緊鄰既有建筑的軟土地區深基坑支護設計分析

韓 飛，羅軍堯

（1.昆明理工大學國土資源工程學院，云南 昆明 650031；2.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051）

隨著經濟的快速增長和城市的迅猛發展，各大中城市建設用地銳減，不但房屋建設施工中基坑開挖深度增大，鄰近保護建筑物也越來越多，如處在軟土地區，地質條件差、周邊環境復雜多樣，基坑工程也迎來新的挑戰[1-3]。在支護設計方案受限的情況下需采取一定的支護措施以保證項目工程施工可行及周邊建筑的安全與穩定[4]。本文結合云南距最近既有建筑僅約25.5m 的某工程項目施工基坑根據場地及周邊實際情況運用分區分級的支護技術設計了不同支護方案與止水型式，以供類似工程參考[5]。

1 工程概況

擬建項目位于云南省昆明市區內，總建筑面積約為535 893.00m2，地塊規劃4 棟主樓，高度均約99m，用地面積約35 114.9m2，整體下設2 層地下室，深度為各單體棟號設計±0.00～9.65m，含夾層。擬建基坑周長約765m，現狀地面較平緩，基坑深度為8.25～9.85m。基坑范圍如圖1 所示。場地東北側為萬景路道路，基坑邊線距道路邊線2.5m；西北側為官渡中心小學、官渡古鎮大酒店、居民樓；東南側為萬景路支路，道路緊鄰萬景園；西側為規劃拆遷的居民樓，局部有一2 層單車棚緊靠基坑邊線；南側為施工項目部，基坑圍擋邊線距離項目部邊線最近距離6.4m。場地內地基土構成自上而下為：第四系人工活動層填土（Q4ml），第四系沖、洪積層黏土層（Q4al+pl）包括②1層黏土和②2層黏土，第四系湖沼積層（Q4l+h)包括③1層淤泥和③2層黏土（Q4l+h），第四系湖積（Q4l)層包括④1層黏土、④2層粉土、⑤1層黏土、⑤2層粉土和⑤3層泥炭質土。擬建場區處原為農貿市場地段，實測鉆孔穩定水位埋深為1.00～2.10m，地表廣泛分布混凝土地坪，有利于地表水體的快速疏排，因此在現場野外工作期間，未見明顯的、對本工程建設有影響的大面積地表水體分布。

圖1 基坑衛星圖

2 基坑支護方案

擬建基坑周長約765m，現狀地面較平緩，基坑深度為8.25～9.85m。根據項目基坑的工程地質條件、周邊環境、采用分區分級的支護方法，將基坑劃分為9 個剖面分別進行支護設計，確定A-B、B-C、C-D、D-E、G-H、H-I、I-A 即1～4、7、8、9 剖面基坑支護結構安全等級為一級，重要性系數γ0=1.1；E-F、F-G 即5、6 剖面基坑支護結構安全等級為二級，重要性系數γ0=1.0。

2.1 單排樁+錨索+樁頂放坡支護形式

基坑南側與東側（1-1 剖面）及東北側（2-2、3-3、4-4 剖面）采用單排樁+錨索+樁頂放坡支護形式，考慮基坑南側及東側深度最大以1-1 剖面為例，采用樁長均為28.1m 的?800mm 長螺旋鉆孔壓灌樁，樁間距1.2m，嵌固深度2.750m，并施加2 道錨索，錨固長度分別為20m、15m，采用全液壓鉆機、移動式空壓機、螺旋鉆桿、潛孔錘鉆具沖擊回轉鉆進成孔，在錨索注漿完成12h 以內，若錨索孔還有滲水，可采用灌漿機按固結灌漿要求灌注。

上部采用1 ∶2 放坡，坡面掛網噴砼，噴射采用混凝土噴射泵，同一分段內噴射順序應自下而上均勻噴射，分2 次噴射，一次噴射厚度為40～50mm；加設排樁后采用?650mm 三軸攪拌樁止水帷幕，長度13m（圖2），攪拌樁采用P.042.5 級水泥，樁徑650mm，套打一孔，攪拌翼（含鉆頭）下沉噴漿、攪拌和提升噴漿、攪拌各一次，即二噴二攪的施工工藝，樁體范圍做到水泥攪拌均勻。漿液泵送流量應與攪拌機的噴漿攪拌下沉速度或提升速度相匹配，確保攪拌樁中水泥摻量的均勻性。

圖2 1-1剖面圖

2.1.1 結構計算

經計算得出變形最大的工況下內力位移包絡圖與地表沉降如圖3 所示。

圖3 內力位移與沉降圖

由圖可知樁頂位移最大為29.29mm≤30mm，滿足規范要求。

2.1.2 整體穩定驗算

運用瑞典條分法，將土條寬度設為1.00m，滑裂面圓弧半徑R=32.926，圓心坐標X（m)X=-2.052，Ks=2.038＞1.35。

2.1.3 抗隆起驗算

從底部開始運用逐層驗算抗隆起穩定性，結果如下

Ks=2.838＞1.800，抗隆起穩定性滿足。

2.1.4 流土穩定性驗算

運用式（4)計算得

K=1.718＞1.60，滿足規范要求。

2.1.5 突涌穩定性驗算

運用式（5)計算得

K=1.353＞KH=1.10，基坑底部土抗承壓水頭穩定。

2.1.6 嵌固深度構造驗算

嵌固構造深度=嵌固構造深度系數× 基坑深度=1.970m，嵌固深度采用值20.750m＞1.970m，滿足構造要求。

2.1.7 嵌固段基坑內側土反力驗算工況

Ps=5888.065＜Ep=8147.648，土反力滿足要求。

2.2 放坡+錨噴支護形式

基坑西北側及西側（5-5、6-6、7-7、8-8、9-9)采用錨噴支護，以5-5 剖面為例，坡率1 ∶1.75，4.35m 高處設一2m 寬平臺，坡面采用?6.5@200mm×200mm 鋼筋網片掛網噴砼，厚度150mm。

