軟土地區(qū)鄰近既有建筑物的深基坑設(shè)計(jì)與施工分析

周廉政

湖南省第四工程有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410119

引言

本文以某地區(qū)建筑工程為例，在該建筑工程深基坑設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用適合的支護(hù)技術(shù)建立深基坑支護(hù)系統(tǒng)，并配合使用有限元數(shù)值方法，建立深基坑模型，在模型中計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，使深基坑施工按照數(shù)據(jù)正常進(jìn)行，一方面減少對(duì)周圍既有建筑的影響，另一方面在軟土地區(qū)中，有效提升建筑施工的穩(wěn)定性。

1 概述

（1）工程概況。該工程作為某企業(yè)生產(chǎn)用房，屬于四期廠房項(xiàng)目，在廠房項(xiàng)目中會(huì)建設(shè)兩棟建筑，一棟樓層為7層，另一棟樓層為8層，在兩棟樓的地下，設(shè)有兩層停車場(chǎng)。在該建筑基礎(chǔ)施工過(guò)程中，要求基礎(chǔ)與車庫(kù)和坡道相連，建設(shè)成整體性的建筑基礎(chǔ)。兩棟建筑的地下基礎(chǔ)施工時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，基礎(chǔ)建筑面積為1.1萬(wàn)平方米，基礎(chǔ)周長(zhǎng)為502米，坡道基礎(chǔ)建筑面積為258平方米。在兩棟建筑的周圍，已經(jīng)存在許多既有建筑，其中一棟建筑的基礎(chǔ)外部開(kāi)挖線，與既有建筑的最短距離為12米，坡道基礎(chǔ)外部開(kāi)挖線與既有建筑最短距離為6.8米。此外既有建筑屬于磚混結(jié)構(gòu)，在基礎(chǔ)位置已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的破損情況，同時(shí)既有建筑的傾斜度為0.22%。

（2）工程地質(zhì)。該工程的地質(zhì)情況如下：第一，地質(zhì)成分較多，在第一層中含有較多的水泥結(jié)構(gòu)，在第二層中含有較多的植物根莖和碎石；第二，在第三層中，含有較多的黃色黏土，并且在暗浜位置存在嚴(yán)重的缺土問(wèn)題；第三，在第四層中，含有較多的灰色淤泥，淤泥具有高壓縮性等特點(diǎn)，并且呈現(xiàn)出流塑形態(tài)；第四，在第五層中和第六層中，含有較多塑狀的粉性土，并且粉性土的總厚度超過(guò)15米。

（3）水文地質(zhì)。該工程水文地質(zhì)情況如下：第一，在中部區(qū)域含有潛水，潛水水深在1.2～1.5米范圍內(nèi)；第二，在潛水多數(shù)來(lái)自地表水；第三，底板開(kāi)挖深度設(shè)定在3米左右，以便底板承受荷載；第四，在開(kāi)挖深基坑過(guò)程中，深基坑的深度應(yīng)小于13.85米，才能解決承壓降水問(wèn)題[1]。

（4）不良地質(zhì)。該工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)中含有不良地質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中暗浜寬度在10～15米范圍內(nèi)，浜底深度在2.9～3.1米范圍內(nèi)。此外在第一層地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，含有較多的碎石和建筑垃圾，最深厚度為3.35米，平均厚度為1.55米。

2 支護(hù)方案

（1）圍護(hù)措施。由于該工程周圍存在既有建筑，并且在軟土地區(qū)進(jìn)行深基坑施工，施工企業(yè)實(shí)施的圍護(hù)措施如下：第一，采用鉆孔灌注排樁方法，在地下基礎(chǔ)位置建立擋土結(jié)構(gòu)，配合使用止水帷幕，在止水帷幕位置使用攪拌樁，在擋土結(jié)構(gòu)出開(kāi)挖圍護(hù)樁；第二，每個(gè)圍護(hù)樁的直徑為900毫米，每個(gè)圍護(hù)樁的間距為1100毫米；第三，在既有建筑附近建立擋土結(jié)構(gòu)時(shí)，要求圍護(hù)樁的直徑為1000毫米，圍護(hù)樁的間距為1200毫米；第四，在既有建筑的基礎(chǔ)位置，使用SMW方法建立圍擋結(jié)構(gòu)，在圍擋結(jié)構(gòu)位置設(shè)置圍護(hù)樁，要求圍護(hù)樁的直徑為850毫米，圍護(hù)樁的間距為1200毫米；第五，在既有建筑基礎(chǔ)的裙邊位置，設(shè)置三軸攪拌樁，要求攪拌樁的直徑為850毫米，攪拌樁的間距為1850毫米；第六，在其他位置設(shè)置攪拌樁，攪拌樁的直徑為850毫米，間距為1850毫米。

