不規(guī)則平面深基坑開挖施工案例綜述

呂 民

1 項目基礎、基坑支護及地質概況介紹

1.1 基礎與地下室

本工程基地的北側為達安花園28層的帶3層裙房的商住樓，東側及東南側為達安花園3層體育館及三鑫花園的14層及16層高層住宅樓，西側為長壽路，西南側為萬航渡路及康定路，東及東南側平面布局呈現(xiàn)倒W雙直角形狀，西至西南側呈現(xiàn)按長壽路萬航渡兩路交接角平行切弧形狀，兩條主路邊位于基坑側，排布大量的市政管道布排，距離主路最近為6.6 m，距離北側裙房外墻最近為11 m，東側距離體育館最近為8 m，基坑平面外形較為復雜。

基礎形式:本工程基礎采用鉆孔灌注樁+厚筏板的基礎大底板形式并按設計有后澆帶，把整個基礎底板分成5大塊(A，B，C，D，E)。底板下采用鉆孔灌注樁，樁徑有600，800兩種。

1.2 基坑支護方案及概況

圍護結構采用800 mm厚、6000 mm寬(一幅，深度為33 m)的地下連續(xù)墻擋土結構，水泥攪拌樁采用直徑650@450的雙軸深層攪拌樁及旋噴樁，坑內(nèi)局部設水泥土攪拌樁加固，實際開挖深度為15.450 m～16.350 m。

基坑底面以上采用鋼格構柱作為三道鋼筋混凝土圈梁及支撐的坑中跨的梁下支撐。

1.3 地基及基坑土層的物理性質及水文情況

土層物理性質及水文情況見表1。

2 基坑開挖方案及施工安排

2.1 基坑工程總施工程序

基礎工程樁及圍護地下連續(xù)墻及攪拌、旋噴樁先于坑內(nèi)土方開挖及平面圍檁支撐梁施工先行完畢→井點降水→第一層土方開挖→第一道支撐及圈梁→棧橋(便道)→第二層土方開挖→第二道支撐→第三層土方開挖→第三道支撐→第四層土方開挖→墊層混凝土→地下室底板→第三道支撐拆除→地下三層結構→第二道支撐拆除→地下二層結構→第一道支撐拆除→地下一層結構。

表1 土層物理性質及水文情況

2.2 土方開挖方案及安排

施工順序應遵循先撐后挖的原則。

土方開挖要求采用階梯式挖土，從西向東逐步推進。支撐施工與挖土間的施工原則為:在支撐梁的強度達到80%以上時，方可進行第二層土方的開挖。土方開挖、支撐施工應嚴格實行“分層分段、留土護壁、限時開挖支撐、先撐后挖”，以后澆帶為分界線，共分5塊施工，整個土方開挖方向由北向西南，結合平面支撐梁的施工分層分塊進行施工逐步推進。開挖過程同時采用深井泵降水的方案。

3 基坑施工期間監(jiān)測

3.1 監(jiān)測總方案

施工過程的環(huán)境監(jiān)測分兩階段:第一階段為在圍護施工過程中，對場地周邊地下公用管線以及相鄰建筑物的變形影響進行追蹤監(jiān)測;第二階段為基坑開挖后的施工監(jiān)測，重點對基坑周邊土體及地下水位穩(wěn)定性進行監(jiān)測預報。

3.2 監(jiān)測內(nèi)容及實施

測試所采用的具體項目如下:

1)圍護樁墻頂水平垂直位移的量測;

2)測斜(基坑圍護墻體樁身位移檢測);

3)地下水位的觀測。

3.3 監(jiān)測過程

土方開挖2007年12月開始，至2008年5月15日大底板全部澆完，其后按結構層的施工繼續(xù)監(jiān)測至7月份。

3.4 監(jiān)測測量結果的特點及特征

1)通過實測的四周建筑物的沉降結果:東側的外圍小區(qū)的體育館路面近基坑測(離坑近點8 m)得累計沉降－72.84 mm，遠基坑測(離坑近點34 m)得累計沉降－14.89 mm;東南側17層高的住宅樓路面近基坑測(離坑近點46 m)得累計沉降－16.4 mm，遠基坑測(離坑近點72 m)得累計沉降－19.3 mm;周邊建筑物的沉降按距坑邊的近遠而呈現(xiàn)沉降由大至小的特點，說明因沉降而引起的應力疊加效應較為明顯。

2)連續(xù)墻頂圈梁的沉降點觀測中，位于坑北側邊的W5點沉降值為最大:－20.21 mm，而此位置區(qū)域下存在較軟弱暗浜層，表明了地質較差及最開始開挖的地段存在沉降較大的可能性。

