某职工公寓工程深基坑设计及监测

吴 翔，刘玉宝（.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津300；.中交一航局第四工程有限公司，天津300456）



某职工公寓工程深基坑设计及监测

吴 翔1，刘玉宝2
（1.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津300222；2.中交一航局第四工程有限公司，天津300456）

摘要：本文结合基坑的支护设计，采用重力式水泥挡土墙进行支护，降水采用管井井点的形式。设计结果满足施工安全要求，施工过程监测满足规范要求，可为同类型工程提供借鉴。

关键词：理正基坑7.0；基坑；管井降水；重力式水泥挡土墙

1 工程概况

黄骅港职工单身公寓工程工程，位于河北省沧州市渤海新区。新建1#楼、4#楼及地下停车场一座。设计采用剪力墙结构，基础为桩筏基础，基础桩基采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，均为摩擦桩。总建筑面积约为19 055 m2，混凝土用量约为10 000方，主体结构17层。

本工程基坑长度约87 m，宽度约60 m，开挖方量约23 000方。地下水位约距原地表下2.0 m。基坑西侧及南侧临近混凝土管沟，西侧距离供暖管沟6.0 m，南侧距离管沟10.5 m。基坑普遍开挖深度为5.5 m，局部开挖深度为7.0 m。为增加基坑支护稳定性，拟清除表层1.5 m的素填土，对基坑进行卸载。剩余土方在降水完成后再进行开挖，开挖分两级开挖，第一级开挖深度约为2.0 m，放坡比例为1：1，第二级开挖深度2.0 m，放坡比例为1：1。基坑西侧设2.2 m厚重力式水泥土挡土墙支护。基坑降水采用管井降水，共设降水井 42口，其中基坑四周34口，基坑内辅助降水井8口，设计最大降水深度为4.0 m。

图1 基坑支护及降水平面

图2 基坑西侧支护剖面

图3 基坑东、南、北侧支护剖面

2 基坑开挖设计

基坑土方开挖分三层开挖，第一层将土质较好的素填土层采用机械开挖的形式卸载（开挖前预先卸载），第二层待降水降到第二层底0.5 m后开始开挖，第三层采用机械和人工配合的形式进行开挖和清底。

表1 基坑开挖阶段

2.1 开挖步骤

第一步：据测量人员放出的土方开挖边线，清除整个基坑第一层素土1.5 m，对整个基坑进行卸载。

第二步：开挖区域内预留两条宽8 m的施工便道，铺设带肋钢板，作为运输车辆通行便道。用挖掘机从南往北对道路两侧进行开挖第二层，开挖深度控制在2 m。然后第三层基坑放线。

第三步：从南向北开挖便道两侧的土方，用挖掘机配合清底，人工修坡，采用倒运的方式逐步开挖至北侧。挖土过程中根据设计标高控制挖土深度，并应留出20 cm的土用人工清理，以免扰动原土。

第四步：人工清槽。为保证原土不被扰动破坏，余土用人工开挖清理，机械挖掘预留20cm余土，采用人员随机清土，操作人员应用标杆拉通线检查修理坡角，铲平槽底、清除余土。

图4 开挖阶段剖面

2.2 局部集水坑设计方案

集水坑开挖需待大基坑开挖完毕后进行，由于地下水位较高，挖掘机开挖完成后，立即在坑内侧、底部码放成袋水泥，防止地下水位上升导致集水坑塌方，水泥凝固后随即浇筑集水坑垫层。

2.3 修坡、护坡

基坑开挖后，采用人工修平坡面，插入间距2 m 的φ6钢筋橛，将钢丝网固定于钢筋橛上，浇筑10 cm细石混凝土，表面抹平。

2.4 排水系统

沿基坑上表面距基槽1 m的位置砌筑宽24 cm 高30 cm挡水砖墙，并用防水砂浆进行抹面；设置高30 cm宽30 cm排水沟，坡度为0.3 %，每隔25 m设置集水坑，坑截面尺寸为60 cm×60 cm×50 cm。待土方开挖并修整至设计高程，且坡面支护结构施工完后，在基坑底离槽边30 cm位置设置排水沟，沟截面宽为30 cm，高为30 cm，坡度为0.3 %，基槽四角设置集水坑，坑截面尺寸为20 cm×120 cm ×90 cm。

3 基坑降水设计

3.1 设计方案

结合本工程的水文地质条件和该地区以往降水经验，对各种降水方法施工可行性和工程造价的综合比较分析后认为：采用管井井点降水是本工程优选的方法。其优点在于：降水效果好、作业条件简单、运行管理方便、操作维修简便、运行成本低、可塑性大。

根据计算每个管井的降水影响半径一般为19 m左右，结合地质勘查报告内容及现场实际情况，降水系统布置为： 施工场地内沿着环形布置34口管井，管井间距为9 m，距离开挖边线1 m，由于土体渗透系数较小，周边布置管井不能完全降至坑底1 m以下。计划在基坑中部布置8口管井，辅助降水。基坑开挖时，基坑内积水，采用明排法辅助降水。

