多种围护体系在深基坑工程中的结合应用

2015-03-23徐拥建周顺昌梅俊杰张雁鹏

浙江建筑 2015年10期

关键词：深井工法土方

徐拥建，周顺昌，梅俊杰，张雁鹏

XU Yongjian ，ZHOU Shunchang ，MEI Junjie，ZHANG Yanpeng

(浙江省建工集团有限责任公司，浙江杭州310012)

1 工程概况

杭州滨江创业智慧软件生产基地工程位于滨江区，东至杭高新工业【2007】5 -2 号地块，南至规划支路，工程三面为空地，一面为市政道路。

工程建筑高度73.1 m，总建筑面积29600 m2(地下8950 m2，地上20650 m2);地下2 层，裙楼2层，办公楼16 层;本工程为框架剪力墙结构体系，基础为钻孔灌注桩。

基坑长70.7 m，宽65.8 m，开挖深度9.8 m，局部深坑，③-⑤/Ⓔ-Ⓗ轴为电梯井，长15. 5 m，宽9.66 m，深度为14.4 m。本工程场地东、西、北侧均为空地(目前为庄稼和杂草)，南面为春波路(现作为施工便道使用)。基坑南侧距春波路约11 m，东、西、北距用地红线分别为9、9、11.5 m，根据基坑围护方案，Ⓔ-Ⓔ轴以北的东、西、北三侧均有放坡空间，三级放坡处于用地红线之外。本工程南侧春波路有通信管、燃气管、污水管和雨水管等管线，距离基坑边约11.5 m，埋深1.1～2.4 m，在基坑施工中要做好保护。总平面见图1。

图1 工程总平面图

项目东面为南北向的钱塘江支流，距基坑约为150 m，勘探范围内地下水类型主要可分为孔隙潜水及孔隙承压水。上部孔隙潜水动态变幅在1. 0～2.0 m。实测潜水水位埋深在2.00～2.50 m，含水层对基础工程非常密切，主要涉及基坑工程的设计和施工(基坑围护、开挖、降水和抗浮设计)。

根据勘探揭露地基土的岩性、成因年代、埋藏分布特征、物理力学性质、综合原位测试资料等，分成5 个工程地质层，细分为11 个地质亚层。地质情况剖面图见图2。

图2 水文地质图

2 基坑围护方案介绍

本工程基坑围护采用SMW 工法桩+一道钢筋混凝土内支撑与放坡开挖+喷锚支护结合的复合型支护方式，基坑降水采用坑内坑外深井降水及明沟排水结合的方式。

本工程基坑围护形式采用复合型支护方案:Ⓔ-Ⓔ轴以南采用SMW 工法桩结合一道混凝土内支撑，Ⓔ-Ⓔ轴以北采用放坡结合坡面喷锚施工工艺，主楼电梯井局部深坑采用水泥搅拌桩重力式挡墙形式。

SMW 工法桩采用850 mm 直径三轴水泥搅拌桩，全面套打，内插H700 ×300 ×13 ×24 型钢，坑中坑(电梯井位置)采用三轴水泥搅拌桩连续施工，搭接100 mm。

围护平面图见图3。

图3 围护平面布置图

基坑内采用自流深井降水，基坑深井布置间距约16 m，滤管有效深度15 m，钻孔深度16.80 m。坑外深井布置间距12 m，滤管有效深度15 m，钻孔深度16.80 m。地表采用明沟排水，在基坑周边地面处设置贯通地面的800 mm ×600 mm 排水沟，并在沿排水沟隔30 m 设置800 mm×800 mm×1000 mm集水井。

3 基坑施工方案

3.1 本工程基坑施工工序

基坑深井降水→场地平整→测量放线→围护桩施工→基坑Ⓔ轴以南土方挖至压顶梁底及支撑梁底100mm 标高→压顶梁及支撑梁的施工→逐层进行下方土方开挖直至坑底;Ⓔ轴以北按照设计放坡开挖直至坑底，分层开挖，先撑后挖。

土方开挖至坑底进行地下室底板施工，逐层往上施工，待地下2 层结构及换撑施工完成后，对支撑梁进行凿除和清理工作。整个地下结构结顶，混凝土强度达到设计要求后，进行土方回填施工。

