地下室基坑支护的设计与施工

2015-09-18章晓鹏

建筑施工 2015年9期

蒋波章晓鹏

1. 汉嘉设计集团股份有限公司杭州 310005；2. 上海建工二建集团有限公司上海 200080

1 工程概况及地质条件

某办公商业金融用房项目位于杭州市拱墅区，周边环境复杂。工程基坑处于软土地区，基坑南侧、东侧为双荡新村小区，南侧紧邻32幢居民楼、东侧紧邻27幢居民楼。双荡新村小区均为砖混结构，基础采用沉管灌注桩，以⑨2粉砂层为持力层。小区路面下密布地下管线，分别为电信管线、给水管线、雨水管道和污水管道。基坑西侧莫干山路为城市南北向主干道路，车流量较大；基坑北侧紧邻双荡弄，双荡弄北侧为拱墅区体育大厦，设2层地下室，采用钻孔桩基础。

本工程设3层地下室，基坑开挖深度11.50～14.40 m，其平面尺寸类似1个80 m×30 m的矩形。基坑总平面见图1。

图1 基坑支护总平面示意

根据岩土工程详细勘察报告，场地土层分布从上至下分别为：①杂填土，②粉质黏土夹黏质粉土，④淤泥质粉质黏土夹黏质粉土，⑥淤泥质粉质黏土，⑧粉质黏土，⑨1粉质黏土，⑨2粉砂。

场地区域内主要分布2层地下水，上层地下水性质属孔隙潜水，下层地下水性质属承压水。上部潜水主要赋存于填土层及硬壳层中，地下水位一般埋深为1.10～2.20 m。承压水对本工程无影响。

2 基坑围护设计方案

2.1 本工程的主要特点

1）基坑开挖深度影响范围存在深厚淤泥质土，土性较差。

2）基坑主要开挖深度为11.50～14.40 m，开挖深度深。

3）基坑东侧、南侧为双荡新村小区，西侧、北侧为道路，周边环境复杂。

2.2 围护墙的选择

根据本工程的水文地质、基坑开挖深度以及周边环境对基坑位移控制的要求，围护墙可选择钻孔桩加止水桩和地下连续墙组合形式。

地下连续墙既能挡土又能止水，具有抗弯刚度大、整体性好和防渗性好的特点。采用“两墙合一”技术，能减小围护体宽度，可充分利用用地红线范围内面积建造地下室。钻孔桩加止水桩的围护墙形式应用广泛，技术相对成熟，在类似基坑的围护中应用较多，经计算能满足周边环境对基坑位移的要求。该围护墙形式造价相对较低，通过经济性比较，比地下连续墙造价节省约300万元人民币，比较适合本工程[1-3]。

2.3 支撑道数的选择

本工程可采用2道或3道钢筋混凝土支撑围护。采用2道支撑可节省造价约50万元人民币，并可加快施工进度。经分析，采用3道支撑比2道支撑可减少约10 mm的基坑位移。因本工程周边环境比较复杂，周边环境对土体的变形非常敏感，故决定采用3道支撑。在基坑尺寸较小的情况下，做强支撑杆件，具有很高的性价比。基坑剖面见图2。

图2 基坑典型剖面

2.4 其他设计

基坑外采用三轴水泥搅拌桩止水。为有效控制基坑位移，坑底设置了三轴水泥搅拌桩坑底加固区。为优化工程桩设计，本工程底板顶至围护桩边，并与围护桩作有效连接，利用围护桩作为抗拔桩，节省了工程造价。

为解决本工程施工场地用地紧张的问题，加快施工进度，在第1道支撑上设置了栈桥（图3）和材料堆场。为更充分利用坑外场地，将第1道支撑面标高设置为地面标高。

图3 栈桥平面布置

支撑结合栈桥和施工堆场的设计，使栈桥区域支撑杆件既受水平力作用，又受施工荷载引起的竖向力的作用，受力复杂。水平力作用下支撑杆件的计算与常规支撑设计方式相同。施工堆场荷载为静止荷载，支撑杆件的设计相对较为简单。支撑结合栈桥设计时，由于栈桥荷载为动荷载，设计时需对栈桥荷载进行一定的简化。常规设计思路是栈桥板按均布面荷载设计，而支撑梁按集中点荷载或线荷载的不同组合进行设计。施工荷载主要考虑挖土机、运土车和施工材料运输车辆的荷载[4-7]。

3 基坑工程施工与监测

3.1 基坑工程施工

考虑到本工程复杂的周边环境，根据后浇带的划分，基坑开挖和地下室施工由东向西，按照A区→B区→C区顺序进行。土方分层、分块开挖，施工过程顺利。

3.2 监测结果分析

根据周边环境监测资料，从基坑开挖至地下室施工结束，双荡新村小区各测点的最大累计房屋沉降量为12 mm。沉降量较小，且呈现整体下沉趋势，房屋倾斜非常小。施工过程中未对双荡新村小区产生明显影响，该小区在基坑施工过程中处于安全和受控状态。

根据基坑深层土体位移监测资料，对普遍开挖深度处的各测斜孔累计土体位移进行分析，靠双荡新村小区侧各测斜孔（CX1～CX4）累计位移为47.20～55.90 mm。邻近道路侧测斜孔（CX5、CX7、CX8）的累计位移为23.80～44.80 mm。主要是因为双荡新村小区房屋采用沉管灌注桩基础，桩底以⑨2粉砂层作为持力层，基坑开挖对房屋产生一定的沉降，房屋的超载加大了基坑位移。CX6位置电梯井离基坑边较近，设计时未对该处围护刚度作重点加强，该处测斜孔累计土体位移较大，为49.80 mm。监测结果表明，本基坑的位移在安全和受控范围内。