建筑工程基坑支護類型優選

◎ 深圳市鴻榮軒建設工程有限公司 陳少寧

城市人口以及市政管網都較為密集，在進行基坑支護類型的選擇時顯得非常重要，關乎到經濟性及安全性，一旦選擇不合理，會造成經濟上的損失及安全事故。因此，基坑支護類型優先具有重要意義。

一、工程概況

某工程總建筑面積約50000m2，設1層地下室，樁基采用PHC-500（B）-125靜壓預應力混凝土管樁，鋼筋混凝土伐板基礎標高為-8.25，厚度為1.5～1.8m，基坑開挖深度為-6.0～8.25，局部達9.25m。深基坑工程支護設計采用鉆孔灌注樁懸臂+被動區加固的支撐結構。

二、巖土工程條件

根據本工程勘測報告，場地內所分布的地層為第四系全新統沖洪積成因的粉質粘土、淤泥質粉質粘土、淤泥質粉質粘土夾粉土、粉砂（或互層）、細砂層及中砂層和砂夾卵石層，下伏志留系中統墳頭組強-中風化泥巖 。在基坑開挖及支護結構施工深度范圍內的土層依次為：① 素填土；② 粉質粘土：呈飽和的可塑狀態；③ 淤泥質粉質粘土：呈飽和的軟塑～流塑狀態；④ 淤泥質粉質粘土夾粉砂、粉土：呈飽和的流塑狀態；⑤ 細砂：呈飽和的中密狀態。

場地內地下水主要分為上層滯水和承壓水兩種類型。上層滯水賦存于①層素填土層中，無統一水位，主要接受地表水與降水補給。承壓水主要賦存于下部砂層中，以③層淤泥質粉質粘土層為相對隔水層頂板，與長江水有較強的互補關系，動儲量豐富，有較高的水頭壓力。

地基各土層的主要物理力學指標如表1所示。

三、基坑特點及周圍環境分析

本工程施工場地狹窄，基坑邊距A路邊約16m，距圍墻邊最小距離約7m；基坑東側為B建筑物，均為2～4層的磚混結構建筑，建筑物基礎為天然地基，基坑邊距該門診部及住院部的距離為12.8～17m；基坑北側為4層和6層的建筑物，均為磚混結構，其中4層距基坑邊最小距離7.2m，6層辦公樓距基坑邊最小距離約4.6m；基坑西側為4層磚混居民住房，距基坑邊最小距離約13～17m。基坑的平面見圖1。

表1

圖1

從基坑周圍環境條件、開挖深度和地質條件分析如下：

（1）本工程基坑周長約333m，面積約6480m2，由于基坑開挖深度及面積較大，基坑安全等級為一級，重要性系數取1.1。

（2）本工程基坑平面形狀極不規則，布置滿堂整體支撐難度較大，造價較高。

（3）本工程地質條件較差，在基坑開挖深度范圍內有較厚的軟塑～流塑狀態的淤泥質粉質粘土，對基坑支護的影響較大。

（4）基坑東邊及北邊有2～4層磚混結構的門診樓、住院部以及6層辦公樓，距離基坑邊較近，且基礎埋深較淺，在基坑開挖過程中要嚴守原則，確保安全。

四、基坑支護類型方案優選比較的原則

在進行基坑支護類型方案優選時，同時原則也是具有多方面。主要總結以下4個方面：

（1）先進性、施工技術可靠性分析；

（2）對于周邊環境的影響程度進行評價；

（3）施工工期長短分析；

（4）支護的綜合經濟對比。

五、基坑支護方案

1、基坑支護方案方案比選

（1）復合噴錨方案

基坑采用復合噴錨方案必須具有較大的放坡空間，而本工程距離周邊原有建筑物較近，而且基坑側壁存在較厚的軟塑～流塑狀態的淤泥質粉質粘土，因此本工程不能采用復合噴錨方案。