3.2 基坑开挖方案选择

总体施工思路为分区分块分层开挖，大区块再根据后浇带进行小区块开挖，先撑后挖，发挥基坑开挖的时空效应。前期通过BIM 技术进行方案的比选和模拟，确定施工方案。

方案一:现场出土口设置在项目南侧正中，挖土方向从北向南，此方案的优点是占用项目红线外场地较少，缺点是南侧SMW 工法桩和支撑施工滞后，工期无法满足，中间对称位置留土施工，需要转换留土位置，影响支撑施工工期和支撑质量。见图4。

图4 方案一施工效果图

方案二:现场出土口留置在项目西侧，从西侧空地出土。此方案能够从南侧首先开始挖土，进行支撑施工，保证关键线路工期，支撑可以一次施工完成，并不会在支撑上行车，保证支撑的质量，确保基坑安全。见图5。

图5 方案二施工效果图

通过两个方案的比选，最终采用了方案二，整个基坑施工过程，见图6。

图6 施工过程图

具体施工过程如下:南侧土方开挖→北侧土方开挖，边坡支护，南侧支撑施工→土方完成，底板结构施工。现场实际施工照片见图7。

图7 实际施工照片

3.3 基坑施工问题

(1)工期紧，在未充分降水的情况下便开始土方开挖施工，由于降水时间不足，本工程距离钱塘江及钱塘江支流均较近，地下孔隙水埋深很浅，只有2.00～2.50 m，承压水埋深也在地下室基础埋深之上，土体的含水量很大，造成开挖困难。

(2)本工程地处江南，雨水较多，土方开挖阶段连续降雨，造成Ⓔ轴以北放坡的三面汇水面积大，给降水施工造成很大的压力。

(3)工程南侧近邻市政道路和已有建筑，地下管线复杂，对周边建筑、道路、地下管线的保护是本工程基坑施工的重点。

3.4 采取的措施

(1)SMW 工法桩止水帷幕+水平支撑。本工程由于地下水位较高(2.0～2.5 m)，且南侧为市政道路和在建工地，对本工程基坑南面造成了较大的侧压力，所以围护设计选择在Ⓔ轴线以南设置深度为29.8 m 的SMW 工法桩作为止水帷幕并设置一道钢筋混凝土的水平支撑对周围进行支护。从而截断了基坑Ⓔ-Ⓔ轴以南的水利联系，只要降水时间足够，即可保证土方的干燥，为基坑的结构施工创造良好的条件。

(2)增加自流井数量。与甲方、监理及围护设计单位说明情况后，经协商，三方均同意在原来的41 口自流深井的基础上再增设29 口，以保证降水顺利进行。增设自流井的位置包括坑内、三级放坡的坡面及坑外。

(3)加强基坑监测。深基坑的理论研究和工程实践告诉我们，理论、经验和监测相结合是指导深基坑工程的设计和施工的正确途径。通过基坑监测提供的动态信息反馈来指导施工，了解基坑的设计强度，及时掌握施工对地下土层、南侧市政地下管线、南侧建筑的影响程度，及时发现和预报险情的发生及险情的发展情况，及时采取安全补救措施，防患于未然。

4 基坑监测成果

对于复杂深基坑，往往难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。本工程基坑监测平面布置图见图8。

本工程根据设计要求的报警值为:深层土体水平位移监测，围护体水平位移报警值沿南侧春波路一侧35 mm;其余为50 mm;连续3 d 水平位移增加值达到3 mm/d;地下水位应控制在开挖面以下0.5 m左右，地下水位稳定后，日变化幅度不得超过500 mm;支撑轴力达到4500 kN;立柱沉降连续3 d超过3 mm，或者累计达到20 mm;地表沉降累计35 mm，位移速率连续3 d 超过3 mm/d。

本工程从2014年12月15日开始监测，至2015年5月20日基坑回填土完成，累计监测99 期，基坑累计位移最大位移位于基坑南侧，最大值为21.73 mm;地下水位控制在开挖面以下0.5 m，水位稳定;支撑轴力维持在3749 kN;立柱沉降累计沉降2.23 mm，每天沉降在0.05 mm 以内;地表沉降累计4.51 mm，每天沉降在0.1 mm 以内，具体监测数据见图9。