高層建筑基坑圍護結構設計之探索

楊 林 周志健 杜 亮 張春曉

1. 天津科技大學 天津 300457；2. 中國建設第八工程局天津分公司 天津 300451；3. 天津市勘察院 天津 300191

1 工程概況

天津科技大學教師公寓工程項目占地面積54 989 m2，包括5棟24層住宅樓、4棟22層住宅樓、4棟17層住宅樓，采用框架-剪力墻結構，該工程均采用鉆孔灌注樁基礎，地下車庫樁徑600 mm，樁長27.0 m。1#～9#樓樁徑700 mm，樁長45.0 m。10#～13#樓樁徑600 mm，樁長27.0 m。住宅樓及地下車庫建筑±0.00 m相對于大沽標高4.95 m。住宅樓坑底建筑標高為-7.25 m，基坑深度6.25 m，地下車庫坑底建筑標高為-6.90 m，基坑深度5.90 m。

2 工程地質與水文條件

該場地埋深30.00 m深度范圍內，地基土按土層結構自上而下劃分為素填土、黏土、淤泥質黏土、粉土、粉質黏土等。結合勘察地質資料綜合分析，對本工程有影響的地下水為第四系孔隙型潛水。本次勘察期間測得場地地下潛水水位如下：靜止水位埋深0.80～1.60 m，相當于絕對高程2.99～2.32 m。潛水主要由大氣降水補給，以蒸發形式排泄，水位隨季節有所變化。一般年變幅為0.50～1.00 m。

3 基坑支護方案

3.1 基坑擋土方案

由于該場地屬于鹽堿地，地下水位埋深較淺，淤泥豐富，給基坑支護設計增加了難度，且軟土地層厚度較大，設計方案能否滿足要求成為設計人員重點考慮的問題。根據基坑開挖范圍內土質、地下水及周邊建筑物分布等特點，本基坑設計在北側及南側局部較開闊場地采用兩級放坡+抗滑樁的支護形式；東西兩側及南側局部采用雙排鉆孔灌注樁的支護形式；南側主樓邊角處采用單排鉆孔灌注樁+內支撐的支護形式；西側幼兒園處采用退蹬卸荷+單排鉆孔灌注樁的支護形式。基坑支護平面見圖1[1,2]。

圖1 基坑支護平面及水平位移觀測點布設示意

3.1.1 1-1剖面

東西兩側及南側局部采用雙排鉆孔灌注樁的支護形式。基坑開挖深度為5.9 m、6.25 m，計算時按6.25 m考慮，灌注樁樁徑為600 mm，樁長為11.5 m，樁間距為1 500 mm，前后排距為2 800 mm；樁頂設冠梁，前后排樁設連梁，冠梁截面為800 mm×600 mm，連梁截面為600 mm×600 mm。

通過計算，雙排樁的前后排樁在各工況下的最大樁（墻）位移均為47.90 mm。

3.1.2 2-2剖面

南側主樓邊角處采用單排鉆孔灌注樁+內支撐的支護形式（圖2）。基坑開挖深度為6.25 m，采用φ600 mm@900 mm灌注樁圍護結構，樁長為10.5 m，樁頂建筑標高為-3.10 m。計算時考慮地面超載10 kPa。

圖2 單排灌注樁

3.2 基坑止水方案

整個場地全封閉止水，采用φ700 mm@900 mm的雙軸水泥攪拌樁進行止水，組內咬合200 mm，組與組之間咬合300 mm，有效樁長11 m。該工程⑥b、⑥d層均為粉土層，層底埋深為13.6 m，為保證止水效果，止水帷幕需截斷該2層粉土，故攪拌樁樁頂位于埋深2.1 m處，樁端位于埋深13.1 m處，有效樁長為11.0 m。

根據《建筑基坑工程技術規范》（YB 9258—1997）規定，驗算滲流穩定性（圖3）γ=1.41＞1.1，滿足規范要求[3,4]。

圖3 穩定性計算示意

4 基坑水平位移變形情況分析

4.1 基坑北側

基坑各觀測點變形狀況如圖4所示。其中，基坑北側共布設16個點（點號為1#～16#），總體來看基坑向內側位移。向基坑方向最大位移量為17 mm（10#點），最小位移量為4 mm（4#點）；平均位移量為10.2 mm（向基坑內方向）。

為了描述基坑的變形過程，以位移量最大的點（10#點）為例繪制時間-水平位移曲線（圖5）。從圖中看出，基坑處于開挖過程時，10#點累計水平位移量凈增5 mm，開挖結束后在基坑內施工過程中累計水平位移量凈增5 mm。

4.2 基坑南側

基坑南側共布設22個點（點號為從28#～49#），總體來看基坑向內側位移（圖5）。向基坑方向最大位移量為17 mm（34#點），最小位移量為1 mm（45#點）；平均位移量為8.7 mm（向基坑方向）。

4.3 水平位移觀測結論

通過對天津科技大學教師公寓基坑項目工程基坑支護體系基坑水平位移的監測，一共觀測了48次，到2013年4月24日觀測結束為止，基坑水平位移趨于平穩。從各次觀測成果總體來看，基坑在開挖期間的水平位移較小，小于水平位移警戒值，表明基坑是安全的。

圖4 基坑各點水平位移累計曲線示意

圖5 基坑北面10#點的水平位移曲線示意

5 結語

通過天津科技大學教師公寓基坑支護工程實例，我們認識到基坑支護方案設計是一項復雜的技術工作。在本基坑設計中采用了不同組合式基坑支護設計方案，充分發揮各種支護方式安全與高效的優點。根據本工程在基坑開挖過程中的監測數據分析，本次基坑支護方案取得了比較理想的效果，該方案的成功實踐，為將來的鹽堿地區軟土地層基坑支護提供了有利的依據[5,6]。