基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計實例探析

梁建國

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西太原 030013)

1 工程概況

某交通工程地下環(huán)廊平面沿規(guī)劃道路紅線布置，處于一個地質(zhì)構(gòu)造運動相對穩(wěn)定的地帶，無大的構(gòu)造斷裂分布，下伏基巖為志留系泥巖，屬非可溶巖，場地不良地質(zhì)作用不發(fā)育。因此，場區(qū)地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性良好，適宜工程建設(shè)。從整個場地地層分布特征來看，場地屬于典型的二元結(jié)構(gòu)，上部土層埋深以及層厚均相對比較穩(wěn)定，土層與砂層之間具有明顯的過渡層，該層局部存在著不均勻性，力學(xué)性質(zhì)各向異性明顯，下部砂層埋深、層厚及性質(zhì)相對穩(wěn)定，但對于本工程基坑范圍內(nèi)土層層面起伏較大，總體而言均勻性較差。

2 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計選型分析

本工程基坑范圍內(nèi)主要由自穩(wěn)性較差的人工填土和軟弱粘性土組成，為圍護(hù)基坑自身穩(wěn)定，需采取必要的支護(hù)措施。結(jié)合周邊環(huán)境及地質(zhì)條件判定本工程基坑重要性等級，基坑深度大于10 m的為一級;基坑深度7 m～10 m的為二級。支護(hù)結(jié)構(gòu)型式根據(jù)結(jié)構(gòu)型式、基坑深度、工程地質(zhì)情況、場地限制條件、使用條件、施工工藝等確定，力求選用技術(shù)成熟、施工安全、造價合理、工期短、符合環(huán)保要求、利于施工的方案。通過對本工程周邊不同環(huán)境條件和水文地質(zhì)條件的研究，基坑可采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式有地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁加隔水帷幕、SMW工法樁、拉森鋼板樁、水泥土重力式擋墻、放坡等。

地下連續(xù)墻施工工藝適用飽和軟土地層，施工時振動小，噪聲低。地下連續(xù)墻的剛度較大，能承受較大的水平側(cè)向荷載?；娱_挖時，能夠較好地控制對鄰近建筑物、構(gòu)筑物和地下管線的影響。地下連續(xù)墻與地下道路側(cè)墻的“兩墻合一”技術(shù)已日趨成熟，可以實現(xiàn)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)使用階段的再利用。從經(jīng)濟性考慮，一般用于開挖深度大于10 m時。

本工程主線基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)可采取鉆孔灌注樁+內(nèi)支、SMW工法或地下連續(xù)墻三種方案。本工程場地上部雜填土中賦存有上層滯水，下部砂層中賦存有承壓水，坑壁側(cè)部分土層中混夾有粉土及砂土，為防止側(cè)壁土層產(chǎn)生滲水、流土、涌砂，綜合考慮勘察單位意見，建議首選地下連續(xù)墻或SMW工法方案。這三種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)比較詳見表1。

表1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟技術(shù)比較分析

根據(jù)以上分析并結(jié)合工可階段專家評審意見，本地下環(huán)廊基坑工程按不同深度采用不同支護(hù)方法。開挖深度小于3.0 m時，采用1∶2放坡開挖;開挖深度在3.0 m～6.0 m時，采用拉森鋼板樁支護(hù)或水泥土擋墻結(jié)構(gòu);開挖深度在6.0 m～8.0 m，采用φ650工法支護(hù)結(jié)構(gòu);開挖深度在8.0 m～11.0 m，采用φ850 SMW工法支護(hù)結(jié)構(gòu);開挖深度在11 m以上時，采用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻作圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

本地下環(huán)廊主線基坑大多在10 m左右，采用SMW工法方案進(jìn)行基坑支護(hù)。場地上部雜填土中賦存有上層滯水，下部砂層中賦存有承壓水，坑壁側(cè)部分土層中混夾有粉土及砂土，而SMW工法圍護(hù)防止側(cè)壁土層產(chǎn)生滲水、流土、涌砂效果較好?；庸こ虒嵤┻^程中需要疏干場地上部土中賦存的滯水，并根據(jù)需要在局部范圍降低下部砂層中賦存的承壓水，基坑側(cè)壁通過SMW工法樁止水。當(dāng)坑底處于②-3層中，對坑底土體進(jìn)行雙軸攪拌樁加固，提高被動土抗力;當(dāng)坑底處于③層土?xí)r，攪拌樁加長(型鋼插入深度不變)，有條件時隔斷③層，③層土層深較大時攪拌樁插入比按1∶1控制。

