基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)施工及經(jīng)濟(jì)性分析
——濟(jì)南藝術(shù)學(xué)校地下車庫為例

◎ 山東建工集團(tuán) 劉峰

一、前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，對(duì)基建工程都提出了更高的要術(shù)。因此基坑邊坡開挖向大面積大規(guī)模發(fā)展，不可避免相應(yīng)的對(duì)地基承載能力的要求越來越高，基礎(chǔ)的埋置越來越深，使深基坑及其支護(hù)技術(shù)變得越發(fā)重要。大量工程實(shí)踐促進(jìn)了工程技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步和工程管理水平的提高，本著能夠指導(dǎo)工程實(shí)踐及將成果實(shí)用化的目的，采用科學(xué)的理論分析方法，邊坡的合理設(shè)計(jì)和施工過程控制，不僅可以避免不必要的工程事故，而且還能降低工程造價(jià)并且保證合理的施工工期。

二、工程概況

（一）工程基本概況

擬建濟(jì)南藝術(shù)學(xué)校地下車庫基坑位于濟(jì)南市舜耕路南段東路，山東省社會(huì)科學(xué)院以南，金雞嶺西麓，基坑?xùn)|西寬約85米，南北長約145米，基坑呈矩形。根據(jù)建設(shè)單位要求及介紹，結(jié)合場區(qū)地形地貌，本次基坑挖深約2.5m-6.8m。

（二）基坑周邊環(huán)境狀況

擬建基坑周邊環(huán)境條件如下：其北部有一已建圍墻，距離基坑開挖頂邊線最近距離約1.0m，院墻外為人行通道，基坑?xùn)|部為開闊場地，東北部存在一填土堆，土堆底邊線距離基坑頂邊線距離約9.0m，土堆高度約10.0m，東側(cè)南部為一建設(shè)中樓房， 其基礎(chǔ)邊線距離基坑底邊線約9.0m， 基坑南側(cè)為場區(qū)施工臨時(shí)道路，需行走車輛，距離基坑頂邊線最近為3.5m，基坑西側(cè)為施工單位臨時(shí)辦公及生活用地。

（三） 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1、工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報(bào)告，結(jié)合現(xiàn)場開挖情況。場區(qū)地層詳述如下：

①層雜填土：雜色，松散，稍濕，主要成分為粘性土混建筑垃圾。場區(qū)普遍分布，本場區(qū)厚度0.5-1.0m。

②層黃土：棕黃色，硬塑，稍濕。含鐵錳氧化物、零星姜石，植物根，白色鈣質(zhì)條紋，具蟲孔。厚度0.20～3.30m。

③層粉質(zhì)粘土：棕黃色，硬塑，濕，含鐵錳氧化物、零星姜石，局部粘粒含量較高，近粘土。干強(qiáng)度和韌性高。局部夾碎石土透鏡體，場區(qū)分布較普遍，厚度1.70～8.90m。

④層中風(fēng)化石灰?guī)r：青灰色微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

2、水文地質(zhì)條件

場區(qū)地下水埋深較深，在勘察深度范圍內(nèi)，未見地下水。

三、工程設(shè)計(jì)與施工問題分析

（一）可采用的處理措施

1.在條件許可前提下，放坡是最節(jié)約的方法。

2.在不能按實(shí)際情況進(jìn)行放坡的情況下 ，這時(shí)大部分采用邊坡土護(hù)面的方式，即用細(xì)石砼或1∶2水泥砂漿護(hù)面80～100厚，內(nèi)配 φ8@150雙向鋼筋網(wǎng)， 采用這種方法也還是非常節(jié)省的。目前在有些地區(qū)也僅僅 80～100元/m2。這種方法的成功與否在于土體本身是否穩(wěn)定，尤為關(guān)鍵的一點(diǎn)是土體內(nèi)是否富含水，直接滲入土后造成基坑兩面邊坡大面積崩塌。

3.模板支撐的方法 ：條形基槽經(jīng)常采用模板支撐土體方式來臨時(shí)穩(wěn)定邊坡，通常是邊坡土面用模板支撐、再用方條成方形交叉、支點(diǎn)用頂桿互相支撐;防水措施則為用彩條布蓋住土體。大型基坑邊坡采用傳遞對(duì)頂支撐方式比較少，通常采用在基坑邊坡底打入角鋼、槽鋼、工字鋼的方法來支撐模板，從而支撐土體。這種方法相對(duì)來說也還是比較經(jīng)濟(jì)的。在大型基坑的實(shí)際應(yīng)用中采用并不很多，只在小面積或局部邊坡支護(hù)的情況下得到較多的采用。

4.土釘噴錨結(jié)構(gòu)的方法 ：近幾年來，在大型基坑中采用較多的是土釘噴錨結(jié)構(gòu)。土釘噴錨結(jié)構(gòu)本身也分兩種情況。

①第一種情況：型鋼錨固與護(hù)面結(jié)合方法為在單純護(hù)面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加在保護(hù)土體內(nèi)打入115～215m長＜20鋼筋或角鋼等作為錨筋。錨筋呈梅花形布置，錨筋外露端頭與護(hù)面內(nèi)的鋼筋網(wǎng)連接，使護(hù)面的細(xì)石砼結(jié)構(gòu)有一個(gè)向內(nèi)拉的呈梅花狀分布的水平力，從而穩(wěn)固邊坡。這種情況下造價(jià)相比護(hù)面高一點(diǎn)，需要增加向土體內(nèi)打入鋼筋 (型鋼)的材料和機(jī)械臺(tái)班費(fèi)及連接費(fèi)，因而一般也能為各方所接受。

