常州某深大基坑设计与施工

2021-09-10上海煜璞贸易有限公司上海200333

安徽建筑 2021年9期

倪寅 (上海煜璞贸易有限公司，上海 200333)

1 工程概况

1.1 工程概况

本项目位于常州市钟楼区，怀德路以南、延陵西路以东、早科坊以北、西直街以东，地处常州市商业中心。由有5栋30～35层高层主楼及4～6层商业楼组成，总建筑面积约29.2万m，一般区域设三层地下室。基坑面积约27750m，周长约700m，基坑大面开挖深度约13.7m，落深区开挖深度15.1m，属超大深基坑。

本项目位于常州市中心老城区，基坑周边环境十分复杂。场地北侧为延陵西路，其上有BRT 2号线，与基坑最近距离约10.5m。西侧为怀德路，其上有BRT 1号线，与基坑最近距离约10.3m。南侧为京杭运河、西直街、西吊桥、明城墙、蓖梳巷的多层建筑，与基坑最近距离约11.5m；东侧为早科坊路，东南角为早科坊公寓，与基坑最近距离约12.1m。

拟建基地四周多条市政道路，地下有各类水、电、天然气等管线。

基坑周边环境总平面图见图1所示。

图1 基坑周边环境总平面图

1.2 工程地质与水文地质条件

场地地势平坦，地貌为长江三角洲冲积平原，地貌类型单一。在基坑开挖深度范围内涉及的土层分别为：①层杂填土、②层淤泥质粉质粘土、②层粉质粘土、③层粘土、④层粉土、⑤粉砂夹粉土及⑥粉土。

场地内根据浅层土性的分布划分为“好土区”及“差土区”。好土区与差土区分界示意见下图2。好土区浅层土层以粘土、粉性土及砂性土为主，位于场地北侧，地质剖面详见图3；差土区浅部含较厚的第②层淤泥质粉质粘土，位于场地南侧，地质剖面详见图4。

图2 场地“好土区”与“差土区”分界示意图

与围护设计施工有关的地层信息如下表1所示。

基坑围护设计参数表表1

对本工程有影响的含水层主要为浅层的潜水及第Ⅰ层承压水。潜水主要赋存于第①层杂填土中，设计时取地下高水位埋深1.0m考虑计算。

拟建场地第Ⅰ层承压水埋藏于④～⑥及⑧、⑨1层粉土、粉砂中。勘察期间测得该层水位埋深为孔口下1.7m左右。勘察测得该层承压水对基坑降水有影响，综合渗透系数K=1.83m/d。

2 基坑工程特点及难点

2.1 基坑规模大及安全等级高

本工程基坑面积约27750m，基坑大面开挖深度约13.7m，落深区开挖深度15.1m，属超大深基坑。基坑工程安全等级为一级。

基坑开挖的影响范围比较大，围护设计应对深大基坑的变形控制以及基坑的分块施工等予以充分考虑。

2.2 基坑周边环境较复杂

图3“好土区”剖面展开图

图4“差土区”剖面展开图

场地位于常州市中心老城区，场地北侧为延陵西路，其上有BRT 2号线，其下为规划的轨道交通二号线；西侧为怀德桥，其上有BRT1号线；南侧为京杭运河、西直街、西吊桥、明城墙、蓖梳巷的多层建筑；东侧为早科坊路，东南角为早科坊公寓。

基坑周边市政道路下埋设了众多的管线，与基坑的距离相对较近；同时基坑周边基坑开挖影响范围内有多处需保护的天然地基建（构）筑物。

综上，本基坑周边环境条件较复杂，基坑设计与施工需关注对周边环境的保护。

2.3 工程地质条件复杂

场地内根据浅层土性的分布划分为“好土区”，与“差土区”。“好土区”自然地面6m以下为粉性土、砂性土层，基坑止水、降水至关重要；“差土区”杂填土下分布有厚度很大的第②层淤泥质粉质粘土，该层土土性很差，对控制基坑变形极其不利。

“好土区”与“差土区”土性差异巨大，应确保基坑围护结构的受力和变形协调。

3 基坑围护设计方案

综合考虑安全性、经济性、施工可操作性、基坑周围环境、场地布置等多项因素，本工程最终采用钻孔灌注桩＋三轴水泥土搅拌桩止水+两道钢筋混凝土水平圆环支撑的基坑围护形式。

