某工程基坑支护重点难点探讨

2015-12-11吴凤英

福建建筑 2015年6期

吴凤英

(泉舜集团(厦门)房地产股份有限公司福建厦门 361004)

引言

随着城市化进程的不断推进，各城市的主要高层建筑大都集中在建筑密度大、人口密集、交通拥挤的狭小场地中，基坑支护的施工条件均不太理想，邻近常有必须保护的永久性建筑、市政公用设施以及一些古建筑等。且相邻场地的基坑施工，如打桩、降水、挖土等各项施工环节都会产生相互影响与制约。另外，基坑支护工程造价较高，但因其为临时性工程，业主一般在考虑支护结构安全的同时尽量控制其造价。然基坑一旦出现事故，处理难度大，又将造成严重的经济损失和社会影响。因此，基坑支护设计需综合考虑各项因素，以期达到最佳效果。

1 工程概况

该工程拟建建筑物主楼及裙楼为剪力墙结构与框架结构，主楼基础为静压桩基础。场地东北侧为已建道路(道路紧邻江河)，西北侧为在建小区(32层，设有一层地下室)，西南侧为空地，东南侧为村落(多为1F～3F楼房)。

场地原始地貌为冲海积地貌，现已回填整平，场地地势较平坦。本工程±0.000=+5.900，地下室底板顶黄海标高－0.100m，靠近基坑侧壁的承台底黄海标高为－1.100m，承台底垫层厚度为0.10m，支护设计深度考虑至承台垫层底，支护设计计算时基底黄海标高取为－1.200m。场地现地面黄海标高为+3.30～ +4.10m，基坑开挖深度为4.50 ～6.00m。主楼大筏板底黄海标高为－2.00m，主楼电梯基坑底黄海标高为－4.000m，电梯基坑开挖深度为2.00m。本基坑为不规则的长条形(近似矩形基坑)，基坑周长约为573m。本基坑属于深基坑，为二级基坑。

2 地质情况

拟建场地地基土主要由①杂填土、②淤泥、③细砂、④卵石、⑤全风化花岗岩、⑥砂砾状强风化花岗岩、⑦碎块状强风化花岗岩等组成。基坑侧壁出露的土层主要为①杂填土、②淤泥。现将各岩土层地基均匀性评价分述如下:

①杂填土，完成自重固结，密实度和均匀性差，评价其均匀性差。

②淤泥，分布相对稳定，埋深及厚度变化较大，且局部含砂量较多，评价其均匀性差。

③细砂，分布相对稳定，标惯击数差异较大，评价其均匀性一般。

④卵石，分布相对稳定，埋深及厚度变化相对稳定，评价其均匀性较好。

⑤全风化花岗岩、⑥砂砾状强风化花岗岩，分布相对稳定，另该层属特殊性土，受风化差异和地下水作用的影响，标贯击数变化也较大，在水平方向上较均匀，但在垂直方向上总体有随深度的增加强度逐渐提高的变化趋势，均匀性一般～较差。

⑦碎块状强风化花岗岩，仅部分钻孔有钻至该深度，力学性质相对较均匀，压缩性很低，力学强度高，评价其均匀性一般。

3 水文地质条件

场地东北侧距已有江面约55m。最大潮差一般为3.5 ～4.6m，年最大潮差超过 4.1m，历年最高潮位为4.62m(56年黄海高程)。场地地下水主要赋存和运移于①杂填土、③细砂、④卵石及以下基岩风化层裂隙中。地下水主要接受大气降水的下渗及外围地下水的侧向迳流补给，并通过蒸发及地下水侧向迳流等方式排泄。另外，本场地地下水与江水有一定的互补关系。地下水总体迳流方向顺着原地势大致由西南向东北方向渗流排泄。

4 基坑支护重点难点

4.1 基坑周边需重点保护的对象

基坑支护工程施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常需经历多次降雨、周边堆载、振动、施工不当等许多不利条件，其安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。因此，对基坑支护工程中，需重点保护的对象，应予以充分重视。

