深基坑开挖支护设计优选探析

2010-02-15朱家峰中国水电第十一工程局472000

中国科技信息 2010年7期

朱家峰中国水电第十一工程局 472000

王新然河南省岩土工程公司 471023

前言

当前，我国经济腾飞，城市建设快速发展，建筑趋向高层化，地基基础深度化，深基坑工程应运而生，且它常处于建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的密集区，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有闪失，不仅危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁及其他地下设施，造成不可估量的损失和恶劣的社会影响。

一、支护结构设计依据

基坑支护设计应能确保证基坑工程的安全可靠，保证基坑邻近地面建筑物、地下管线的安全，保证坑内工程桩的安全。在此前提下，力求经济合理，节省造价，便于主体结构施工，施工工艺应简便可行，工期适合短平快。

支护结构的种类很多，常见的主要有：深层搅拌水泥土挡墙，钢板桩，钻孔灌注桩挡墙，土钉墙，逆作拱墙及地下连续墙等。

二、实例一

1、工程概况

本工程基坑围护位于上海市卢湾区R医院内，北靠科研实验楼、锅炉房，南近干部病房楼，西邻行政办公楼及六号病房楼，东靠城市主干道。新建建筑为三幢大楼：20层住院中心楼、6层保障中心楼、4层食堂楼及三层地下室。基坑开挖最深约为17.2m。

2、工程地质条件：

地层自上而下为：①层填土；②层褐黄色粉质粘土；③层灰色淤泥质粉质粘土；④层灰色淤泥质粘土；⑤层灰色粉土。场地内未发现暗浜，场地土类型属于软弱场地土，场地地势基本平坦，无滑坡等地质灾害。地下水位埋深一般为0.5～1.5m。

3、基坑围护

基坑支护选用“两墙合一”地下连续墙作为围护墙体并在外侧辅以排桩。根据周边环境不同的保护要求及基坑内分区域开挖深度, 地下连续墙采用了 A、B、C种不同的槽段形式: A型槽段墙厚800 mm、长50 m, 用于邻近干部病房楼的基坑东南侧围护墙体;B型槽段墙厚800mm、长25 m, 用于基坑东侧城市主干道区域围护墙; C型槽段墙厚600 mm、长19.5 m, 用于基坑西、北侧的地下车库区域围护墙体。

支撑系统采用相互正交的十字对撑布置形式, 并通过设计水泥土搅拌桩及高压旋喷桩加固措施。水平支撑系统的竖向支承构件采用临时钢立柱及柱下钻孔灌注桩组成的立柱桩（立柱插入钻孔灌注桩中）。立柱桩结合主体工程桩桩位布置, 尽量利用工程桩作为立柱桩,无法利用工程桩的位置增打桩径为φ 800mm的钻孔灌注桩作为立柱桩。钢格构立柱在穿越底板的范围内设置止水片。

此设计满足建设方的要求，做到了“优质、高效、安全、低耗、文明”地完成本项目。

三、实例二

1、工程地理位置

本工程位于上海市S医院现址内，南侧为一期已建外科病房医技综合楼，北侧为一期已建动力辅助楼，西侧为家属楼，东侧为地铁主线。

2、工程地质情况

施工区域内地层自上而下为：①填土，②粉质粘土，③粘质粉土，④淤泥质粘土，⑤1粉质粘土，⑤2砂质粉土夹粉质粘土，⑤3粉质粘土，⑥粉质粘土，⑦1砂质粉土，⑦2粉砂，⑧1-1粘土，⑧1-2粉质粘土，⑧2粉砂与粉质粘土互层，⑧3粉质粘土夹粉砂，⑨1粉细砂，⑨2含砾中粗砂，⑩粉质粘土（未钻穿）。

3、基坑围护

基坑支护局部选用“两墙合一”地下连续墙作为围护墙体并在外侧辅以排桩, 墙厚800mm、长200 m, 用于邻近轨道交通线的基坑东侧围护墙体；其余三面采用排桩作为围护墙体（辅以压密注浆止水）并在内侧加打水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等加固措施。为减少基坑开挖对周边环境的影响, 对坑内被动区土体进行三轴水泥土搅拌桩加固。

