嘉兴市桐乡某工程基坑支护设计实例

周东升 周雪梅

（浙江中材工程勘测设计有限公司，浙江 杭州 310022）

1 工程概况

拟建工程位于桐乡市梧桐街道，园林路和振兴中路交叉口的西北角，总用地面积11619.67m2，总建筑面积49142.13m2，由2幢14-16层办公楼、2-5层商业用房组成，框剪结构，基桩采用钻孔灌注桩，整体二层地下室。本设计为场地内的地下室基坑围护工程。

本工程场地±0.000相当于黄海高程为3.95m，场地地坪相对标高为-0.55，整个基坑面积6413m2，基坑总周长约353m。地下室基础底板顶面标高为-6.55、-8.35,底板厚600mm，周边承台深 1.00m，垫层为10cm厚素砼；基坑围护设计开挖深度大面积考虑到底板垫层底标高-7.25，开挖深度为6.70m；局部电梯井及消防水池承台分布较密部位基坑开挖深度考虑至承台垫层底标高为-9.50，开挖深度为8.95m；坑内电梯井二次开挖高差为1.85～2.95m。

2 基坑工程周边环境及基坑安全等级

基坑北侧4F居民楼距基坑开挖边线约为19.20m～27.77m。

基坑东侧为2F居民住宅楼（天然地基）和桐乡市质量技术监督局（9F、框架结构、桩基础），地下室基坑开挖边线距离用地红线约为4.03m～9.83m。

基坑南侧为振兴中路，城市主干道，基坑开挖底边线距离用地红线为6.29m，用地红线外为道路人行道，人行道下距离用地红线2.0m处埋有一条电信光缆（埋深1.5m水泥多孔管），距离用地红线2.55m有一条自来水管线（埋深1.3m铸铁管），距离用地红线8.3m处埋有一条自来水管线（埋深2.0m）。

基坑西南侧为居民住宅楼（6层砖混结构，天然浅基础，埋深约1.5m），该侧地下室基坑开挖边距离用地红线约为6.83m，距离6层建筑物约为9.8m。该侧西北角为凤鸣公园。

综合本工程开挖深度、地质条件和周边环境情况，根据浙江省标准《建筑基坑工程技术规程》第3.0.1条中的有关规定，本基坑工程安全等级为Ⅰ级基坑，侧壁安全系数为1.1。基坑围护结构的正常使用年限为2年。

3 基坑工程设计范围及设计依据

本工程地下室基坑围护工程设计内容涉及：围护体系方案选择、围护体系具体做法、基坑开挖的施工及要求、基坑工程现场监测及应急措施、围护结构计算说明、围护结构设计图件等。

本次围护工程施工图设计依据：

（1）本场地岩土工程勘察报告；

（2）本工程建筑总平面图、地下室结构图纸等；

（3）行标《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；

（4）行标《建筑桩基技术规程》（JGJ94-2008）；

（5）国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)；

（6）国标《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2009）；

（7）国家《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；

（8）国家《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

（9）省标《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2000）；

（10）省标《建筑地基基础设计规范》（DB33/1001-2003）；

（11）省标《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（DB33/T1082—2011）；

（12）国标《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）；

（13）2012年8月9日基坑围护专家论证意见书。

4 场地工程地质、水文地质概述

4.1 工程地质条件

根据场地地质勘察资料，基坑开挖影响范围内的土层分布依次为：

第1层：杂填土，层厚0.50～3.50米。杂色，松散，稍湿～湿。上部原为旧房基础，局部为水泥地坪，含砖瓦碎片，植物根茎。

第2层：粉质粘土，层厚1.00～1.30米。灰黄色，软塑～可塑，干强度中等，中等压缩性，中等韧性，稍有光泽。含氧化铁，云母屑。

第3夹层：粉土，层厚1.50～3.70米。灰色、青灰黄，松散～稍密，很湿～饱和，干强度低，中等压缩性，低韧性，摇振反应迅速，无光泽。含云母屑。局部夹少量粘性土。

第3层：淤泥质粉质粘土，层厚0.40～0.70米。灰色，流塑，干强度中等，高压缩性，中等韧性，稍有光泽。含云母屑，有机质。

第4-1层：粉质粘土，层厚3.00～6.10米。灰黄、褐黄色，可塑～硬塑，干强度中等，中等压缩性，中等韧性，稍有光泽。含氧化铁，云母屑。局部夹粘土。

第4-2层：粉质粘土夹粉土，层厚1.90～5.00米。棕黄色、青黄色，软塑～可塑，稍密，很湿～饱和，干强度低，中等压缩性，低韧性，摇振反应迅速，无光泽。含氧化铁，云母屑。夹粉土。

