某深基坑支護(hù)工程實(shí)例分析

鄭付濤，夏繼宗

（常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院，江蘇 常州 213002）

1 工程概況

隨著城市地下空間開(kāi)發(fā)利用的強(qiáng)度增加，基坑工程也面臨更多難題。基坑開(kāi)挖更深，周邊環(huán)境更復(fù)雜。對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)要求也隨之提高。常州市某商業(yè)辦公樓位于常州市新北區(qū)，兩層地下室，基坑底長(zhǎng)107m，寬93m。建筑物東側(cè)緊鄰市區(qū)主干道，其他三側(cè)為待開(kāi)發(fā)空地。場(chǎng)地整平地面標(biāo)高約黃海高程5.30m，地下室條形基礎(chǔ)底標(biāo)高-4.15m，基坑開(kāi)挖深度9.5m，坑內(nèi)核心筒部位電梯井開(kāi)挖深度12.5m，屬于典型深基坑工程[1]。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察揭示的土層情況，場(chǎng)地內(nèi)普遍分布常州地區(qū)正常沉積的Q3黏性土及粉土砂性土，整體土性較好。基坑開(kāi)挖及支護(hù)影響范圍內(nèi)的主要土層物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1 基坑開(kāi)挖及支護(hù)影響范圍內(nèi)土層物理力學(xué)參數(shù)表

場(chǎng)地內(nèi)對(duì)基坑產(chǎn)生影響的主要地下水為上層滯水及淺層承壓水，上層滯水主要分布于填土層中，淺層承壓水分布于⑤1粉土夾粉砂層及⑤2粉砂層中。勘察期間淺層承壓水水位高程-5.0m，低于上隔水層底，屬層間無(wú)壓水[2]。

3 基坑周邊環(huán)境概況

場(chǎng)地周邊環(huán)境條件是基坑支護(hù)形式選擇的主要影響因素。場(chǎng)地東臨城市主干道，西側(cè)為將要開(kāi)發(fā)的預(yù)留地塊，根據(jù)周邊條件，選擇合理的基坑支護(hù)形式，將直接影響基坑工程自身及周邊環(huán)境安全。場(chǎng)地環(huán)境條件如圖1～圖3所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境示意圖

圖2 基坑?xùn)|側(cè)環(huán)境因素示意圖

圖3 基坑西側(cè)環(huán)境示意圖

擬建場(chǎng)地北側(cè)及南側(cè)較為空曠，設(shè)有臨時(shí)施工道路；西側(cè)為規(guī)劃待建地塊地下室；東側(cè)緊鄰市政道路，基坑與道路之間分布有較多市政管線，其中最主要的管線為位于基坑頂部埋深約2m的燃?xì)夤芫€，該管線供應(yīng)周邊小區(qū)居民燃?xì)猓瑹o(wú)法停用且不能改道；另外在埋深約8.7m位置設(shè)計(jì)有一條污水頂管，距離基坑凈距約3.9m，將在地下室施工期間進(jìn)行頂管施工。

4 基坑支護(hù)選型分析及設(shè)計(jì)

基坑?xùn)|側(cè)環(huán)境復(fù)雜，其他區(qū)域則相對(duì)空曠，土層力學(xué)性質(zhì)好，有利于基坑穩(wěn)定。考慮到保證基坑周邊地下管線、道路的安全和正式使用，以及保證主體地下結(jié)構(gòu)的施工空間，基坑?xùn)|側(cè)采用樁錨的形式，其他部位采用土釘墻[3]。

基坑已開(kāi)挖至承壓含水層，含水層以粉土粉砂層為主，應(yīng)在基坑土方開(kāi)挖前開(kāi)始降水，綜合含水層滲透系數(shù)，選擇管井進(jìn)行基坑降水。管井深度15m，成井直徑800m，管井采用透水混凝土管，管基坑西側(cè)徑275mm，井內(nèi)填綠豆沙。

地下水位降低后，土層有效應(yīng)力增加，將引起土層壓縮變形，即發(fā)生地表沉降。因此采用降水時(shí)，應(yīng)充分考慮降水引起的基坑周邊沉降量。采用公式（1）估算基坑周邊因降水引起的沉降量。

基坑降水周期一般6個(gè)月左右，土層尚處于彈性釋水階段，因降水引起的沉降量遠(yuǎn)小于長(zhǎng)期降水沉降量。根據(jù)常州地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，取沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)Ψ w取0.1。計(jì)算沉降量約5mm，因降水引起的沉降量對(duì)周邊環(huán)境影響很小。在進(jìn)行有效降水后，結(jié)合周邊環(huán)境條件，選擇基坑支護(hù)形式如表2所示。

