水水力聯(lián)系強，水量豐富。如采用降水方案，則出水水量大，降水影響半徑大，對周邊地基土和采用淺基礎(chǔ)的建筑物可能產(chǎn)生附加沉降，影響大;另外，由于場地狹窄，周邊距已有建筑物太近，當采用井點降水時，無足夠距離布置降水井和回灌井，不能控制降水對周邊建筑物的影響。鑒于此，對潛水層采用建造封閉的隔水帷幕進行處理，采用三重管高壓噴射注漿法在圓礫層中形成隔水帷幕，帷幕頂?shù)拙煊谙鄬Ω羲畬臃圪|(zhì)粘土中一定深度。

5 基坑支護施工控制措施

1)對周邊的變形觀測及時、準確，很好地為施工和設(shè)計服務(wù)，精確的發(fā)現(xiàn)基坑變形的隱患及時采取措施控制了坡體變形。

2)及時與業(yè)主方、設(shè)計人員和監(jiān)理人員溝通，順利處理了場地內(nèi)未預料到的復雜情況，主要包括以下幾個方面:a.人工填土層在開挖時由于坡度較大，放坡時坡面難以成型。采取了首先減少分層開挖的高度，如坡面仍難以成型時再采用在坡體內(nèi)頂入鋼花管并進行注漿加固或坡面用竹架板支擋的應(yīng)急處理措施。b.針對人工填土層內(nèi)局部地段地下水水量較大，噴射混凝土時在混凝土凝固前就稀釋垮塌的問題，采取了局部小范圍交錯超挖集水井，然后明排以降低地下水水位，并在噴射混凝土內(nèi)添加速凝劑。c.在基坑分層開挖的過程中，只有當上部已施工錨桿孔內(nèi)灌注的水泥漿凝固并達到一定強度以后才能進行下一層土方開挖。為了搶工期而且又保證開挖的穩(wěn)定，采取了合理安排各坡段的施工順序，并往錨桿砂漿內(nèi)加入適量速凝劑，保證施工順利進行。d.基坑在開挖過程中出現(xiàn)了不明障礙物、局部分布的古井、局部存在淤泥質(zhì)粘土等軟弱地層等情況，經(jīng)及時與工程設(shè)計人員溝通，及時進行設(shè)計變更或補強，順利地解決了這些問題。

6 體會

本工程在充分試驗與分析的基礎(chǔ)上，通過多項工程的類比，成功利用地區(qū)工程經(jīng)驗，充分發(fā)揮地基潛力，在不同類型地下水的控制、人工填土抗剪強度指標方面大膽突破，在深達12.40 m的深基坑內(nèi)采用三重管高壓擺噴注漿隔水帷幕、陡傾角放坡加復合土釘墻支護、樁錨、上部雙排樁下部復合土釘墻聯(lián)合支護方案具有創(chuàng)新價值，隔水帷幕與基坑支護施工組織合理、嚴密，真正做到了信息化施工，密切與設(shè)計、業(yè)主、監(jiān)理各方溝通，安全高效地完成了各項任務(wù)。本項目的基坑隔水帷幕及支護設(shè)計與施工取得了良好的社會效益與經(jīng)濟效益，其設(shè)計處理方法對同類工程具有參考價值與推廣價值。

［1］ JGJ 120-99，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］ 楊海亭.周邊復雜環(huán)境下的基坑支護設(shè)計［J］.山西建筑，2010，36(3):125-126.