第4-3层：粉质粘土，层厚0.90～3.80米。棕黄色、青黄色，软塑～可塑，干强度中等，中等压缩性，中等韧性，稍有光泽。含氧化铁，云母屑。局部夹少量粉土。

第5层：淤泥质粉质粘土，层厚1.50～8.30米。灰色，流塑，干强度中等，高压缩性，中等韧性，稍有光泽。含云母屑，有机质。局部夹少量粉土。

第5夹层：淤泥质粉质粘土夹粉土，层厚0.70～2.50米。灰色，流塑，很湿～饱和，干强度低，高压缩性，低韧性，摇振反应迅速，无光泽。含云母屑。局部夹薄层状粉土。以上土层分布详见附图：地质剖面图。

4.2 水文地质条件

场地内对本工程有影响的地下水主要为浅部孔隙潜水，其主要赋存于1层及2层中，勘察期间实测稳定水位埋深为0.20～1.50m，水位受气候及季节变化控制，以大气降水为主要补给源。本地区水位的年变幅在 0.50m～1.00m 左右。

5 支护结构选型

5.1 基坑工程设计要点

综合场地地理位置、地质条件、基坑开挖深度和周围环境条件，本工程基坑围护设计应重点关注如下几点：

1）基坑大面积开挖深度为6.70m，局部开挖深度达8.95m，根据浙江省《建筑基坑工程技术规程》中对基坑的分类，本基坑属于Ⅰ级基坑工程，安全侧壁系数为 1.1。

2）基坑开挖影响范围内的地基土主要为填土、粉土、粉质粘土和淤泥质粉质粘土层。粉土层透水性较好，围护设计需考虑采取有效的降止水措施。

3）基坑南侧地下室开挖边线紧邻城市主干道，道路下埋有较多管线，基坑开挖及施工期间需考虑对道路和地下管线进行保护。

4）基坑西南角、东侧均有居民建筑物分布，建筑物基础多为浅基础，且距离基坑开挖边线较近，围护设计时需重点考虑对该建筑物进行保护。

5）基坑南侧考虑设置出土口，该部位考虑运土车的超载及动荷载影响，需进行针对性加固设计。

5.2 设计原则

1）施工过程中确保基坑内工程桩的安全。

2）在保证基坑安全施工情况下，使工程施工尽可能方便、快速及降低工程造价。

3）保证支护结构安全可靠及整体稳定性，同时确保支护结构在施工期间的安全。

4）施工过程中确保基坑周边道路、地下管线及建筑物的安全和正常使用。

5.3 基坑方案选择

针对本工程上述特点，本着安全、经济、合理可行的原则，本工程基坑支护可采用的围护形式有：

1）排桩拉锚支护结构；

2）SMW工法+内支撑；

3）排桩+内支撑。

5.4 基坑支护结构的选型

经上述综合分析（具体分析：略），结合基坑支护专家组论证评审意见，本工程地下室基坑支护采用排桩+内支撑的支护结构结合650三轴水泥搅拌桩止水帷幕的支护体系。

6 基坑支护结构图

图2

其余图纸：设计总说明、支护结构平面图、立柱桩定位图、支撑布置图、各剖面图及节点详图、立柱桩详图、管井详图、降水井布置图、换撑布置图、基坑监测布置图等（略）。

7 基坑支护体系具体做法及要求

基坑支护体系具体做法：钻孔灌注桩施工要求、三轴水泥搅拌桩施工要求、压顶梁及支撑体系做法、立柱桩做法、拆换撑做法、支护体系质量检测要求、基坑降排水体系做法、土方开挖及施工要求等（略）。