3.1 围护结构设计

基坑开挖深度13.2m/15.1m，好土区围护桩采用Ø850＠1050/Ø1000＠1150钻孔灌注桩，桩长19.5m/22.5m，插入比均约为1:0.6左右；差土区围护桩采用Ø1000＠1200/Ø1100＠1300钻孔灌注桩，桩长25m，插入比约为1:1/1:0.8左右。围护桩设计参数表见表2。

围护桩设计参数表表2

为减少基坑降水对周边环境的影响，设计时采用止水帷幕将第Ⅰ层承压水隔断，进入相对隔水层1m左右。针对各条边的地层分布情况，设计止水帷幕长度27m～37m。

好土区典型围护剖面如图5所示。

图5 好土区典型围护剖面

差土区典型围护剖面如图6所示。

图6 差土区典型围护剖面

3.2 支撑系统

本工程共设置两道钢筋混凝土水平支撑。根据基坑形状，两道水平支撑均采用双圆环钢筋混凝土支撑（内圆直径122m，外圆直径142m）。该两道圆环撑为常州少见的大直径圆环支撑。较常规的对撑＋角撑的支撑布置型式，大大减少了支撑系统的工程量，且便于土方开挖。

同时在圆环支撑靠边位置设置施工平台及斜栈桥，施工车辆直接到达土方开挖面，大大加快基坑的施工进度。

本工程支撑平面布置如图7所示（图中阴影部分表示栈桥区域）。

图7 支撑平面布置示意图

本工程中采用临时钢立柱及柱下钻孔灌注桩作为水平支撑系统的竖向支承构件。临时钢立柱根据竖向荷载采用由等边角钢4L160×12缀板焊接而成的型钢格构柱，其截面为480mm×480mm，型钢型号为Q235B，钢立柱插入立柱桩（钻孔灌注桩）中不少于3m，钢立柱在穿越底板的范围内需设置止水片。立柱桩采用直径Ø800灌注桩，有效桩长20～24m，立柱桩充分利用工程桩。

3.3 基坑降水

本工程基坑降水采用无砂混凝土管井和真空钢管井相结合的布置型式。“好土区”浅部粉性土为主，采用无砂混凝土井对基坑进行疏干降水；“差土区”因存在深厚的淤泥质土层，渗透系数低，采用真空钢管井降水。超前降水时间控制在14天以上，降水深度应达到开挖面以下1.0m。

无砂混凝土管井每口井控制面积约为500m，真空钢管井每口井控制面积约为300m。较常规降水井布置大大减少了降水井的数量，节约了工程造价。

4 基坑实施效果与监测分析

本项目自2012年5月开始进行工程桩、围护桩和止水帷幕等围护施工；2012年8月第一道支撑整体形成；2012年10月第二道支撑整体形成；2012年12月土方分段开挖到底。2013年2月底板全部浇注完成。2013年6月基坑工程全部结束。地下工程总历时13个月。

本工程整体采用两道圆环支撑。圆环支撑受力性能合理，能大大加快土方开挖速度，但要求圆环四周坑边应土方均匀、对撑开挖，同时要求土方开挖必须在上道支撑完全形成后进行，因此对施工单位的管理与施工要求相对更高。为此，现场成立由业主、监理、设计及施工单位组成的领导管理小组。整个基坑开挖过程中采取以下措施，确保基坑安全。

①在基坑开挖前严格审核施工组织设计方案，进行支撑系统施工、基坑开挖技术交底，并督促施工单位据此编制内容翔实、操作性和可控性强的应急预案。

②在开挖支撑下土方的关键节点，派专人轮流值班，挖土时每隔2小时巡视一下现场，如发现渗漏及渗漏征兆立即启动应急方案，组织抢险。

③在基坑开挖过程中加强现场巡视，出现问题和风险参建各方随叫随到，及时沟通和协调。

④对开挖过程中的监测数据进行认真分析，发现风险预兆就相互通报，及时调整挖土流程及采取处理措施。

基坑施工完毕后，最终围护灌注桩侧斜变形“好土区”约3～3.5cm，“差土区”约7～8cm，能够满足基坑围护设计要求和周围环境保护要求，特别是对场地周边的道路、管线、桥梁、天然地基建（构）筑物等均未造成明显影响，未遭到相关单位或个人的投诉，保证了社会的和谐。