图5 降水系统平面布置

3.2 降水计算

采用管井进行降水，井深14 m，井径0.4 m，滤管长度1.2 m，滤管半径0.05 m。

查阅地质报告知：K=3.0E-04 cm/s=26 cm/d≈0.3 m/d（最大出水）

各参数带入上公式得：Q=286 m³/d（最大出水）

在基坑的四角加密设置降水井，即总共需要34个，井间距9 m，井深14 m。

4）中心水位降深：

根据上列公式验算得出中心水位降深为4.4 m，位于基地0.9 m处，满足施工要求。

4 基坑西侧重力式挡土墙设计

4.1 设计方案

施工场地西侧建有整个小区的暖气管沟，暖气管沟距离建筑红线仅6 m，不满足开挖要求。管沟折合成线性荷载，为71 kN/m，计划设置重力式挡土墙，保证开挖深度，对基坑进行支护。重力式挡土墙墙宽2.2 m，墙高8 m，嵌入基地4 m，墙顶标高-2.8 m，墙底标高-10.8 m，采用700直径的水泥土搅拌桩，互相咬合200 mm，搅拌桩采用42.5级硅酸盐水泥，水泥掺入比不小于20 %，水灰比为0.45～0.55。

图6 水泥搅拌桩桩位布置

4.2 设计计算

使用理正基坑7.0进行建模计算，基坑安全等级为二级，基坑侧壁重要性系数为1.0，基坑西侧超载为71 kN/m，按照水土合算的方法进行建模分析。

1）基坑预沉降按指数法为43 mm＜50 mm，满足设计要求。

图7 沉降计算结果

2）抗倾覆稳定性验算：

经计算抗倾覆稳定性系数KQ= 1.301≥ 1.30，满足规范要求。

3）整体稳定验算

采用瑞典条分法进行模拟计算，整体滑移半径为8.602 m。整体稳定安全系数为1.509。

4）抗隆起验算

从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：

经计算，支护底部：Ks = 3.241 ≥ 1.600，抗隆起稳定性满足规范要求。

5 基坑监测

在基坑开挖和基础施工及维护阶段，由于工程的基础深，开挖面积大，施工中可能会出现基坑变形，为确保边坡的安全稳定和工程顺利进行，及时掌握基坑边坡变化情况，便于采取各种保护措施，在基础施工过程中对边坡进行位移、沉降、地表开裂等的监测。

5.1 监测项目

1）基坑边坡水平位移、沉降、裂缝。

2）地下水位变化情况。

5.2 观测点的设置

水平位移基准点设置在距基坑二倍深度距离之外的稳固安全地带，根据现场环境确定观测基准点。具体位置要求按照便于通视的原则确定，基坑四周设置1 m宽80 mm厚C15混凝土散水，在每侧坡顶散水上设观测点，观测点间距20 m，在单身宿舍临近基坑处设置观测点2个。

竖向位移基准点在基坑影响范围以外设置3个标高控制点。

5.3 观测周期

基坑开挖前应放好开槽边线，埋设好观测点进行第一次观测，作为初始值，初始值观测2次，以保证无误；在开挖过程中，每天观测一次；观测结果及时整理并报送现场施工管理人员。如发现位移量较大或有突变时，应加强观测，每间隔 12小时观测1次，将观测结果上报主管部门，并制定相应的措施保证基坑安全，观测阶段由土方开挖开始直至土方回填完成后结束。

5.4 观测结果

基坑监测点布置在基坑四周的混凝土散水上，布置间距为20 m，基坑开挖至回填前持续观测，观测周期为每天两次。监理工程师对观测结果每日汇总和计算，最大累计竖向沉降不大于5 cm，沉降速率不大于2 mm/d。当超出监控值时及时预警，并组织召开监理会议，分析确定原因，并及时处理问题。

根据基坑监测数据，基坑最终累计沉降量最大值为35 mm，与设计计算的预沉降量基本吻合。

6 结 语

深基坑设计是工程领域重要且较为常见的课题，在施工过程中往往引起各参建单位的重视。通过对深基坑的优化设计对基坑的土方开挖、支护结构、井点降水及基坑变形监测提供了有效的施工依据。本文结合本工程特点对黄骅港职工单身公寓基坑进行降水及支护设计，满足施工及基坑安全要求，实施后达到良好效果，采用理正基坑7.0的预沉降计算，对本工程的基坑监测提供了较好的参考，最终累计沉降量也基本符合计算结果。希望为黄骅港区域其它建筑的基坑支护有一定的指导作用。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50330-2002建筑边坡工程技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2002.

［2］ 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.

［3］ 龚晓南.地基处理手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

Deep Foundation Pit Design and Monitoring of A Staff Apartment Project

Wu Xiang，Liu Yubao
（CCCC First Harbor Consultants Co.， Ltd.， Tianjin 300222， China）

Abstract：in this paper， using physical of foundation pit support design and foundation with gravity cement retaining wall support， precipitation by tube wells.The design results can meet the requirements of construction safety and the construction process monitoring can be used for reference for the same type project.

Key words：Lizheng Foundation 7.0； deep foundation pit； dewatering； cement gravity retaining wall

中图分类号：TU46+3

文献标识码：A

文章编号：1004-9592（2016）02-0070-04

DOI：10.16403/j.cnki.ggjs20160218

收稿日期：2015-10-19

作者简介：吴翔（1966-），男，高级工程师，主要从事水运工程设计及监理工作。