坡面橫向設置5 道鋼管土釘，入射角20°，長度為9m，豎向間距1.5m，技術要求如下。

1）土釘采用打入式鋼管土釘，鋼管端部應制成尖錐狀；頂部焊接?8mm 鋼筋環繞防止鋼管頂部施打變形。

2）鋼管采用外徑為48mm，壁厚為3.0mm；鋼管的注漿孔設置在鋼管里端2/3 管長范圍內，每個注漿截面的注漿孔取2 個，且應呈梅花形布置，注漿孔的孔徑宜取10mm，注漿孔外應設置保護倒刺，倒刺應采用Q235B 角鋼，基本尺寸為寬30mm，厚3mm，長度40mm。

3）注漿體采用P.S.A 32.5，水灰比為0.5～0.55，外加水泥用量的0.05%的三乙醇胺早強劑，注漿體28 天強度不低于30MPa。

4）一次注漿時壓力0.8～1.2MPa，應在注漿至管頂周圍出現返漿后停止注漿，注漿水泥用量不小于50kg/m。

坡頂采用?650mm 三軸攪拌樁止水帷幕，長度15m（圖4）。

圖4 5-5剖面

3 基坑降排水及截水方案

基坑地處軟土地區且開挖深度范圍分布中至強透水粉土層，且擬建場地地下水位埋藏淺，地下水儲量較為豐富，若不采取止水措施，開挖過程中可能會產生涌水現象，伴隨滲流可能出現流泥及流砂現象，對坑壁穩定性不利，因此在基坑四周設置一圈封閉的止水帷幕，止水帷幕能夠有效阻斷水平向的滲流[6]，采用?650mm 三軸攪拌止水樁，長度為13～15m，形成封閉的止水帷幕，以阻斷坑內外地下水滲流。

沿基坑外周邊設置300mm×300mm截水溝，將坑邊地表水疏導沉淀池匯集，經沉淀池沉淀達到排放標準后排入市政管道。

沿基坑底邊線布置300mm×300mm 排水盲溝，將坑內地下水疏導至集水井匯集，再用抽水泵輸送至沉淀池沉淀，達到排放標準后排入市政管道。

沿基坑內周邊設置集水井，基本尺寸為1 000mm×1 000mm，深度為1 000mm。

4 土方開挖

本工程土方開挖量大，外運量大，需配置好合理的機械及人力，據各個剖面的具體形式，采取不同的開挖方案。

1）盡量避免采用大型設備，反鏟挖掘機需選擇小型反鏟，坑內運土車輛選擇10t以下的車輛，坑內的挖土機嚴禁使用斗容大于0.3m3的挖機，下層土體開挖過程中需在中間增設小型挖機進行接力轉土，傳送給地面挖機進行裝載。

2）每層土方開挖先挖基坑四周土方，開挖點由3-3 剖面（D2 區）開始，沿順時針和逆時針同時開挖，為邊坡支護提供作業面。邊坡支護養護階段進行坑內土方挖運，挖運順序為由西向東開挖。土方順著坑內出土坡道進入西側D2 區，通過D2 區設置的臨時路段通往工地大門，進入萬景路支路，再運往土方堆放場地。

5 基坑監測

按各方有關條文規定及基坑分段開挖的原則，應對基坑工程的支護結構頂部水平及垂直位移、深層水平位移、周邊環境、地下水位等進行監測。

擬建基坑工程的現場監測宜采用儀器監測與巡視檢查相結合的方法，根據本工程的特點及周邊環境情況，監測內容及要求如下。

1）周邊道路及建筑監測 基坑邊緣外1～3倍的開挖深度范圍內的道路作為監測對象，監測點沿基坑開挖線方向設置水準儀與測斜儀，主要監測道路的不均勻沉降；周邊建筑主要監測其沉降與傾斜度。

2）周邊地下管線監測 施工前應查明周邊地下管線的詳細分布情況，并根據管線年份、類型、材料、尺寸及現狀等情況確定監測，采用目測法監測。

3）地下水監測 通過孔內設置水位管，采用水位計進行量測，按時觀測回灌井內水位，發現井內水位低于基準水位應及時回灌，并查明原因。

4）基坑圍護墻頂水平、垂直位移監測 在基坑圍護結構頂設置多個水平和豎向位移觀測點，沿基坑周邊布置，周邊中部、陽角處應布置全站儀。水平和豎向位移監測點為共同點。變形允許值按設計文件要求取用。

5）深層水平位移監測 圍護墻或土體深層水平位移的監測宜采用在墻體或土體中預埋測斜管、通過測斜儀觀測各深度處水平位移及傾斜度的方法。測斜儀的系統精度不宜低于0.25mm/m，分辨率不宜低于0.02mm/500mm。

6 結語

項目基坑底部均坐落于黏土層之上，通過注漿和加筋的土釘支護改善了土體性質，在土體變形時發揮一定錨固作用，采用上部土釘下部樁錨結合的支護手段，可以有效減小樁的懸臂長度，增加基坑的穩定性，減小對緊鄰既有建筑的影響。

對項目深基坑適當地放坡提高了上部土釘支護的穩定性，也節省了成本，放坡深度越大，下部錨樁支護的基坑變形越小，但過大會受限于附近管線通道等設施，還有可能破壞土釘支護的土體，應在保證上部穩定及可行的情況下盡可能加深。經現場監測采用的復合土釘墻及樁錨支護結合的形式滿足要求效，對緊鄰建筑物區段影響較小，可保證周邊重要建筑物安全。