坡地建筑基坑邊坡與擋土墻處理技術在某項目中的應用

李成

（中衡卓創國際工程設計有限公司，重慶 401123）

0 引言

我國國土面積中山區約占三分之二，沙漠、荒漠化土地同樣不少，同時還存在十八億畝耕地紅線的控制。 隨著城市建設的快速發展，用于建設的平地越來越少，坡地建筑呈快速發展之勢。 尤其對于很多西部城市來說，地勢起伏較大，坡地建筑更加普遍，比如重慶，大量建筑都是依山而建。 坡地建筑成本相對較高，但優勢在于具有豐富的立體層次感，空間變化多樣，環境優美。

坡地建筑[1]屬于建筑形態的一種，結合山地地貌特征，依照坡度差異進行建筑布局。 坡地建筑設計的幾大原則包括尊重自然原則、依山就勢原則、經濟性原則、美學原則等。 其中依山就勢為根據地形的自然形態進行場地設計，不大量開挖方、填方。 如果對坡地建筑的基坑邊坡和擋土墻處理不當，就會造成土方開挖量大，結構受力不合理，造價經濟性差，不能滿足建筑使用功能等。

目前設計行業關于地下工程及擋土墻的研究大多都是基于平地的研究，適用于平地的建筑結構處理方法顯然不適合應用在坡地建筑上， 而坡地建筑設計的關鍵在于邊坡及擋土墻的處理[2]。 當前我國針對坡地建筑關于基坑邊坡和擋土墻處理的研究比平地的研究數量少， 相關坡地建筑的設計規范也僅僅在地方的一些規范中體現。 因此工程師們在項目設計時，大多都是根據當地類似項目的經驗來確定處理吊腳或高差的方法，其中，根據建筑形態與場地的接合方式通常分為埋地式、接地式、離地式。 接地式[3]是重慶地區常見的一種形式，由于其基坑上坡方向形成挖方邊坡或基坑邊坡，可將其總結為兩大類常規處理方案，如圖1 所示。

圖1 兩種常規處理方案

本文以重慶某項目為實例進行分析，說明如何選擇合適結構方案及邊坡支護方案解決場地高差、地質情況，如何考慮依山就勢以減小土方開挖量來減少工程造價，提高項目經濟效益。

1 工程概況

某項目位于重慶市主城區，面積約20 萬m2，1# 樓為辦公樓，2～6# 樓為住宅，7# 為臨街商業block。 由于地下室底板、頂板平面分布的高差較大， 通過設置多條變形縫將結構劃分為多個單元。本文所述基坑邊坡所對應的樓棟6# 樓地上30 層， 地下3 層，剪力墻結構，結構嵌固在基礎，抗震等級三級；東、西、北因設置結構縫無擋土墻，僅南側有擋土墻；原有場地標高約為333.00m，而新建地下室平場后的標高為320.00m（圖2）。 基坑邊坡高達13m，且基坑邊坡南側紅線處坑頂上還有7m 左右的邊坡， 基坑總高度達20m。

圖2 6#樓平場標高圖

根據地勘資料，基坑邊坡巖質為中風化泥巖，但由于場地條件限制， 不具備放坡條件；6# 樓與紅線外邊坡之間為消防撲救場地， 故基坑邊坡頂部需考慮消防車荷載。 對于6# 樓一個結構單元，因為有三層地下室及一個架空層，擋土墻高度達13m。