8 基坑工程监测及应急措施

基坑工程除进行安全可靠的围护体系设计、施工外，尚应进行现场监测，作到信息化施工。考虑本工程位于城市中心区块，场地周边环境复杂，周边环境对基坑的变形较为敏感，本工程基坑监测按Ⅰ级基坑控制。

8.1 基坑工程现场监测

基坑围护体系随着开挖深度增加必然会产生侧向变位，关键是侧向变位的发展趋势与控制。一般围护体系的破坏都是有预兆的，因而进行严密的基坑开挖监测非常重要。通过监测可及时了解围护体系的受力状况，可达到校正、修正设计和指挥现场施工的目的。

8.1.1 本工程建议监测内容如下：

1）土体深层水平位移；2）地下水位观测；3）周边地面及压顶梁沉降观测；4）支撑轴力监测；5）立柱桩沉降监测；6）周边建筑物的变形监测。

8.1.2 本工程监测要求如下：

1）基坑工程监测应委托专业的监测队伍进行；

开挖前，应对周围环境作一次全面调查，记录观测数据初始值；2）各观测项目一般应每天观测一次，如遇变化速率较大时，则应增加观测次数。

3）每天数据应整理成有关表格并绘制成相关曲线，如位移沿深度的变化曲线，位移及沉降随时间的变化曲线等。

4）在基坑开挖期间，对上述监测内容应每天测试，并及时将观测资料反馈给建设、设计、监理、施工等单位，以便及时分析处理。

5）工程结束时应有完整的监测报告，报告应包括全部监测项目，监测值全过程的发展和变化情况、相应的工况、监测最终结果及评述。

6）巡视检查：基坑工程施工和使用期内，每天均应有专人进行巡视检查，检查内容包括：①支护结构的完整性，有无裂缝，较大变形；②施工工况地表水及地下水的排放情况；③基坑周边管道有无破损，有无新增裂缝；④监测设施是否完好。

8.1.3 本工程基坑监测报警值：

1）土体深层水平位置：2-2剖面、4-4剖面累计位移25mm，其余各剖面超过35mm，或日位移连续三天超过3mm，单日位移超过5mm；

2）支撑轴力：ZC1轴力超过3000kN；

3）立柱桩及支撑沉降沉降累计5mm；

4）基坑周边坡顶沉降值累计超过20mm或连续三天的位移速度超过3mm；周边建筑物累计沉降超过10mm或连续三天的位移速度超过2mm；

5）地下水位监测累计超过1000mm或水位变化值每天大于500mm。

8.2 应急措施

1）现场备应急材料及设备，如钢筋、钢管、水泥、喷浆机、砂袋、发电机及潜水泵等；土方开挖及施工期间，设专人定时巡查基坑边坡情况，发现问题及时沟通并采取措施；

2）如地面出现裂缝，应及时灌浆修补，防止地表水渗入；

3）发现土体位移过大或周边建筑物沉降过大，应马上停止挖土，现场根据需要采取回填土等措施，同时加密监测频率；

4）若出现漏水，应马上查找水源并予以截断，如采用双液注浆止漏等措施；

5）开挖至基坑底后，若坑底土位移过大或隆起过大，则应调整挖土顺序，如采用跳挖的方式开挖承台，分块开挖，同时加紧铺设垫层，垫层中可适当配筋，同时采用砂包反压；

6）出现其他异常情况，应及时通知有关各方，以便采取有效的应急措施。

9 支护结构设计计算说明

基坑围护体系计算分析内容：围护桩（墙）在不同工况下的内力及变形计算；坑底土体抗隆起稳定验算；基坑整体稳定验算；抗倾覆稳定验算；围护桩（墙）、冠梁、支撑杆件的配筋验算等（略）。

10 本工程基坑监测成果

本工程基坑监测自2013年2月22日始，至7月10日地下室施工完成并回填，历时4个半月，监测成果如下（表2）：

表2

从上述实测资料分析，本基坑工程安全可控，实现了设计目标。

11 结束语

通过本工程的设计、施工实践及基坑监测资料的综合分析，工程采用三轴搅拌桩止水帷幕、钻孔灌注桩+内支撑支护体系是合理的，对于民居较多、管网密布等周边环境复杂的基坑工程，仍应采用受力直接、刚度较大的支护、支撑体系，以保证工程及周边建筑等安全。