②還有一種方法是將設(shè)置的錨筋改為錨桿方式，即采用鉆孔的方式向土體內(nèi)鉆出一定長度 (10～30m)的孔，清孔干凈后放入φ20mm～φ25mm鋼筋再灌入水泥漿結(jié)土體形成錨桿方式。從造價(jià)上看，目前某市市場價(jià)為 300～350元/m2，是比較高的。但因其解決了基坑以上土體邊坡穩(wěn)定的根本性問題，故在重要的邊坡以及城市中心項(xiàng)目，得到越來越多的廣泛使用。

5.擋土樁形式與片石(毛石砼)砌擋土墻形式的方法 ：在技術(shù)上，擋土樁一般為人工挖孔樁，直徑800～1000mm。由于為懸挑式，開挖深度一般為基坑深度的2倍，以保證一定的錨固深度，凈間距一般為500～1000mm，樁頂設(shè)有壓頂連續(xù)梁將各擋土樁連成一體。這樣計(jì)算，一般每根擋土樁造價(jià)會(huì)達(dá) 到4000～8000元。

（二）設(shè)計(jì)施工及預(yù)算分析

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況現(xiàn)綜合分析如下：

1.基坑北側(cè)：有圍墻距離開挖頂邊線最近1米，院墻外為人行道。經(jīng)檢閱相鄰地下管線，有供暖、天然氣、供水等市政管道，為保障基坑穩(wěn)定且降低造價(jià)采用1∶0.1放坡開挖設(shè)置錨桿結(jié)合噴射混凝土護(hù)面進(jìn)行支護(hù)；共設(shè)置1道全長粘結(jié)型錨桿，錨桿施工角度60度，上部設(shè)置腰梁形成一體以增加面層及錨桿的整體性。錨桿施工角度不會(huì)對(duì)相鄰預(yù)埋市政管道造成破壞且保證了邊坡穩(wěn)定性。加設(shè)腰梁是提高安全穩(wěn)定系數(shù)，即使相鄰道路有運(yùn)輸貨物車輛經(jīng)過也不會(huì)對(duì)邊坡造成影響。

2.基坑?xùn)|側(cè)：結(jié)合地質(zhì)情況本部分兩個(gè)支護(hù)單元。東側(cè)北部基坑最大挖深6.8m。基坑頂邊線距離東側(cè)填土堆距離約9.0m， 開挖深度范圍內(nèi)未見基巖，應(yīng)采用采用1∶0.2放坡開挖設(shè)置錨桿結(jié)合噴射混凝土護(hù)面進(jìn)行支護(hù)。東側(cè)南部本支護(hù)單元基坑最大挖深6.8m?；禹斶吘€距離建設(shè)中樓房基礎(chǔ)邊線距離約9.0m， 開挖深度范圍內(nèi)基巖埋深約3.0m，因此可采用1∶0.2放坡開挖設(shè)置錨桿結(jié)合噴射混凝土護(hù)面進(jìn)行支護(hù)；共設(shè)置4道全長粘結(jié)型錨桿，這樣既可保障基坑的穩(wěn)定性，又可降低工程造價(jià)。

3.基坑南側(cè)：本支護(hù)單元挖深2.0-5.0m，因基坑外圍較為開闊，故可采用1∶0.3放坡結(jié)合噴射混凝土護(hù)面進(jìn)行支護(hù)，不用使用粘結(jié)型錨桿。

4.基坑西側(cè)：作為施工現(xiàn)場使用，施工單位臨時(shí)辦公及生活用地、材料堆場及加工場地。經(jīng)與業(yè)主溝通，將現(xiàn)有雜土下挖2米外運(yùn)，車庫工程完成后回填種植土作綠化帶。下挖后距離槽底高程約1.8米，采用1∶0.3放坡結(jié)合噴射混凝土護(hù)面進(jìn)行支護(hù)，不用使用粘結(jié)型錨桿。

5.排水措施：

①噴射混凝土面層上在現(xiàn)地面下2.0m、5.0m設(shè)置泄水孔，泄水孔孔徑不小于50，水平間距不大于2.5m，豎向間距不大于3m。

②在基坑開挖頂邊線外擴(kuò)1.5m的地表進(jìn)行混凝土硬化以形成地表防滲層，確?；又苓叺牡乇硭幌聺B。

③在基坑底部設(shè)置排水溝，排水溝寬300mm，深400mm，基坑角點(diǎn)處設(shè)置集水坑及時(shí)將排水溝的水排出基坑，基坑坡面設(shè)置泄水孔，及時(shí)將坡體內(nèi)的上部滲水排出坡體。

④在地表水的流向的上游處（基坑?xùn)|側(cè)）距離基坑開挖頂邊線3m以外設(shè)置場區(qū)擋水墻，擋水墻高度不小于300mm，確保場區(qū)地表水不流經(jīng)基坑。

四、結(jié)語

通過以上分析我們可以看到：比選基坑支護(hù)方案時(shí)，在保證安全性和施工方便的條件下，以造價(jià)分析為依據(jù)最終確定較為經(jīng)濟(jì)的基坑支護(hù)方案，也是一種很好思路，能達(dá)到節(jié)約資金目的。通過設(shè)計(jì)、施工、預(yù)算相結(jié)合的分析，將工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)相結(jié)合，從整體上把握工程，這對(duì)于降低工程造價(jià)，避免了不必要的工程損失，具有重要意義。