3)坑外土體沉降觀測值中測得T10點位最大值為:－49.14 mm，此點位于長壽路及萬航渡路結合的位置，受行車動荷重及市政管線密集布設影響及兩個方向的土體沉降變形的重疊影響較大，故在沉降測量值上有所反應，位于此弧形基坑邊的T7點～T13點位，測得的累計沉降值明顯大于其他邊位的點，更進一步反映了沉降值受外在動荷影響較大。

4 理論計算連續(xù)墻最終沉降值(分層法)與實測沉降觀測值、規(guī)范許可值范圍之間的比較及結論

1)按GB 50202-2002建筑地基基礎施工質量驗收規(guī)范中的規(guī)范性要求:本案例為一級基坑要求地面沉降值在3 cm范圍內(nèi)，圍護結構墻頂為3 cm，同時設計說明中要求支護圈梁頂報警值為:“垂直位移大于3 mm/d或累計沉降值大于35 cm(或水位大于500 mm/d(累計))”。

2)由于地下連續(xù)墻在施工過程中存在獨立受力體系狀態(tài)，如支撐梁強度未完成前進入開挖或基坑不存在大面積完整分層分區(qū)的支撐狀態(tài)，就會在開挖的過程中存在一定的沉降，而對于連續(xù)墻的最終沉降值在地下室結構的施工過程中有何具體的區(qū)間體現(xiàn)，僅能按上述現(xiàn)行規(guī)范及設計要求的報警值進行約束，若采用《建筑地基基礎設計規(guī)范》分層法進行計算最不利狀態(tài)下的連續(xù)墻(即假定連續(xù)墻為獨立受力結構基礎)的最終沉降值，可以提供進一步的參考。按8 m單元連續(xù)墻進行最終沉降值的計算過程如下(支撐梁的跨度主要在8 m區(qū)間):

連續(xù)墻底(按800 mm寬度)經(jīng)計算基底應力P=1199 kPa，基底對應以上土層各層自重的應力Pc=530 kPa，則基底的附加應力為:

則按規(guī)范法計算單元連續(xù)墻最終沉降量為89.721 mm。

3)實測現(xiàn)場連續(xù)墻最大沉降為20.21 mm，土體最大沉降值為49.59 mm;并通過理論上的規(guī)范法計算得最終沉降量為89.721 mm，從而說明了規(guī)范要求的30 mm的監(jiān)控值的規(guī)定，具有較強的實踐性、合理性;并從另一側面說明了圍護結構的空間完整性及隨著地下室箱體結構及與樁基完整結合，從而阻止了單一圍護連續(xù)墻進一步沉降的進展。

5 對應各變形沉降監(jiān)測指導時，開挖施工中的結構加固及變形較大情形下的應對措施

1)如在基坑的北面發(fā)生支護連續(xù)墻體連接處滲水較大，通過測斜記錄觀察向坑內(nèi)傾斜度加大，在其背后土體進行高壓注漿封閉，加打高壓旋噴樁制止變形增加，同時由于不規(guī)則平面在基坑平面轉角處，支撐軸力較大處，兩塊連續(xù)墻間變形較大處，采取粘鋼加固鋼板，以共同約束多塊墻體的共同變形。而局部墻體及土體變形較大處，減輕施工荷載及移除臨時設施及材料堆場亦為常用的調(diào)整手段。而基坑底墊層作為一道坑底暗支撐，在深坑上口四周的墊層中加設配筋暗梁，作為常規(guī)的加固措施。

2)通過先撐后挖，分層分段施工，及時澆混凝土大底板，組織結構水平梁板體系的施工，保證支撐體系向結構自身體系的轉換，保證了結構箱體的整體形成。

6 結語

通過本案例結合不規(guī)則基坑開挖地下室結構施工流水組織，支撐結構的體系設計，施工過程中的主要監(jiān)測指標的實際測量結果的簡述及匯總分析，在不利條件下，對未形成剛度整體的地下連續(xù)墻單元墻體按規(guī)范公式計算其最終的沉降量，并進行與實際測量結果對比，揭示了規(guī)范中對于沉降控制值要求的合理性，而由于不規(guī)則基坑及周邊環(huán)境復雜性，揭示了不規(guī)則基坑變形復雜的平面轉角變形應力較為集中而導致變形較大，有效的坑內(nèi)坑外的各變形監(jiān)測信息化手段，亦從另一個方面真實反映了不規(guī)則基坑變形的規(guī)律，并進一步指導施工流水段的劃分，從而保障了工程的順利進展，創(chuàng)造項目施工實施的社會效益。通過本案例的綜合分析，其中設計、施工監(jiān)測的成功實施，對同類型工程施工具有現(xiàn)實的借鑒指導意義，借助于信息化施工測量監(jiān)測手段，亦揭示設計、施工各信息化手段互相結合、互相督導的一系列的成功環(huán)節(jié)。

[1]陳創(chuàng)堅，吳建軍，李森森.深基坑開挖支護方案比選[J].山西建筑，2010，36(17):97-98.