组合支护体系在某复杂深基坑工程中的应用

袁春辉

（广东省建筑设计研究院，广东广州510010）

组合支护体系在某复杂深基坑工程中的应用

袁春辉

（广东省建筑设计研究院，广东广州510010）

广州市珠江新城某一深基坑支护工程采用“上部土钉墙+支护桩+内支撑+预应力锚索”的组合支护体系，监测结果表明基坑开挖变形小，对周边环境影响小。通过对比分析，支护桩深层位移计算结果与监测结果基本吻合。支护体系安全可靠，经济合理，为类似工程的设计和施工提供参考。

深基坑；组合支护体系；监测；变形

近年来，大城市地下室的层数不断增加，基坑深度越来越深，与周边建筑距离越来越近，甚至是紧贴在一起，基坑周边的环境日益复杂。如何经济合理地处理好基坑与相邻建筑、市政道路及地下管线的关系，有效控制基坑支护结构的变形，确保基坑周边既有建（构）筑物的安全，成为基坑支护设计中日益突出的问题［1-2］。本文介绍了广州珠江新城某复杂深基坑工程的设计实例，论述了在处理紧靠建筑物一侧基坑支护的处理方法，根据不同的地质条件及周边环境情况采用不同的支护型式相组合，同时应用理正深基坑设计软件进行计算，并与最终的监测结果进行对比，供类似工程的设计和施工参考。

1 工程概况

某项目位于广州市珠江新城，地上裙楼6层、塔楼27层，设置3层地下室。采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，基础型式为人工挖孔桩。基坑呈L形，占地面积约5 400m2，周长约为400m。本基坑开挖深度为14.1m，局部开挖深度为15.2m、17.5m，基坑平面布置如图1所示。

本基坑L形的内侧紧靠旧办公楼，旧办公楼设置2层地下室，新旧地下室边线距离最近仅2.3m。东面为停车场；南面、西面为规划道路，本地下室边线距离南面、西面高层建筑地下室边线约18.0m、16.0m；北面为市政道路，距离道路边线约8.3m。

本项目复杂的另一面表现在场地内分布有雨水管、污水管、给水管和电信管线等。场地北侧、西侧埋设有电信、电力、煤气、路灯等地下管线和雨水管、污水管等市政管道，最近管线距离基坑内边线约4.4m。加强对管线的保护也是基坑支护设计必须考虑的重要因素。

2 地质概况

2.1 工程地质

根据岩土工程勘察报告，本场地岩土层自上而下划分为第四系土层及白垩系基岩风化带，典型地质剖面如图2所示。分别为：

＜1＞杂填土：场地均有分布，以填碎石土、建筑垃圾为主，结构松散，层厚1.3～5.0m；

＜2-1＞粉质粘土：场地大部分有分布，以粉粘粒为主，局部含较多砾砂，湿，可塑，层厚0.5～9.0m；

＜2-2＞细砂：场地零星分布，以细砂为主，含较多粘粒，饱和，松散～稍密，层厚0.8～1.5m；

＜2-3＞中砂：局部地段分布，中砂为主，含较多砾砂，饱和，中密为主，局部稍密，层厚1.0～2.8m；

＜3＞硬塑状粉质粘土：局部地段有分布，为泥质粉砂岩残积而成，局部含较多砾砂，稍湿，硬塑，遇水易软化，崩解，层厚1.1～8.0m；

＜4＞泥质粉砂岩全风化层：场地零星分布，原岩结构基本破坏，但尚可辨认，岩芯已风化成坚硬土状，遇水易软化，崩解，层厚2.05～4.50m；

＜5＞泥质粉砂岩强风化层：场地大部分有分布，风化强烈，结构大部分已破坏，裂隙发育，岩芯呈半岩半土～碎块状，夹中风化岩，遇水易软化、崩解，层厚0.5～17.0m；

＜6＞泥质粉砂岩中风化层：场地大部分有分布，粉粒结构，层状构造，泥、钙质胶结，裂隙较发育，岩芯呈块状～短柱状，局部夹强风化岩、微风化岩，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类，层厚0.6～17.5m；

＜7＞泥质粉砂岩微风化层：场地均有分布，粉粒结构，层状构造，钙质胶结，局部裂隙较发育，岩芯完整，呈短柱状～长柱状，局部夹中风化岩、强风化岩，属软岩～较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ类，层厚0.9～21.0m。

2.2 水文地质

本场地位于广州市珠江新城，为珠江三角洲冲～洪积平原地带，根据钻探资料揭露，场地地下水主要赋存于砂层中，透水性较好；此外，人工填土层含有一定的上层滞水；由于场地风化岩裂隙很发育，基岩含有一定的裂隙水。钻探期间测得地下水的埋深介于0.5～2.5m之间。

3 基坑支护设计

本基坑周边环境复杂，若基坑支护措施不当，基坑开挖将产生较大变形，对旧办公楼、周边高层建筑物、市政道路及管线的安全带来不利影响，因此，本基坑工程的成败关键在于严格控制位移，尽可能减少对周边环境产生不利影响。本基坑开挖深度大于14m且周边环境复杂，因此基坑安全等级为一级。应根据地质条件、环境条件及基坑开挖深度综合考虑进行设计。