支撑采用十字对撑形式布置, 并通过设计水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等加固措施。水平支撑系统的竖向支承构件采用临时钢立柱及柱下钻孔灌注桩组成的立柱桩（临时钢立柱部分插入钻孔灌注桩中连接）。立柱桩结合主体工程桩桩位布置, 尽量利用工程桩作为立柱桩, 无法利用工程桩的位置增打桩径为φ800mm的钻孔灌注桩作为立柱桩。

4、治水

采用深井管井降水+重点坡段水泥搅拌桩帷幕侧壁止水并辅以压密注浆处理。钢格构立柱在穿越底板的范围内设置止水片。

实例一、实例二所论工程地层相近，周围环境相差不多，就设计而言实例二的设计更为经济适用。

四、实例三

1、工程概况及周边环境

工程位于河南省G市内，该项目深基坑工程深5～9.2m，周边环境较为复杂：⑴ 基坑北侧为益民街紧临基坑，动荷载较大；距基坑上部开挖边线仅5m左右的距离。⑵ 基坑南侧为陇海路，较为开阔，但动荷载亦较大；⑶ 基坑西侧距基坑3m远处为七层商住楼，地基深部处理方式及处理深度未知；⑷ 基坑东侧紧邻桐木路，上部动荷载大。

2、工程地质情况

施工区域内地层自上而下为：①杂填土，②粉质粘土，③粘土，④粉质粘土。

3、基坑围护

根据基坑的规模、深度、地质水文条件、周边环境条件和有关技术规定，基坑支护采用喷锚（土钉支护）结构。土钉锚杆设置水平安放角15°`15°左右，采用梅花布置，钢筋网采用方格网，规格为φ6.5＠250×250，喷射混凝土为C20细石砼，厚度80mm，水泥采用32.5水泥，水泥：砂：石为1:2:2，喷射砼内粗骨料最大料径不宜超过15mm，土钉锚杆为Φ16、Φ18螺纹钢筋，挂网土钉为1Φ12螺纹钢筋。

由于地区地质条件差异，本设计根据自身特点比前两实例中的设计更加简洁、经济。

五、实例四

1、工程概况

本工程位于郑州市Y学校院内，主楼开挖深度H1=13.57-1≈12.6 m，裙楼及地下车库开挖深度H2=6.7-1=5.7m。基坑东侧为花园路，距离约4.3m（局部约1.3m）；北侧约29.5m处为五层住宅楼及花园大酒店；南侧约13m处为七层家属楼；西侧为学校多层住宅和图书馆，裙楼基坑距图书馆7.4m，主楼基坑距图书馆仅为4m。

2、工程地质情况

场地属黄河冲积平原，地势平坦。地下水分为：①潜水：埋藏在19.5m以上，主要含水层在2m-17m范围内的粉土、粉质粘土层中，该土层为弱透水层，综合渗透系数可取0.5m/d。②承压水：埋藏在32m以上，主要含水层在19.5m-32m的粉细砂层中，该砂层透水性强，具有承压性，综合渗透系数可取5m/d。弱泥炭质土是两层的隔水层。

3、基坑围护

综合地质、水文条件，基坑规模、深度以及周边环境，根据以往施工经验，本工程选择喷锚网支护止水技术+重点坡段桩锚支护、搅拌桩止水帷幕+管井降水技术相结合的深基坑综合支护治水：⑴南北侧：采用喷锚网支护止水；⑵西侧紧邻图书馆处：地下水位高、开挖范围内主要为敏感性高、易流动、易液化的粉土层，普通锚杆施工会造成水土流失，引起地面沉降，危及楼房安全，支护采用一次性自进式锚杆并设置一道止水帷幕。裙楼边坡采用一次性锚管+挂网喷射砼+搅拌桩止水帷幕（深14m）。主楼边坡采用桩锚支护+搅拌桩止水帷幕（深14m）。施工两排长预应力一次性锚管，避免锚杆施工中的涌水、涌沙现象。⑶东侧：用一次性锚管+挂网喷射砼支护止水，局部离围墙较近段在开挖、支护及降水施工前先施工一排斜向注浆微型钢管桩对围墙和路边管网实施注浆软托换，同时形成一道注浆防渗帷幕，以减小后续支护施工对其的扰动。⑷在基坑南侧及与图书馆间设置回灌井，若发现建筑物发生不利沉降立即启用，保持建筑物下水体的原有状态，控制降水引起的不利影响。

本方案根据以往的施工经验，综合运用各种技术优势解决了一系列难题并降低了工程造价。