基坑圍護(hù)體系優(yōu)化設(shè)計(jì)方案實(shí)例分析及處理

(綠城房地產(chǎn)集團(tuán)有限公司，浙江杭州 310007)

1 概述

基坑圍護(hù)工程是項(xiàng)目建設(shè)開發(fā)過程當(dāng)中至關(guān)重要的一環(huán)，圍護(hù)體系方案的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠與否往往決定項(xiàng)目的成敗。在方案設(shè)計(jì)階段，工程管理部門應(yīng)該對(duì)圍護(hù)體系方案進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析比較，以達(dá)到成本優(yōu)化目的。本文以象山白沙灣度假村喜來登酒店地下室基坑圍護(hù)工程為例，通過抽水試驗(yàn)驗(yàn)證，確定了某關(guān)鍵土層的滲透系數(shù)，為合理確定基坑降水方案提供了有力的依據(jù)，最后取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 工程概況

擬建的象山白沙灣度假村喜來登酒店項(xiàng)目位于寧波市象山縣爵溪鎮(zhèn)白沙灣旅游度假區(qū)。場(chǎng)地北側(cè)為象山縣爵溪鎮(zhèn)白沙灣度假區(qū)已建一期別墅群，擬建酒店距別墅群最小間距約為110 m。場(chǎng)地東側(cè)為一山體，西側(cè)為空地，南側(cè)為一水泥路，水泥路外側(cè)為沙灘，工程場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要擬建:酒店一幢，地上7層～9層、地下2層，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，單柱最大軸力約10 500 kN，擬采用樁基礎(chǔ)。本工程總用地面積約為18 000 m2，總建筑面積約為30 000 m2。工程±0．00相對(duì)于國(guó)家85高程基準(zhǔn)6．50 m，根據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)地自然地面高程在1．00 m～4．00 m之間(1985國(guó)家高程，下同)，平整后高程為3．00 m，即相對(duì)標(biāo)高－3．50 m。地下室基礎(chǔ)底板底標(biāo)高 －5．83 m～ －6．73 m(含18 cm厚墊層)，承臺(tái)底標(biāo)高 －7．18 m～－7．68 m(含18 cm厚墊層)，電梯井基礎(chǔ)底標(biāo)高 －9．20 m，電梯井坑中坑最大高差3．370 m，沿地下室四周均為單樁承臺(tái)，基坑計(jì)算開挖深度取至承臺(tái)底，即4．18 m?；悠矫嫘螤畈灰?guī)則，總體呈矩形，基坑周長(zhǎng)806延米，開挖面積20 637 m2。根據(jù)浙江省標(biāo)準(zhǔn)DB33/T 1008-2000建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，本工程基坑等級(jí)為二級(jí)。

3 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

該場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件見表1，場(chǎng)地地下水主要為淺部粘性土層及砂土中的孔隙潛水，根據(jù)勘察報(bào)告，勘察過程中對(duì)孔內(nèi)初見水位進(jìn)行了量測(cè)，水位在0．00 m～3．80 m之間。地下水主要補(bǔ)給條件為大氣降水及海水的滲透補(bǔ)給，排泄區(qū)主要為地面蒸發(fā)及側(cè)向徑流。

4 案例分析

4．1 基坑特點(diǎn)

表1 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

1)從基坑開挖的深度來看，開挖深度一般，基坑大面積開挖深度為3．23 m～4．68 m，但北側(cè)局部區(qū)域與現(xiàn)有道路邊坡很近，該區(qū)域的基坑挖深應(yīng)從現(xiàn)有路面算起，則挖深為7．73 m，距離相對(duì)較遠(yuǎn)的路面同場(chǎng)地高差部分則可按坑邊荷載計(jì)算。按浙江省和建設(shè)部基坑規(guī)程的規(guī)定其重要性屬二級(jí)基坑;2)從場(chǎng)地地質(zhì)條件來看，本工程場(chǎng)地地質(zhì)條件較為復(fù)雜，基坑開挖范圍內(nèi)的土層力學(xué)性質(zhì)一般，場(chǎng)地的④號(hào)土層——淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為局部分布，且層厚很小，最厚處約2 m，主要分布在西北角，在北側(cè)道路和西側(cè)排水箱涵施工時(shí)已清除至⑤號(hào)土層?，F(xiàn)基坑開挖的土層主要為①-1填土、②含粗砂粉質(zhì)粘土，⑤-1含粘性土礫砂，坑底正好落在⑤-1含粘性土礫砂，該土層厚度約10 m，最厚處近15 m，滲透性極強(qiáng)，越靠近海邊，該土層厚度越大。場(chǎng)地地下水主要為淺部粘性土層及砂土中的孔隙潛水，接受大氣的降水及海水的補(bǔ)給，枯水季節(jié)水位較低，雨季或大潮汐時(shí)，有大量的水流入場(chǎng)地，場(chǎng)地地層中會(huì)形成潮汐性或季節(jié)性水位，水位變化較大，很難形成穩(wěn)定的潛水面，受大氣降水及海水的影響，水位變化與賦存區(qū)域的環(huán)境關(guān)系極為密切。因此，地下水的控制(降水或止水)將是本基坑施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)，直接關(guān)系到本工程基坑施工的成敗及地下室施工的順利進(jìn)行;3)從基坑周圍環(huán)境來看，基坑北側(cè)和西側(cè)與既有道路、排水箱涵距離較近，局部區(qū)域甚至緊貼地下室基礎(chǔ)，因此在保證基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定下，尚應(yīng)盡量減小該基坑兩側(cè)的變形。綜合上述特點(diǎn)，支護(hù)方案應(yīng)重點(diǎn)考慮地下水的處理、北側(cè)及西側(cè)的基坑支護(hù)，保證在土方開挖及地下室施工期間基坑邊坡的安全。

