湖州市市北分區SB-03-01-03c 地塊工程總承包（EPC）項目基坑圍護設計方案

王順柯，羊群芳

（中國聯合工程有限公司，杭州310022）

1 工程概況

湖州市市北分區SB-03-01-03c 地塊項目，南側為井安路（待建）與環渚小學，西側為潛莊路（在建），北側為三環北路，場地北側和東側為河流后莊港。本項目總用地面積約88 305.0m2，建筑物主要為8 幢26 層高層、3 幢17 層高層、8 幢8 層多層組成，樁基礎，擬建1 層地下室，地下室周長約為970m。

2 工程地質條件及周圍環境條件

2.1 工程地質條件

根據勘察資料，場地內涉及基坑支護的土層及土的物理力學性質等見表1。

表1 基阮支護工層土的物理力學性策

2.2 地下水條件

本場地勘探深度以內地下水主要為孔隙潛水、孔隙承壓水。孔隙潛水主要分布于上部①層、②層、③層和④層土孔隙中，水量較小，逕流緩慢，富水性差，主要受大氣降水和表水的補給，其次為河流等側向補給，排泄方式主要為蒸發，④層粉土孔隙潛水基坑開挖施工過程中，瞬時用水量可能較大，對基礎施工影響較大；孔隙承壓水主要分布于⑧、⑩層土孔隙中，賦水性一般，含水層較厚，富水性較強，以側向逕流補給為主，深井取水為主要排泄方式，各層地下水已貫通，水質、水動態趨同，水動態較穩定。

基坑涉及地下水主要為孔隙潛水，基坑開挖過程中，①層新近填土及原水塘現泥漿沉渣沖填部位及周邊河道瞬時涌水量較大，存在向基坑內滲水，從而產生流變等滲透剪切破壞問題。

2.3 基坑周邊環境

基坑周邊環境如下所述：

北面：地下室外墻邊距紅線最近處11.9m，紅線外為潛莊港，寬度為10～20m。

東面：地下室結構邊距紅線最近處3.80m，紅線外8.3m 為河流，寬度為18m。

南面：地下室外墻邊距紅線最近處約14.8m，紅線外為井安路（待建），地下室開挖過程中可能施工。

西面：地下室外墻邊距紅線最近處約4m，西南角地下室外墻邊距紅線最近處約3.7m。

3 圍護結構選型分析

3.1 基坑支護結構形式

必須綜合考慮地下室特點、周圍環境和工程地質條件等因素，才能得到安全可靠、經濟合理、施工方便的基坑支護方案。

3.1.1 地下室特點

1）地下室開挖面積大，基坑周長約1 040m，基坑開挖深度較深。

2）本基坑屬于二級基坑。基坑工程安全等級的重要性系數Y0為1.0[1，2]。

3）周邊環境復雜，場地北側、東側為河流，西側、南側為正在施工或待施工市政道路，應適當控制基坑變形。

3.1.2 擋土結構選擇

一個完整的圍護體系應由擋土結構、支撐體系和地下水控制系統3 部分組成，下面具體闡述這3 部分結構的選擇。

常用的擋土結構形式包括：（1）放坡開挖；（2）復合土釘墻圍護結構；（3）懸臂式圍護結構；（4）門架式圍護結構；（5）拉錨式圍護結構；（6）內撐式圍護結構[3]。

3.1.3 放坡開挖

放坡開挖是最為經濟的圍護形式，具有施工速度快、土方開挖方便等優點，在條件許可的情況下應優先采用。但在軟土地基中邊坡位移較大，穩定性較差，尤其雨季時在滲流力作用下易產生整體失穩。同時，采用放坡開挖后土方開挖量和回填量大，且回填土密實度難以保證，在今后使用過程中容易出現地下室周邊地面下沉的現象。因此，本工程不具有采用放坡開挖的條件，但在周邊環境條件較好的區域可在基坑淺部適當放坡。

3.1.4 復合土釘墻圍護結構

土釘墻圍護結構具有經濟性好、施工方便、施工工期短等優點，目前在軟土地基開挖深度在5.0m 以下的基坑工程中得到了廣泛的應用。

因本基坑開挖深度較大，不適宜采用復合土釘墻圍護。

3.1.5 懸臂式圍護結構

懸臂式圍護結構具有施工方便、施工速度快等優點；但在軟土地基中變形大，極易引起周邊地表開裂；同時，懸臂式圍護結構承受的剪力與開挖深度的二次方成正比，彎矩則與開挖深度的三次方成正比[4]，故其經濟性較差，因此不建議采用。

3.1.6 門架式圍護結構

雙排樁門架式圍護結構通過前后排鉆孔灌注樁、壓頂梁和聯系梁形成一個剛度相對較大的門架，從而提高圍護結構整體的抗變形能力。由于不設置內支撐，因此，具有施工速度快、施工方便等優點。門架式圍護結構側向剛度大，能有效限制側向變形，便于挖土和縮短工期，基坑開挖面積大，在基坑中間采用門架式圍護結構限制基坑位移[5，6]。

