常州紡儀廠項目基坑支護方案選型分析

馬 慶 平

(南京大學金陵學院，江蘇 南京 210089)

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常州紡儀廠項目基坑支護方案選型分析

馬 慶 平

(南京大學金陵學院，江蘇 南京 210089)

針對常州紡儀廠項目的基坑特點及環境特點，分析了該基坑支護結構的選型過程，并采用了放坡土釘墻支護及敞開式管井降水方案，取得了良好的經濟效應，可為類似深基坑工程的設計提供借鑒。

基坑，土釘墻，管井降水，錨桿

1 項目概況

常州紡儀廠項目位于常州市勞動中路南側，銀河灣電腦數碼城西側，原常州紡儀公司內。工程的主體結構為地上4幢32層高層建筑及2層裙房商業，地下設置2層地下室。整個基坑面積達21 100 m2，基坑周邊延長米約570 m，基坑普遍區域挖深9.2 m，4棟主樓位置挖深9.7 m。

基坑工程位于原常州紡儀公司內，工程場區原有建筑大部分已拆除，僅東北角保留一棟6層建筑用于施工期間辦公用房，該建筑為磚混結構，采用墻下條形粘土磚擴展基礎，基礎埋深1.5 m，地下室外墻距離該建筑4.4 m。地下室外墻距離場區北側圍墻約20 m、圍墻外為市政主干道勞動中路；距離場區西側圍墻約28 m，距離南側圍墻15 m～29 m，距離東側圍墻11 m～15 m。東西兩側圍墻外側均為道路，南側圍墻外為規劃道路，基坑開挖期間未開工建設。

2 工程地質及水文地質條件

該工程場地在地貌上屬長江三角洲沖積平原。根據勘查報告,基坑淺層土層自上而下分別為：①層雜填土，③1層硬塑狀粘土，③2層可塑狀粉質粘土，④層稍密～中密粉土夾粉砂，⑤1層密實粉砂，⑤2層中密粉土夾粉砂，⑥1層可塑粉質粘土，⑥2層硬塑狀粘土。該土層分布是常州地區典型的地層分布形式，上部為1 m～7 m粘性土，為很厚的硬殼層，下部為淺層承壓水含水層。

地下水按其埋藏條件可分為上層滯水和承壓水，上層滯水埋藏于①層雜填土中，其主要補給源為大氣降水、人工用水、地表徑流，主要以蒸騰作用排泄，水位受降水、地表水等影響呈季節性變化，勘察測得上層滯水水位埋深為0.5 m～1.3 m，上層滯水水位年變化幅度約±0.5 m。影響基坑的承壓水主要埋藏于④層粉土夾粉砂、⑤1層粉砂、⑤2層粉土夾粉砂中，其主要補給源為大運河和長江水的側向補給，排泄途徑亦相同，水量較豐富。勘察測得其埋深為地面下6.0 m～6.6 m，承壓水年變化幅度約±0.5 m。本工程地下室底板已位于該承壓含水層，需要進行降水處理。根據勘察報告，該淺層承壓水含水層的綜合滲透系數為2.5 m/d。

基坑影響范圍內各土層部分物理力學指標見表1。

表1 土層參數

3 工程特點及難點

從基坑工程的規模、主體結構的特點、土層地質條件來分析[1]，本基坑工程具有如下3個特點：

1)基坑面積約21 100 m2，基坑面積較大；二層地下室，基坑挖深較深。

2)基坑開挖深度范圍內涉及的土層上部為可塑～硬塑的粘性土，土質條件較好；下部為富含承壓水的砂性土和粉土，含水量大，透水性好，且具承壓性。因此，地下水控制是本基坑需要考慮的關鍵技術因素，也是本基坑工程的難點所在。

3)大面積深基坑工程圍護方案的選型至關重要，不同的圍護方案工期與造價差異很大，如何在滿足基坑安全的前提下提高經濟性成為本基坑工程設計的主要問題之一。

4 基坑支護方案選型分析

根據以往常州地區類似工程的成功實踐經驗，類似挖深9 m～10 m深基坑的主流設計方案為：豎向圍護體系采用型鋼水泥土攪拌樁(SMW工法)或鉆孔灌注樁結合止水帷幕，水平傳力體系采用鋼筋混凝土內支撐或預應力錨桿，基坑內采用管井進行疏干降水。