項目前期針對場地分析的目的是選擇經濟、 適用的方案，既要考慮場地放坡條件，解決臨時支護，又要考慮永久擋土，以及場地排水、管網埋設等是否滿足要求。

2 方案及分析對比

2.1 方案一：臨時基坑邊坡

按照圖1 中方案一進行處理，地下室外墻采用鋼筋混凝土外墻，基坑邊坡支護采用臨時基坑邊坡支護，邊坡底部排水溝采用臨時排水溝，基坑邊坡及擋土墻剖面如圖3 所示。

圖3 臨時基坑邊坡（A-A剖面）

方案一的優點：

（1） 場地功能不受限制，場地內的管網埋設不受基坑邊坡和擋土墻限制；

（2） 場地排水可順地表重力流，不受限制；

（3） 基坑邊坡按臨時設計，施工控制精度及變形控制較永久邊坡適當放寬，后期不需變形監測；

（4） 臨時基坑邊坡比永久基坑邊坡造價低。

方案一的缺點：

（1） 高達13m 的主動土壓力為單側土壓力，致土推力由主體結構來承擔，主體結構受力復雜，結構造價因此增加；

（2） 當地震出現后，地震縱波通過土體傳遞給主體結構，主體結構需考慮額外的地震放大作用[4]，從而增加結構造價；

（3） 鋼筋混凝土擋土墻與主體結構整體澆筑時，形成剛度很大的與剪力墻相似的結構抗側力構件，使結構單元的剛心與質心產生較大的偏置，從而使得結構單元在水平作用，尤其是地震作用下產生的扭轉位移與結構的平均位移之比大大超過規范的范圍[5]。

也可以在單體結構平面北側增設剛度接近的剪力墻，以平衡結構的剛度分布。 由此帶來的問題是為了解決結構的模型計算參數，增設的剪力墻不但不具備建筑使用功能，還增加了結構的造價成本。

2.2 方案二：永久基坑邊坡

將基坑邊坡設計為永久性邊坡，地下室擋土墻與基坑邊坡合二為一，地下室外墻采用磚砌體填充外墻，邊坡底部排水溝采取重力式排水溝，基坑邊坡及擋土墻的剖面如圖4 所示。

圖4 永久基坑邊坡（A-A剖面）

方案二的優點：

（1） 由于南側為中風化巖石邊坡，根據臨時邊坡及永久邊坡計算對比分析，臨時邊坡與永久邊坡的造價差異并不太大（大約相差30%左右），因此，與結構主體整澆的鋼筋混凝土擋土墻可取消，而采用砌體填充墻代替作為圍護，節約了鋼筋混凝土擋土墻的造價；

（2） 永久支護結構單獨承擔巖土水平推力，避免了主體結構因巖土推力產生結構附加的造價增加，而且結構傳力直接，受力清晰；

（3） 地下室外墻可僅考慮防潮，不需防水設計，減少后期滲水風險；

（4） 不需回填肥槽，節約工期，減少填方工程造價。

方案二的缺點：

（1） 室外墻與邊坡之間形成空腔或者采用結構板封閉，或者敞開，建筑功能和設備管網埋設受到一定限制；

（2） 邊坡底部排水溝采取重力式排水溝，受到排水接入點標高限制；

（3） 永久基坑邊坡需要進行定期變形觀測。

該項目4#，5#，6# 以及7# 商業樓， 均存在接地式吊腳形式，通過以上兩個方案的對比分析，與業主進行了多次討論，從結構設計、基坑邊坡設計、施工便捷度、施工周期、土建造價綜合多方面因素，這些樓棟最終均采用了方案二作為最后的實施形式，整個項目為業主節約了施工周期約2 個月時間，綜合造價節約5%左右，受到業主的好評。

根據以上對比發現， 當基坑邊坡后為巖石邊坡，場地條件不允許放坡，邊坡底部排水能通過重力方式排出，且總圖管網埋設不受限制時，采用方案二的綜合效益較好。

3 結語

擋土墻的設計應遵循安全、經濟、合理的原則，從實際場地出發， 結合地形地質條件及使用要求，因地制宜[6]，以取得最好的社會效益為目的。

本文結合工程實例，通過兩種方案對比，分析了坡地接地式建筑的處理技術。當上坡方向基坑邊坡形成的吊腳結構，在滿足邊坡地質條件、場地條件、排水、管網要求的情況下，選擇基坑邊坡擋土墻合二為一，即主體結構不承受巖土推力的形式，可以為項目節省工程造價，取得良好的綜合效益。 研究對相關工程的項目負責人、結構負責人在項目初期對地形地貌較復雜項目進行場地分析、邊坡處理、成本控制具有借鑒意義。