本工程中，基坑东北侧有临时搭建的业主活动房(2F)和配电室，与地下室外墙最小距离为6.1m;基坑东南侧有在建的宗祠庙宇(1F)，与地下室外墙最小距离为5.9m;基坑东北侧有埋深1.37m的污水管线、埋深0.63m的中国电信、埋深0.4m的路灯线，与地下室外墙线最小距离分别约为 10.6m、11.8m、17.6m;基坑东北侧还有两棵古榕树(树冠直径为26m的200年古榕树和300年古榕树)，与地下室外墙线最小距离分别约为8.68m、7.47m。

本文将针对宗祠庙宇和古榕树的重点保护进行讨论。

4.2 基坑支护方案选定

本基坑支护采用SMW工法，SMW工法是指水泥土深层搅拌桩墙体中，按一定型式插入H型钢，成为一种劲性复合围护结构，将承受荷载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗双重功能的支护结构。这种结构抗渗性好、刚度大、构造简单、施工简便、工期短、环境污染小。由于作为临时支护，型钢可回收重复使用，可适当降低成本。H型钢的插入对水泥搅拌桩的搅拌质量要求较高，所以用的水泥搅拌桩机械一般是三轴搅拌机。三轴水泥搅拌桩外加型钢，可起到止水和挡土双重作用。

确定采用SMW工法之前，我司另外对深层搅拌水泥土围护墙以及排桩支护这两种支护方案的可行性进行了比较分析。

深层搅拌水泥土围护墙支护，为重力式支护形式，通过自身重力来平衡主动土压力和水压力，可起到挡土和止水双重作用，经济性相对较好。但其变形相对较大，中间需要加墩、起拱或者增加锚杆等辅助措施来控制变形。然而该基坑所保护的古榕树以及宗祠庙宇需要严格控制变形，一但榕树或庙宇受损，我们在面临巨额赔偿(当地已发生过类似赔偿案例)的同时，项目工地也有可能在当地村民的阻挠下而停工。

排桩支护形式中，排桩主要起挡土作用，但桩与桩中心存在较大间距，需另外加一道止水帷幕以解决桩间缝隙所造成的水土流失问题。止水帷幕若按三轴搅拌桩来考虑，综合下来造价较高。根据我司预决算部门对造价的初步估算分析，该方案可比SMW工法高出300万左右(只针对本基坑)。

综上，从结构安全、施工进度以及工程造价这三个因素综合考虑，本基坑的支护形式，采用SMW工法。

4.3 基坑支护方案设置

以地下室范围边线为准，四周向外扩相对的距离为基坑开挖支护边线，局部转角位置适当进行调整，避免阳角出现。

基坑支护施工顺序:基坑场地平整——测量放线——三轴水泥搅拌桩及H型钢施工——被动区三轴搅拌桩加固施工——土方开挖至冠梁顶标高(+2.00m)——木桩超前支护——放坡坡面挂网喷锚施工——基坑预应力锚杆施工——锚索注浆施工(养护)——锚索张拉施工——基坑冠梁施工——基坑土方分层开挖施工。

典型基坑支护剖面图详见(图1、图2)。

4.4 典型基坑剖面图分析

图1 古榕树基坑支护剖面图一

图2 宗祠庙宇基坑支护剖面图

本工程在施工之前，聘请了景观方面的专家对古榕树的生长现状以及根系的发展情况进行考察分析，考虑到古榕树根系较为稳定且均匀分布，计算下来，SMW工法能较好地控制土体变形，最终决定该段基坑支护形式不另做特殊处理，与其他段基坑采用相同支护方式(图1)。而靠近宗祠庙宇附近的基坑，由于当地村民对宗祠庙宇较为重视，因此基坑支护设计充分考虑在施工过程中应严格控制宗祠庙宇的变形。(图2)中，原先设计的锚杆，在施工过程中会对宗祠庙宇产生影响，受到了当地村民的阻挠，最终取消了该锚杆的施工，而增加了图中所示意的被动区加固。被动区加固可有效减小型钢变形，有利于型钢更好地承受土压力和附加荷载。最终，该段基坑支护施工过程在当地村民的监督下顺利进行，并未引起宗祠庙宇的开裂变形，对其完整性起到了保护作用，确保了整个基坑支护工程的进度不受影响。