上述常規支護方案設計原理成熟，安全性高，但存在以下幾個問題：

1)支護樁施工完成需要養護至設計強度后方可進行土方開挖，前期工期長。

2)本工程場地富含承壓水且水頭較高，支護結構承受的水土壓力較大，必然導致其截面及鋼筋含量較大，從而大大增加了工程造價。同樣，地下水豐富且具承壓性，對止水帷幕的施工質量要求很高，一旦止水帷幕滲漏，封堵困難；滲漏時間過長極易導致支護結構外側深層土體被水流掏空，引起地面塌陷等工程事故。

3)如果采用鋼筋混凝土內支撐，一方面混凝土支撐澆筑完成需要養護至設計強度后再繼續向下開挖，另一方面支撐的存在給土方開挖帶來困難，都大大影響了整個工期。如果采用錨桿，坑外地下水豐富，普通施工工藝極易塌孔，施工難度極大。

本著在安全的基礎上，追求工期及造價最優的原則，同時結合常州地區經驗[2]，大膽嘗試新的設計思路：

1)首先采用敞開式管井降水方案降低地下水。常州地區特有的土層分布,地表下1 m～7 m硬塑狀態的粘性土相當于一塊很厚的板,通過近幾年來類似地質及水文條件下基坑工程的實踐及總結[3],該基坑采用敞開式的管井降水方案來降低承壓水水位是可行的,降水不會引起地面產生大的沉降量，也不會對周邊的建(構)筑物產生明顯影響。同時，地下水位降低使得粉土、粉砂層更加密實，土的抗剪強度提高明顯。

因此本工程坑外每隔15 m左右布置一口降水井，以降水代替止水，節約了止水帷幕，同時可降低基坑側壁的水土壓力、提高其穩定性；坑內布置36口管井進行疏干降水，確保基坑坑底的土體穩定性和干燥環境。圖1為本工程基坑降水井平面布置圖。

2)基坑邊坡采用放坡土釘墻進行支護。二級放坡，坡比1∶0.5，坡頂設一排豎向錨管樁進行超前支護，深度5 m左右的位置留設寬度1.5 m的平臺。為避免土釘施工時觸碰地下管線，第一排土釘采用洛陽鏟成孔，其余土釘采用麻花鉆鉆進成孔。典型的土釘墻支護剖面見圖2。

3)東北角靠近6層建筑位置，坡頂超載大，支護距離小，采用鉆孔灌注樁+二層錨桿進行支護，見圖3。錨桿采用高壓噴射擴大頭錨桿，克服了地下水位以上普通錨索成孔困難的問題。

4)基坑實施按需降水原則。基坑開挖過程中，按照土釘開挖工程不斷調整管井降水深度；基坑開挖到底后，地下水位降至坑底0.5 m～1.0 m，確保基坑內主體結構順利施工。

5 結語

常州紡儀廠項目基坑面積大，基坑開挖深度具有一定的代表性，結合常州特有的地質條件，經過反復分析論證，采用放坡土釘墻支護及敞開式管井降水方案。該方案相對常規排樁+內支撐(或錨桿)的支護方案，極大地降低了基坑工程造價，同時，土釘墻隨著基坑開挖分層分段施工，不在基坑內形成障礙，提高了土方開挖及地下主體結構施工的便利性，大大節約了施工工期，取得了良好的經濟效益。

工程已施工結束，監測結果表明，基坑開挖引起的坡頂位移值和地面沉降值均在控制范圍內，周邊環境亦處于安全狀態，這說明本工程的設計是成功的。本工程可為類似深基坑工程的設計提供借鑒。

[1] 陳 暢,戴 斌,王衛東.上海世博中心基坑工程設計[J].巖土工程學報,2010,32(1)：397-403.

[2] 代國忠,王 英,林道富.常州市區土釘墻支護技術的應用現狀與展望[J].江蘇建筑,2008(4)：40-42.

[3] 符新軍.淺談常州某深基坑支護方案選型[J].山西建筑,2011，37(18)：39-40.

Analysis on selection of foundation pit support scheme for Changzhou textile instrument factory project

Ma Qingping

(NanjingUniversityJinlingCollege,Nanjing210089,China)

According to the characteristics of the Changzhou textile instrument factory project foundation pit and the environment, the selection process of the retaining structure of the foundation pit was systematically analyzed. The soil nailing wall support and the open-type tube well dewatering program were adopted, and good economic effect was achieved. Which can provide reference for similar deep foundation engineering design.

foundation pit， soil nailing wall， well dewatering, anchor bolt

2016-11-13

馬慶平(1982- )，女，碩士，工程師

1009-6825(2017)04-0075-03

TU463

A