福建某基坑围护方案设计及监测预警研究

何文谋

(福建省平潭综合实验区城乡建设与交通运输服务中心，平潭 350401)

1 引言

随着我国城镇化的不断推进， 地下空间开发与利用越来越受到人们的重视， 而受场地制约、 地层岩性的影响，准确把握基坑开挖的应力、应变特征对保障基坑的施工安全性至关重要[1-5]。

刘振中等[6]采用强度折减法和极限平衡法，对太原某基坑的稳定性进行了计算， 计算实例具有一定的参考价值。黄启舒等[7]结合长株潭城际铁路麓谷站基坑的实际工况， 采用Midas GTS 有限元分析软件， 建立了邻近站房的基坑开挖模型，并总结出了不同支护方案的利弊。陆勇翔等[8-13]以实际工程案例为依托，对某基坑施工过程进行了设计。

本文对福建某基坑进行工程地质分析， 提出了基坑围护结构设计的重、难点，随后进行围护结构设计方案比选，在确定了最终设计方案的前提下提出监测措施建议，并明确了监测临界值。 本论文研究成果有望对同类工程提供一定的参考价值。

2 研究区概况

2.1 工程简介

拟建物由1 栋18 层酒店及2～3 层商业裙房和地下车库组成，设有2 层地下室，均采用桩筏基础。 基坑大致呈矩形， 东西向约191.0 m、 南北向约120.5 m， 面积25500 m2，场地总平面及周边环境见图1。

图1 基坑总平面及周边环境示意图

通过调查， 发现场地内平均绝对标高为+4.35 m，北侧沪南公路路面中心处标高约为+5.84 m，基坑与沪南公路之间20 m 绿化带标高约为+4.20 m； 西侧杨辉路路面标高约为+4.60 m，现有围墙距离基坑约17 m，围墙内场地标高已整平至+4.35 m。 因此基坑周边20 m 范围内标高可取场地平均标高+4.35 m。

地下室底板面标高-11.90，板厚800 mm，砼垫层厚度200 mm，基坑大面积开挖深度为10.9 m。

2.2 工程地质概况

拟建场地地貌属滨海平原。场地总体地势较为平坦，局部有较高堆土，孔口标高3.67～4.99 m。 开挖范围内主要为松散的粉性土和饱和的淤泥质土。

场地内揭露的岩性层序与主要力学参数取值见表1。

表1 场地内岩性层序与主要力学参数取值

场地浅表层主要受地表径流、大气降水补给影响。潜水位埋深0.10～1.80 m。 福建地区潜水高水位埋深平均值为地表下0.50 m， 低水位埋深平均值为地表下1.5 m，综合这2 方面考量，设计时按埋深0.50 m 考虑。

2.3 基坑抗突涌安全性分析

经过现场复核、计算，认为工点不需要考虑承压含水层突涌问题。

整个基坑范围内开挖至基底时均能满足抗微承压水渗流稳定性要求。

2.4 基坑主要特点分析

2.4.1 基坑特点本工程基坑面积约25500 m2，开挖深度达到10.9 m，属超大面积深基坑工程。

2.4.2 环境特点

主体地下结构距离用地红线(河道蓝线)较近，施工场地狭小；同时，基坑周边邻近民房及市政道路，对沉降较为敏感， 基坑支护设计和施工中必须做好对管线及河道的保护工作， 将管线沉降及建筑物变形控制在允许范围之内。

2.4.3 地层特点

(1)地面线以下20.0 m 范围内为粉性土、淤泥质土及粉质粘土层。

(2)地面线以下3.5～7.5 m 范围内分布有砂质粉土层，透水性较强，可能对工程安全性构成威胁。

3 围护方案设计与监测预警研究

3.1 围护方案设计

根据福建省类似工程的实施经验， 认为板式支护结构体系具有较好的适用性， 下面对各种工法进行可行性分析。

3.1.1 地下连续墙

地下连续墙具有环境友好型、刚度大的特点，但是这种工法具有2 个非常明显的缺点，一是工程经济性较差，造价很高；二是这种工法对施工的要求也非常高，因此，否决了这一方案。

3.1.2 SMW 工法

SMW 工法桩虽然治理效果非常良好，但是钢材使用量非常大， 且是在项目对施工时间要求不严格的情况下才比较适用， 同时， 这种方法可能会对基坑造成不利扰动，影响稳定性，因此对其进行否决。

3.1.3 钻孔灌注桩结合止水帷幕

钻孔灌注桩支护结构可以弥补其不足之处， 其优势体现在以下几个方面：①工程经济性好；②施工便捷、快速，这对本项目的动工工期目标非常有利。 因此，从工程造价与施工效率这2 个重要方面进行综合考量， 认为本工点使用钻孔灌注桩结合三轴水泥土搅拌桩加止水帷幕的围护体系更好。

3.1.4 小结

在完成了支护结构体系的选择后， 本小节对各种施工工法的优缺点进行了比较， 认为本项目对施工效率和造价要求较高， 因此否决了地下连续墙与SMW 工法，采用了钻孔灌注桩这种工法，这种工法不仅施工周期短，而且造价相对较低，可以很好地契合本项目的特征，因此最终作为采纳方案。

3.2 监测预警研究

3.2.1 监测内容分析

结合本工点的设计方案，设置以下几种监测内容：(1)水平垂直位移的量测；(2)测斜；(3)支撑轴力的测试；(4)地下水位的观测；(5)基底隆起。

3.2.2 临界阈值分析

结合福建省标准《基坑工程施工监测规程》，确定本工程的监测报警值如表2 所示。

表2 临界阈值

4 结论

本论文在完成了对场地的地质条件调查的基础上，充分考虑了各方面因素，选定了最终的施工方案，并提出了监测预警建议，在这个过程中，主要形成了以下2点结论：

(1)根据对基坑稳定性、围护墙体位移及基坑开挖对周边环境的影响分析综合考虑，明确了采用钻孔灌注桩+止水帷幕＋二道砼支撑的围护方案，这种方案可满足基坑自身的稳定性及对周边环境的保护要求。

(2)对围护结构进行了监测方案设计，并提出了临界预警指标，指标对同类工程具有一定的参考意义。