3.1.7 拉錨式圍護結構

拉錨式排樁墻圍護結構通過預應力錨桿來提供支點，也具有受力合理、對周圍環境影響小、經濟性好等優點。本基坑場地土層以淤泥土為主，拉錨式圍護結構提供的拉錨力較小，且基坑北側和東側為河道，不建議采用。

3.1.8 內撐式圍護結構

內撐式圍護結構具有受力合理、變形易控制、可靠性高、對周圍環境影響小等優點，但圍護造價相對較高，且施工周期相對較長。本基坑周邊環境條件較復雜，基坑周邊有在建、待建的市政道路、河道、道路分布，對變形控制要求相對較高。本基坑開挖面積大，采用大角撐或對撐時造價較高，因此，在4 個角部采用內撐式圍護結構比較合適。

綜合上述分析，本基坑角部采用內撐式圍護結構及基坑中部采用門架式圍護結構。

3.2 擋土樁選擇

擋土圍護結構目前可采用地下連續墻、咬合樁排樁墻、SMW 工法樁或鉆孔灌注樁排樁墻形成。

地下連續墻整體剛度大，抗滲性好，圍護結構變形小，適用于環境保護要求特別高的基坑工程；但圍護造價高，施工工藝相對復雜。對于本工程沒必要采用。

咬合樁排樁墻施工方便，抗彎剛度較大；但造價仍然偏高，因此不建議采用。

SMW 工法形成的型鋼水泥攪拌墻具有施工速度快、經濟性好、型鋼可回收、綠色環保等優點，同時可兼作為止水帷幕，節約圍護結構所占用的空間。目前，已在12m 以下的基坑工程中得到逐步推廣應用。但由于本基坑周邊環境較復雜，開挖面積大，開挖深度范圍內有較深厚軟土層，采用SMW 工法樁變形較大，因此不宜采用。

鉆孔灌注樁排樁墻具有施工工藝成熟、抗彎能力強、施工質量可靠、造價相對較低等優點[7]，目前已在杭州地區許多深基坑過程中得到了成功的應用。因此，本工程采用鉆孔灌注樁（單排局部雙排）結合雙軸水泥攪拌樁作為擋土樁。

3.3 支撐體系

3.3.1 支撐道數選擇

根據本基坑開挖深度及地基土質條件，結合臨近項目基坑的成功經驗，本基坑可以考慮采用一道支撐的排樁墻圍護方案。

3.3.2 支撐材料選擇

在支撐材料的選擇上，可考慮采用鋼支撐和鋼筋混凝土支撐。鋼支撐理論上具有施工速度快、拆撐方便等優點，但支撐剛度小、支撐密度大；而鋼筋混凝土支撐剛度大，形式多樣，布置靈活，有利于土方開挖及出土運輸，且在浙江地區的應用非常廣泛，積累的經驗較多。因此，采用鋼筋混凝土內支撐。

3.3.3 支撐平面布置

基坑尺寸較大如采用對撐的形式，支撐利用率不高，且對撐跨度超過200m，支撐剛度底、安全度較差。在支撐的平面布置上，采用4 個小角撐的支撐形式，該形式在基坑中部形成較大的挖土空間，大型機械可直接進入坑內挖土并設置挖土的臨時通道，可大大加快挖土和出土速度。

基坑東側緊貼紅線，局部不具備設置小角撐及雙排樁的位置則設置懸臂樁，加大樁徑提高剛度。

綜合以上分析，結合本基坑開挖深度和開挖面積，以及周邊環境，對上述各方案進行了比選，角部采用單排鉆孔灌注樁排樁結合1 道鋼筋混凝土支撐，中部采用雙排鉆孔灌注樁，局部位置采用大直徑懸臂樁。

3.4 降水排水方案

1）地表排水：在基坑邊坡上方設置300mm×400mm 排水溝，排水溝貫通，并間隔25m 左右設置一個700mm×700mm×1 000mm 集水井，將其排入下水管道，防止地表水流入坑內。

2）坑內排水：基坑內積水采用明排，根據現場施工情況設縱橫向排水溝，并每隔25m 左右設坑底集中排水井，并根據開挖過程中坑內水量隨時增加集水井數量，做好基坑內有組織的排水工作。排水溝與基坑下坎線的距離應不小于4m。局部坑中坑筏板墊層底已開挖至4 層粉土，坑中坑采用水泥土攪拌樁滿堂加固封閉，并準備一定量輕型井點降水設備，出水量較大時采用輕型井點臨時降排水。

3）在基坑邊坡上還應設置PVC 排水管排出坑壁積水。排水管具體數量可根據現場情況調整。

4 結語

通過上述針對本項目的基坑圍護設計方案的論述，希望能夠為其相關項目有所幫助，并通過上述論述和大家一起學習交流。