（1）根据岩土工程勘察报告，土层参数选取如表1所示。

表1 基坑支护设计选用的土层参数

（2）由于场地分布有填土、砂层等透水层，采用单排深层水泥土搅拌桩和单管旋喷桩止水。

（3）本场地地质条件较好，不存在淤泥等软弱土层，且岩面埋深较浅。为了节省工程造价，同时考虑坑内挖土、出土及施工的便利性，采用“上部土钉墙+旋挖灌注桩+钢筋砼内支撑+预应力锚索”的组合支护结构，基坑支护1-1剖面如图3所示；对于靠近旧办公楼区域，采用“旋挖灌注桩+钢筋混凝土内支撑+预应力锚索”的组合支护结构，基坑支护2-2剖面如图4所示。支护桩、钢筋混凝土内支撑顶面与旧办公楼负一层底板面相平，在支护桩与旧办公楼负一层底板之间浇筑300mm厚的素混凝土板，这样可以更好地抵抗侧向水平推力。对于新旧地下室之间的区域，考虑到旧公楼为放坡开挖，地下室周边为新近填土，为了减少开挖对旧办公楼的扰动及更好地抵抗开挖引起的侧向水平推力，对新旧地下室之间的土体采用单管旋喷桩进行加固处理［3-4］。

（4）本基坑支护方案有如下优点：1）整体刚度较强，对基坑变形易于控制，变形量较小；2）止水效果较有保证，对邻近建筑及市政管线影响较小；3）有较大的空间方便开挖出土；4）造价相对较低。

本基坑采用理正深基坑支护设计软件计算，整个基坑在开挖过程中，基坑内部稳定安全系数最小值为1.387，达到相关规范的安全要求［5-6］。

4 基坑变形监测

为了保证基坑的安全稳定，以及基坑周边建筑物和管线的安全，对基坑施工过程进行监测显得至关重要。监测项目主要有基坑顶面位移和沉降、地下水位、支护桩深层位移和应力、支撑轴力、立柱沉降、锚索应力、周边需保护建筑及市政管线位移和沉降等［7］。根据监测成果，及时反馈信息，指导施工，做到信息化施工、动态设计。目前基坑施工已开挖到坑底，现场照片如图5所示。

以支护桩测斜孔CX1为例，采用理正深基坑支护设计软件计算结果与监测数据做对比分析，如图6 a所示。从图中可以看出，监测数据显示支护桩在5m左右深度水平位移最大，最大位移约2.8mm，计算结果与监测数据基本吻合；沿支护桩深度方向的水平位移值较小，说明本支护结构能有效地控制桩身位移，效果明显。

内支撑梁轴力观测点ZC1的监测数据与计算结果对比如图6 b所示。工况1～4分别对应于基坑开挖至1.5m、3.0m、4.5m、5.4m深度的时候，工况5对应施加锚索的时候，工况6～8分别对应于基坑开挖至7.0m、8.5m、10.0m深度的时候，工况9对应于基坑开挖到坑底的时候。从图中可以看出，监测结果较计算结果偏大，分析其原因主要是因为基坑施工期间正值夏季，受温度应力及施工误差的影响，导致监测数据比计算结果偏大。支撑梁轴力监测最大值约1 900 kN，远未达到报警值2 800 kN，说明本基坑支撑体系布置合理，基坑处于安全可控状态。

基坑开挖到底后，各监测项目的监测数据累计变化最大值均未超过警戒值，基坑处于安全状态。

图6 计算结果与监测结果对比图

5 结语

本工程实践证明，结合场地地质条件、周边环境及基坑开挖深度等因素，采用不同型式的组合支护体系，即可以节省造价，又可以控制基坑变形，做到安全可靠，经济合理。

（1）本项目基坑采用了“上部喷锚+旋挖灌注桩+钢筋混凝土内支撑+预应力锚索”的组合支护结构，止水帷幕采用单排深层水泥土搅拌桩和单管旋喷桩，取得了较好的效果；

（2）基坑开挖到基底后，从监测数据分析，基坑安全可靠，对周边建筑物及管线影响较小；

（3）止水帷幕效果明显，桩间及整个基坑基本上无渗漏；

（4）本项目实施中，充分体现了该类型支护型式具有整体刚度好、基坑变形小、安全可靠、对周边环境影响小等特点。尤其适用于城市市区用地紧张、周边环境复杂的场地中，对类似工程有一定的参考作用。

［1］刘建航,候学渊.基坑工程手册［M］.北京∶中国建筑工业出版社,1997.

［2］陈忠汉,黄书秩,程丽萍.深基坑工程［M］.北京∶机械工业出版社,2003.

［3］刘金元,刘国彬,侯学渊.基坑近旁建筑物循迹补偿保护法的应用［J］.岩土工程学报,1999,21（3）∶283-287.

［4］木林隆,黄茂松.基坑开挖引起的周边土体三维位移场的简化分析［J］.岩土工程学报,2013,35（5）∶820-827.

［5］广州市建筑科学研究院.GJB 02-98广州地区建筑基坑支护技术规定［S］.［出版地不详］∶［出版者不详］,1998.

［6］中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程［S］.北京∶中国建筑工业出版社,2012.

［7］中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50497-2009建筑基坑工程监测技术规范［S］.北京∶中国计划出版社,2009.

【责任编辑：周绍缨410154121@qq.com】

Application ofa combined supportsystem in a deep and complex foundation pitproject

YUANChun-hui

（The ArchitecturalDesign and Research Institute ofGuangdong Province,Guangzhou 510010,China）

∶One deep foundation pit supporting project is located in Jujiang new town.The combined support system is used in this project,which is the system of soil nailing wall upper and piles of inner bracing& prestressed anchor structrue.And the effect is obvious.Themonitoring results shows thatdeformation is smaller for the foundation pitexcavation,and has less impacton the environmentall around.The supporting system is safe,reliable,economicaland reasonable,which isa reference for similar projects.According to the comparative analysis,the calculation of the supporting pilesdeep displacementarenearly consistentwith themonitoring.

deep foundation pit；combined supportsystem；monitoring；deformation

TU473

A

1008-0171（2015）01-0040-05

2014-03-19

袁春辉（1979-），女，广东连州人，广东省建筑设计研究院工程师。