表2 基坑支護(hù)選型表

圖4 基坑?xùn)|側(cè)支護(hù)示意圖

場(chǎng)地西側(cè)基坑開(kāi)挖時(shí)場(chǎng)地空曠，但緊鄰規(guī)劃地塊設(shè)有地下室，與本工程地下室距離僅2.0m。因此在設(shè)計(jì)該側(cè)基坑支護(hù)形式時(shí)，考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)體對(duì)鄰近地下室及基坑后續(xù)施工的影響。結(jié)合土層情況，在該側(cè)選擇采用土釘墻的支護(hù)形式。土釘采用直徑16mm鋼筋，設(shè)計(jì)抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值最大約150kN。土釘墻可為地下室提供較為寬闊的施工空間，由于土釘抗拔承載力較小，不會(huì)對(duì)臨近地下室樁基施工產(chǎn)生較大影響。場(chǎng)地南北兩側(cè)場(chǎng)地較為空曠，工程地質(zhì)條件較好，采用土釘墻支護(hù)形式。在選擇土釘墻坡比時(shí)，綜合考慮了土釘墻整體穩(wěn)定性、土方開(kāi)挖及回填、基坑開(kāi)挖影響范圍及總體費(fèi)用等因素。在分析上述因素的情況下，最終選擇土釘墻坡比為1:0.6，局部表層填土較厚區(qū)域，坡比增大至1:0.8。典型支護(hù)剖面如圖5所示。

圖5 土釘墻支護(hù)剖面圖

5 實(shí)際支護(hù)效果

基坑開(kāi)挖及地下室施工過(guò)程中，對(duì)基坑周邊主要管線、樁錨、土釘墻等進(jìn)行了變形監(jiān)測(cè)。在施工過(guò)程中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信軟件實(shí)時(shí)分享監(jiān)測(cè)結(jié)果，并根據(jù)變形情況分析判斷基坑穩(wěn)定性，以此實(shí)現(xiàn)信息化施工。

根據(jù)本工程特點(diǎn)，通過(guò)以下幾部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果分析評(píng)價(jià)支護(hù)效果，分別為場(chǎng)地東側(cè)管線變形、樁錨支護(hù)體變形、土釘墻頂水平變形。根據(jù)監(jiān)測(cè)記錄值，上述幾點(diǎn)檢測(cè)值隨工程進(jìn)展變化情況如圖8所示。

根據(jù)圖6，基坑開(kāi)挖階段，坑邊燃?xì)夤芫€變形增長(zhǎng)較快，當(dāng)挖至坑底后，變形基本穩(wěn)定，最大值約16mm左右。管線變形值控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，由于管線暴露在表層且設(shè)置明顯標(biāo)識(shí)，施工中也未對(duì)其產(chǎn)生破壞，確保了施工安全及周邊住戶(hù)的正常生活。

由于樁錨結(jié)構(gòu)外側(cè)污水頂管在基坑開(kāi)挖過(guò)程中同步施工，因此對(duì)該側(cè)深層水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖7所示。在污水頂管施工過(guò)程中，該側(cè)深層水平位移未發(fā)生明顯變化。

圖6 燃?xì)夤芫€累計(jì)變形曲線

圖7 樁錨支護(hù)段深層水平位移曲線

圖8 土釘墻水平變形

圖9 土釘墻對(duì)樁基影響示意圖

基坑其他三側(cè)采用土釘墻支護(hù)，根據(jù)土釘墻頂部變形累計(jì)曲線，基坑開(kāi)挖過(guò)程中變形變化速率較大，當(dāng)基坑開(kāi)挖至底后，變形基本不在增加。水平最終變形量約32mm，沉降量最終約17mm，均在允許值范圍內(nèi)。場(chǎng)地西側(cè)土釘墻桿體雖然已進(jìn)入臨近地下室范圍內(nèi)，但由于土釘墻的抗拔力與壓樁力相比極小（如圖9所示），所以在該側(cè)樁基施工及基坑支護(hù)過(guò)程中，均未對(duì)施工產(chǎn)生明顯影響。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）在周邊環(huán)境復(fù)雜的深基坑工程，采用樁式支護(hù)可有效保護(hù)周邊地下管線、道路等建（構(gòu)）筑物；

（2）在選擇土釘墻坡比時(shí)，應(yīng)綜合考慮土釘墻整體穩(wěn)定性、周邊環(huán)境、土方開(kāi)挖及回填量以及后期影響后選擇坡比，一般情況下選擇0.5～0.6坡比最為經(jīng)濟(jì)合理；

（3）根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，當(dāng)土層以可塑～硬塑狀粘性土及砂土為主時(shí)，降水引起的地表沉降量較小；

（4）相對(duì)于壓樁力，土釘墻抗拔承載力很小，對(duì)預(yù)制樁沉樁影響較小。