成都市南门某广场深基坑工程设计与探讨

邹 力，吴 波，罗 康

(成都市建工科学研究设计院，四川成都610051)

1 工程概况

成都市南三环路与剑南大道交界处旺多姆广场项目由十二栋多层公建(1～3层)组成，设1～3层地下室。本项目设计±0.00相当于绝对标高499.150 m，基坑顶设计标高为497.450～498.850 m，最大高差约1.4 m。根据建设方提供的地下室定位及标高图，基坑底标高分别为491.800 m、491.050 m、487.350 m和483.500 m，基坑边坡高度最低6.40 m，最高15.00 m。

基坑场地北侧为正在建设的高新区10×104t中水回收工程，距离基坑开挖线约27 m;场地南侧为在建的和记黄埔开发的南城都汇五期高层建筑，距离基坑开挖线约11 m;场地西侧为成昆铁路，距离基坑开挖线约20 m;场地东侧为剑南大道，距离基坑开挖线约23 m。综上所述，本项目周边环境条件较复杂。

2 地质概况

场地所处地貌单元属岷江水系Ⅱ级阶地。地基土按时代成因及土性特征自上而下划分为四个工程地质层，依次为:第四系全新统填土层①(Qml4)、第四系上更新统冲洪积粘性土、粉土层②和砂卵石层③(Qal+pl3)以及白垩系灌口组泥岩层④(K2g)。其中③工程地质层按其土质类别、密实度差异等进一步划分出若干个亚层。

根据地勘报告:粘土层自由膨胀率为31% ～50%，平均值为42.2%，具弱膨胀潜势;根据地区经验及土工试验结果，本场地粘土具有以收缩作用为主的特性。因此进行基坑坑壁支护设计时上更新统粘土层的抗剪强度指标取用如下。抗剪强度指标经验值，可塑粘土②抗剪强度指标:粘聚力C=32 kPa，内摩擦角=12°;硬塑粘土②抗剪强度指标:粘聚力C=30 kPa，内摩擦角 =13°。

根据现场调查和钻探揭露，场地内主要存在三种类型的地下水。一种为局部地段上部填土中的上层滞水，水位埋深一般位于地面以下2.5～5.0 m，水量不大。一种为赋存于砂卵石层中的孔隙潜水，靠上游河水、地下水及大气降水补给，水量较丰富，水位变化主要受季节控制。勘察期间正值地下水平水期，受附近施工降水影响，水位较正常水位低，于钻孔中测得地下水水位埋深较大，为11.2～12.8 m，相应绝对高程为485.70～487.90 m，预计至丰水期，在自然条件下无降水影响时，场地地下水位将上升。另一种地下水类型为赋存于基岩风化带的裂隙水，其水量一般不大。

3 基坑降排水及支护结构设计

3.1 基坑降排水设计

本工程基坑开挖最大深度为15.0 m，地下水应降至16.0 m以下(考虑电梯井、集水坑)。

3.1.1 参数取值

地下静水位埋深:h0=7.00 m(按最高水位考虑);渗透系数:K=18.00 m/d;潜水含水层厚度:H=11 m;设计降深:S=9.00 m;降水面积:A=27 617.00 m2;降水井半径:rw=0.29 m;降水井设计深度:22.50 m;降水井成井直径:600 mm。

3.1.2 降水设计计算公式

根据设计的降水井边界条件，降水计算按照潜水完整井稳定流公式进行计算。(1)基坑等效半径:r0===93.8 m;(2)降水井影响半径:R=2 S=2×9×=253 m;

(3)基坑总涌水量:Q=1.366 k(2H－S)S=1.366×18×lg(1+R)r0

［(2×11－9)×9］/lg(1+253/93.8)=5 065.8 m3/d;

(4)单井出水量:q=120πrsl=120×3.14×0.29×1.0×3=286;

(5)降水井数量计算:n=1.1Q=1.1×5 056.8/286=q19.4，取 n=20;

(6)降水深度验算:

故本工程共布置20口降水井，可以满足降水要求。

3.1.3 降水井井径设计及结构设计

降水井采用内径为300 mm的钢筋混凝土井管。设计过滤器为填砾过滤器，填砾规格为:8～10 mm砾石，填砾厚度大于100 mm，砾石填至距地面3.00 m时，用粘土封孔。井管结构设计为:22.50 m深降水井，上部5根井壁管，下部5根缠丝间距3 mm过滤管，每根井管长度均为2.5 m。