4．2 降水方案技術(shù)性比較與分析

4．2．1 方案一(降水，在坑內(nèi)外布置自滲管井降水)

由于基坑南側(cè)靠近海邊，本工程基坑上坎線與海岸邊最短距離約105 m，場(chǎng)地地層既非均質(zhì)又不等厚，地層分布極其復(fù)雜，因此降水計(jì)算時(shí)，采用典型剖面進(jìn)行。地層如下:含礫砂粉質(zhì)粘土厚2．5 m，含粘性土礫砂厚12 m。將各層含水層滲透系數(shù)經(jīng)過疊加，可近似為均質(zhì)土層中的層流，同時(shí)該剖面基坑屬近海降水，且含水層厚度很大，因此根據(jù)以上條件，該抽水井適用于潛水含水層的非完整井。經(jīng)計(jì)算，基坑日涌水量為6 504 m3/d，每口井每日出水量約50 m3，需要的管井?dāng)?shù)量為:6 504/50×1．15=150口。降水方案的造價(jià)約為:150×120 000．00=180萬(wàn)元。注:降水工期按3個(gè)月計(jì)，已含電費(fèi)及管井施工及維護(hù)費(fèi)。

4．2．2 方案二(在坑外止水，坑內(nèi)布置少量管井降水)

在基坑四周設(shè)置止水帷幕，帷幕底端進(jìn)入透水性相對(duì)較差的含礫砂粉質(zhì)粘土，阻斷周邊對(duì)坑內(nèi)地下水的補(bǔ)給，則坑內(nèi)布置少量的管井即可。場(chǎng)地內(nèi)⑤-1土層較厚，止水帷幕采用常規(guī)的單頭或雙頭攪拌樁機(jī)施工難度很大。為確保止水效果，須采用SMW三軸工法樁或高壓旋噴樁進(jìn)行止水，三軸攪拌樁止水可靠性及經(jīng)濟(jì)性均好于高壓旋噴樁，因而采用三軸攪拌樁作為止水帷幕。另外，在坑內(nèi)設(shè)置約40口簡(jiǎn)易管井進(jìn)行降水。方案二造價(jià)約380萬(wàn)元。

4．2．3 技術(shù)性比較與分析

1)方案一的實(shí)施受降雨、臺(tái)風(fēng)、潮汐等影響的限制，開挖至坑底及承臺(tái)、基礎(chǔ)底板施工階段需避開汛期及大潮汐等自然及氣象因素的影響，而方案二不受上述因素的影響;2)在造價(jià)方面，方案一經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于方案二;3)工期方面，方案一工期較難估計(jì)，主要是在最后一層土方及承臺(tái)開挖時(shí)可能需較長(zhǎng)時(shí)間降水，若遇惡劣天氣，降水的難度將更大，而方案二能按部就班地進(jìn)行。根據(jù)勘察報(bào)告，⑤-1層含粘性土礫砂層的水平和豎向滲透系數(shù)量級(jí)都達(dá)到E-02級(jí)別。如若按方案一開挖，則開挖時(shí)涌水量肯定巨大，勢(shì)必給土方開挖造成很嚴(yán)重的影響。而根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試坑的情況，初步判斷涌水量應(yīng)該沒有達(dá)到這個(gè)級(jí)別。因此建設(shè)單位積極與設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理單位協(xié)商，并及時(shí)組織了專家論證。最后通過抽水試驗(yàn)驗(yàn)證前面判斷屬實(shí)，最終選擇了方案一，節(jié)約投資200萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

基坑工程受場(chǎng)地情況、工程特點(diǎn)、地區(qū)差異等因素影響，不同項(xiàng)目基坑工程可能差異很大，這給基坑工程技術(shù)管理工作帶來了很大的難度。而基坑工程又是決定項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，項(xiàng)目管理者因此應(yīng)對(duì)基坑工程管理特別加以重視，除嚴(yán)格控制基坑安全防范基坑工程事故發(fā)生以外，還應(yīng)注意基坑工程的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)基坑工程專業(yè)管理水平的提升，除平時(shí)注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)以外，更應(yīng)側(cè)重于對(duì)工程實(shí)際案例知識(shí)的收集和學(xué)習(xí)。本文正是出于此目的，希望可以和各位同仁更多地交流和探討。

［1］JGJ 120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］．

［2］DB33/T 1008-2000，建筑基坑工程支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］．