（2）重力式擋土墻方案

重力式擋土墻所占空間很大，本基坑周邊環境較緊張，不具備實施重力式擋土墻方案的條件。

（3）排樁+滿堂整體支撐方案

本工程基坑平面形狀極不規則，布置滿堂整體支撐難度較大,造價也較高，由于施工上設置支撐、拆撐、換撐等工序，使得工期也較長，因此本工程不宜采用。

（4）地下連續墻方案

地下連續墻安全性能高，但其造價很高，本基坑工程不宜采用地下連續墻方案。

（5）鉆孔灌注樁懸臂+被動區加固支護方案

根據本基坑工程的特點、場地地質條件、周邊環境條件，在基坑東、北側鄰近醫院門診部、住院部及局部場地狹窄的地段采用φ800和φ1000鉆孔灌注樁懸臂+被動區加固的支護方案（局部開挖深度達8.4m的位置采用雙排樁支護結構）；在基坑南側、西南側場地開闊及距離周邊建筑物較遠的地段采用φ600鉆孔灌注樁懸臂結構。該方案支護結構簡單，既能確保基坑及周邊建筑的安全，又有利于基坑土方開挖，大大降低了基坑土方開挖的成本和工期。

2、基坑支護方案的確定

根據以上方案比選，綜合考慮基坑的安全、經濟、工期、環保等多方面因素，本工程的基坑支護方案宜采用鉆孔灌注樁懸臂和鉆孔灌注樁懸臂+被動區加固的支護方案。支護剖面見圖2

圖2

（1）支護樁及冠梁

①采用φ800@1200鉆孔灌注樁懸臂結構，樁頂設置一道1000×800mm鋼筋混凝土冠梁，混凝土設計強度等級C30。

②采用φ1000@1300鉆孔灌注樁懸臂結構，樁頂設置一道1200×800mm鋼筋混凝土冠梁，混凝土設計強度等級C30。

③采用φ600@1000鉆孔灌注樁懸臂結構，樁頂設置一道800×600mm鋼筋混凝土冠梁，混凝土設計強度等級C30。

（2）深層攪拌樁

①基坑底被動區加固采用φ500@400深層攪拌樁，加固寬度10.1m，平面上呈格構式布置。

②基坑側壁止水帷幕采用φ500@350深層攪拌樁。

③深層攪拌樁施工采用粉噴工藝，有效樁長內全程復攪，水泥采用32.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量不得小于55kg/m。

（3）掛網噴射混凝土

樁頂放坡采用60mm厚掛網噴射C20細石混凝土護面，掛網鋼筋采用鋼板網，噴射混凝土設計配合比為水泥:砂:石=1:2:1.5，水泥采用32.5級普通硅酸鹽水泥。

3、基坑降水設計

根據地質報告，該場區基坑開挖深度內均已揭穿含水層，因此按疏干降水考慮，降水后水位設計值為基底以下0.5～ 1m。

六、施工過程

（1）基坑開挖前，施工支護樁、粉噴樁以及降水系統：（2）開挖上部-3.0m土層，并施工冠梁；（3）在混凝土期齡達到后，分層對稱開挖下部土方，在基坑開挖至-9.25m深后分批啟動降水井；（4）承臺基礎底板混凝土澆筑。

七、 施工監測

為確保基坑的可靠及安全性，進行全過程動態監測信息化施工，主要監測如下：

（1）在冠梁頂部隔15m設置一個觀測點，通過控制冠梁的位移來判定周邊土體變形的影響。確保在規范要求內。

（2）對支護樁體的深層水平位移進行監測，隔15m設置一個觀測點。

（3）對周圍建筑物的沉降進行監測，在相鄰建筑物的角點部位設置監測點，如果邊線的距離比較長時應在中間適當的部位進行設置觀測點。

通過全過程的監測數據，與預期的較為接近，支護結構安全可靠，證明了方案的可行性。

八、結論

根據以上的工程實踐表明，沉降及位移的監測數據都在規范內，工程的質量及安全均達到規范要求和驗收標準，說明了在土質較差及變形控制要求高的條件下，采用此方法是可行的，對于周邊環境的影響小，縮短了施工工期及節約投資成本，獲得了可觀的社會經濟效益。