3.1.4 排水系统设计

排水管采用钢管直接从降水井排入沉淀池。沉淀池采用红砖砌筑，内外面1∶2水泥砂浆抹面，沉淀池长约3 m，宽约1.5 m，深度1.2～1.4 m，沿长度方向分隔成三个沉淀池，抽出来的水经三级沉淀后排入城市雨水管中。

3.2 基坑支护结构设计

根据基坑深度、地层条件及周边环境，本项目基坑支护结构采用排桩、排桩+锚索、排桩+内支撑、排桩+锚索+内支撑和土钉墙护壁的方案。

(1)场地北侧为空地，具备放坡条件，采用土钉墙护壁的方案(QRAB段);

(2)场地西侧临近铁路线，且支护措施不得进入铁路线旁20 m范围内，故采用排桩(BC段)、排桩+锚索(CDEF段)的支护方案;

(3)场地南侧为空地，具备放坡条件，采用土钉墙护壁的方案(FGH段);

(4)场地东侧因紧邻地铁控制线及地下水管，采用排桩(HIJK、PQ段)、排桩+锚索+内支撑(MN段)、排桩+内支撑(KLM、NOP段)的支护方案;

(5)支护桩均为旋挖钻孔灌注桩;

(6)桩间采用挂钢筋网片喷射混凝土护壁;桩顶设置冠梁，冠梁截面0.80 m×0.80 m、1.00 m×0.80 m 和1.20 m×0.80 m，冠梁宽度与其所在段落的桩径一致。

基坑支护设计平面布置见图1。

典型剖面设计如图2、图3。

内支撑可在地下室向上施工过程中逐层拆除，距支撑以下最近的一层地下室梁板完成施工后可拆除该道支撑。支撑拆除条件:支撑以下地下室梁板施工完成，强度达到设计强度的75%，地下室外墙与支护桩之间回填(砂砾石回填，压实系数不小于0.9)，梁板标高位置设置厚度1.0 m的C20素混凝土换撑带，其强度达到设计值的75%后，可拆除该道支撑。支撑应采用人工拆除，不得产生过大的水平荷载，影响支护体系的稳定性。

4 关于该基坑工程设计的探讨

(1)对于基坑南北两侧深度较浅部位，采用土钉墙方案是经济合理的。

(2)对于基坑西侧紧邻成昆铁路段落，在设计阶段及以后施工时应严格注意锚索不能逾越铁路控制线。

图1 旺多姆广场基坑支护平面布置

图2 MN剖面锚拉桩+内支撑支护

(3)对于HL段，因基坑紧邻即将施工的地下水管，故护壁桩桩径控制在800 mm，对于较深的KL段，应施加内支撑(斜撑+角撑)，才能确保基坑稳定。

(4)对于基坑东侧，基坑深度达到15.0 m，且处于Ⅱ级阶地膨胀土区域，膨胀土层埋深达到8～10 m，若使用两排锚索，上排锚索的锚固段即处于膨胀土内，锚固效果较差，故MN段应采用本设计方案中的上排内支撑+下排锚索的方案(见图2)。

(5)对于基坑东侧的NO段，因紧邻地铁控制线，使用锚索会对以后的地铁盾构施工造成不利影响，根据成都市地铁部门的相关要求，锚索不能进入地铁控制线内，故本设计方案中采用排桩+双排内支撑方案(见图3)。

图3 NO剖面排桩+双排内支撑支护

(6)该基坑工程位于Ⅱ级阶地膨胀土区域，根据成都市建设工程施工安全监督站相关文件要求，基坑护壁桩桩顶不能降至地面0.5 m以下，且该基坑工程周边环境较复杂，故应优先考虑使用排桩+内支撑方案，而不能盲目采用锚拉桩或桩顶下降几米、桩后放坡开挖等措施。

5 结束语

该基坑位于成都市南门Ⅱ级阶地膨胀土区域，紧邻铁路、地铁、市政中水回收工程及在建高层建筑，周边环境较复杂，基坑深度1～3层地下室不等。本次基坑设计严格依照成都市建设及地铁部门的相关文件，充分考虑基坑深度、地层条件及周边环境因素，因地制宜，对基坑各个段落采用适宜的支护方式，起到了确保基坑支护结构安全、稳定，设计方案科学合理的效果。本文为该地区类似基坑工程设计提供参考，欢迎业内同行指正，相互交流、共同进步。

［1］ JGJ 120－99建筑基坑支护技术规程［S］

［2］ DB 51/T5026－2001成都地区建筑地基基础设计规范［S］

［3］ DB 51/T5072－2011成都地区基坑工程安全技术规范［S］

［4］ 刘国彬，王卫东.基坑工程手册(第二版)［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009