在地下車庫(kù)基坑施工過(guò)程中，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：第一，黏土重度為18.2kN·m3，黏聚力為19kPa，內(nèi)摩擦角為15°，滲透系數(shù)為4.0×10-6；第二，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土重度為17.2kN·m3，黏聚力為12kPa，內(nèi)摩擦角為16°，滲透系數(shù)為3.0×10-6；第三，淤泥質(zhì)粉土重度為16.7kN·m3，黏聚力為13kPa，內(nèi)摩擦角為11°，滲透系數(shù)為4.0×10-6；第四，I黏土重度為17.6kN·m3，黏聚力為16kPa，內(nèi)摩擦角為14.5°，滲透系數(shù)為6.0×10-6。

根據(jù)地下車庫(kù)基坑圍護(hù)剖面示意圖，在結(jié)構(gòu)中會(huì)設(shè)置混凝土圍檁、第一道混凝土支撐、第二道混凝土支撐以及灌注樁，上述結(jié)構(gòu)可以使既有建筑周圍的土質(zhì)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

（2）支撐平面布置。在支撐平面位置施工時(shí)，施工企業(yè)設(shè)置兩道混凝土結(jié)構(gòu)，作為水平支撐的基礎(chǔ)，在支撐平面上，采用對(duì)稱布置方式，配合使用對(duì)撐桁架、角撐桁架以及邊桁架。

3 數(shù)值計(jì)算及實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比

（1）計(jì)算模型簡(jiǎn)述。在土體結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中，建立土體結(jié)構(gòu)模型，采用HSS應(yīng)變本構(gòu)模型，建立起具有硬化特點(diǎn)的支撐體系，在支撐體系中維護(hù)樁和梁樁是重要的組成部分，其中梁樁具有線彈性特點(diǎn)，可以提升模型的延展性。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，會(huì)在梁體和土體之間，使用止水帷幕，并設(shè)置成不連續(xù)的帷幕結(jié)構(gòu)，可以獲得良好的擋水效果。在設(shè)置本構(gòu)模型時(shí)，要求本構(gòu)模型的強(qiáng)度應(yīng)為原狀土強(qiáng)度的60%。

（2）計(jì)算結(jié)果。計(jì)算結(jié)果如下：第一，在基坑坑底位置，設(shè)置的圍護(hù)樁會(huì)出現(xiàn)較為明顯的移動(dòng)情況，并且下部位移距離要大于上部位移距離，實(shí)際計(jì)算最大位移距離為28.5毫米；第二，在基坑的豎向位置，坑底會(huì)出現(xiàn)較為明顯的隆起情況，使豎向位移距離不斷增加；第三，在既有建筑附近，會(huì)出現(xiàn)較為明顯的沉降情況，最大沉降量為19毫米。

（3）實(shí)測(cè)結(jié)果。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：第一，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部，出現(xiàn)的最大位移為4.10毫米；第二，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的底部，出現(xiàn)的最大位移為24.50毫米。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，測(cè)量區(qū)域如下，一是建筑周邊、二是場(chǎng)地圍墻、三是周邊道路、四是圍護(hù)樁，在上述位置設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，采用全過(guò)程信息化監(jiān)測(cè)技術(shù)，從而獲得上述測(cè)量數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在軟土地區(qū)以及既有建筑深基坑設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，采用鉆孔灌注樁和鋼筋混凝土混合方式，構(gòu)建的深基坑內(nèi)支撐體系，可以使既有建筑保持在穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)提升深基坑的支護(hù)能力。施工企業(yè)在軟土地區(qū)進(jìn)行深基坑施工過(guò)程中，不僅可以提升深基坑施工質(zhì)量，還能減少在建建筑和既有建筑之間的影響，使既有建筑的沉降量控制在合理的范圍內(nèi)。