3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

針對本基坑北側(cè)為某SOHO城基坑，其與地下環(huán)廊圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊距離較近，最小距離僅為3.58 m。地下環(huán)廊圍護(hù)結(jié)構(gòu)與SOHO兩地塊圍護(hù)結(jié)構(gòu)間規(guī)劃布設(shè)有2根市政管線，分別為直徑1 000 mm的污水管和直徑400的雨水管，管線埋深約為地面下4 m。根據(jù)業(yè)主進(jìn)度要求，SOHO地塊將先于地下環(huán)路工程開工建設(shè)，待SOHO城完成后進(jìn)行地下空間環(huán)廊基坑開挖。此種情況符合“先深后淺、先大后小”基坑施工原則。地下環(huán)廊基坑工程的圍護(hù)形式采用SMW工法。在確保地下環(huán)廊對地塊施工工期不造成影響的前提下，環(huán)廊本身的工期也可得到有效保證。應(yīng)從基坑支護(hù)體系設(shè)計、施工組織、工程監(jiān)測等方面相互協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌考慮，控制風(fēng)險，確保工程的安全。

通過兩工程合理的總體施工籌劃，在SOHO地塊尚未開挖之前，可先行施工完成部分地下環(huán)廊結(jié)構(gòu)，SOHO地塊開始挖土?xí)r，實施地塊相鄰的環(huán)路圍護(hù)、土體加固、第一道混凝土支撐和第一層土體開挖后暫停，施工SOHO地塊影響范圍之外的環(huán)廊結(jié)構(gòu)，待SOHO地塊底板澆筑完成后再繼續(xù)相鄰環(huán)廊施工，盡可能不對環(huán)廊工期造成大的影響。

3.1 基坑設(shè)計斷面

K0+015.50 ～K0+107.80 段:該段通道總長82.3 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度約13.6 m，接地塊范圍約23.4 m。基坑開挖深度約9.65 m～10.14 m，圍護(hù)采用φ850 SMW工法樁(密插)，型鋼插入比約0.8，攪拌樁隔斷②-3層。基坑第一道支撐為800×800混凝土支撐，支撐水平間距約7 m，下設(shè)兩道Φ609×16鋼支撐，支撐水平間距約3.5 m，考慮到基坑形狀不規(guī)則，為確保基坑穩(wěn)定，局部采用800×800混凝土圍檁?？拥撞捎盟鄶嚢铇都庸?，形式為裙邊+抽條，地基加固為3 m。

K0+107.80 ～K0+173.00 段:該段通道總長 65.2 m，寬度約13.6 m?；娱_挖深度約 6.87 m ～9.65 m，圍護(hù)采用 φ850及φ650 SMW工法樁(隔一插一)，型鋼插入比約0.8，攪拌樁隔斷②-3層?；拥谝坏乐螢?00×800混凝土支撐，支撐水平間距約7 m，下設(shè)兩道Φ609×16鋼支撐，支撐水平間距約3.5 m，坑底采用水泥攪拌樁加固，形式為裙邊+抽條。

K0+203.00 ～K0+253.60 段:該段通道總長 50.6 m，寬度約13.6 m?；娱_挖深度約6.85 m～9.20 m，圍護(hù)及支護(hù)布置形式同 K0+107.80～K0+173.00 段。K0+253.00 ～K0+339.00 段:該段通道總長86.0 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度約13.6 m，接地塊范圍約23.4 m?；娱_挖深度約9.20 m～10.29 m，圍護(hù)及支護(hù)布置形式同K0+015.00 ～K0+107.80 段。

3.2 基坑計算結(jié)果

以斷面K0+015.50為例，運用天漢軟件進(jìn)行基坑計算，根據(jù)計算結(jié)果可知，變形和強度均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

針對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)開挖面積大、地質(zhì)條件差等特點，通過選型分析、比較給出了該基坑的圍護(hù)設(shè)計方案，同時對圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計提出詳細(xì)設(shè)計過程，實踐證明該方案合理有效。

［1］蔡 挺.基坑圍護(hù)設(shè)計與施工的探討——以臺州市檔案館工程為例［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2013(4):30-31.

［2］徐瑞國，朱長根.寶鋼綜合大樓項目基坑圍護(hù)設(shè)計與施工研究［A］.第三屆全國地下、水下工程技術(shù)交流會論文集［C］.2013.

［3］馮翠霞.臨江復(fù)雜條件下超大深基坑圍護(hù)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)［J］.上海水務(wù)，2011(3):28-34.