組合支護(hù)體系在某復(fù)雜深基坑工程中的應(yīng)用

袁春輝

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州510010）

組合支護(hù)體系在某復(fù)雜深基坑工程中的應(yīng)用

袁春輝

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州510010）

廣州市珠江新城某一深基坑支護(hù)工程采用“上部土釘墻+支護(hù)樁+內(nèi)支撐+預(yù)應(yīng)力錨索”的組合支護(hù)體系，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明基坑開(kāi)挖變形小，對(duì)周邊環(huán)境影響小。通過(guò)對(duì)比分析，支護(hù)樁深層位移計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)結(jié)果基本吻合。支護(hù)體系安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，為類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

深基坑；組合支護(hù)體系；監(jiān)測(cè)；變形

近年來(lái)，大城市地下室的層數(shù)不斷增加，基坑深度越來(lái)越深，與周邊建筑距離越來(lái)越近，甚至是緊貼在一起，基坑周邊的環(huán)境日益復(fù)雜。如何經(jīng)濟(jì)合理地處理好基坑與相鄰建筑、市政道路及地下管線的關(guān)系，有效控制基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，確?；又苓吋扔薪ǎ?gòu)）筑物的安全，成為基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中日益突出的問(wèn)題［1-2］。本文介紹了廣州珠江新城某復(fù)雜深基坑工程的設(shè)計(jì)實(shí)例，論述了在處理緊靠建筑物一側(cè)基坑支護(hù)的處理方法，根據(jù)不同的地質(zhì)條件及周邊環(huán)境情況采用不同的支護(hù)型式相組合，同時(shí)應(yīng)用理正深基坑設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算，并與最終的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，供類似工程的設(shè)計(jì)和施工參考。

1 工程概況

某項(xiàng)目位于廣州市珠江新城，地上裙樓6層、塔樓27層，設(shè)置3層地下室。采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)型式為人工挖孔樁。基坑呈L形，占地面積約5 400m2，周長(zhǎng)約為400m。本基坑開(kāi)挖深度為14.1m，局部開(kāi)挖深度為15.2m、17.5m，基坑平面布置如圖1所示。

本基坑L形的內(nèi)側(cè)緊靠舊辦公樓，舊辦公樓設(shè)置2層地下室，新舊地下室邊線距離最近僅2.3m。東面為停車(chē)場(chǎng)；南面、西面為規(guī)劃道路，本地下室邊線距離南面、西面高層建筑地下室邊線約18.0m、16.0m；北面為市政道路，距離道路邊線約8.3m。

本項(xiàng)目復(fù)雜的另一面表現(xiàn)在場(chǎng)地內(nèi)分布有雨水管、污水管、給水管和電信管線等。場(chǎng)地北側(cè)、西側(cè)埋設(shè)有電信、電力、煤氣、路燈等地下管線和雨水管、污水管等市政管道，最近管線距離基坑內(nèi)邊線約4.4m。加強(qiáng)對(duì)管線的保護(hù)也是基坑支護(hù)設(shè)計(jì)必須考慮的重要因素。

2 地質(zhì)概況

2.1 工程地質(zhì)

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，本場(chǎng)地巖土層自上而下劃分為第四系土層及白堊系基巖風(fēng)化帶，典型地質(zhì)剖面如圖2所示。分別為：

＜1＞雜填土：場(chǎng)地均有分布，以填碎石土、建筑垃圾為主，結(jié)構(gòu)松散，層厚1.3～5.0m；

＜2-1＞粉質(zhì)粘土：場(chǎng)地大部分有分布，以粉粘粒為主，局部含較多礫砂，濕，可塑，層厚0.5～9.0m；

＜2-2＞細(xì)砂：場(chǎng)地零星分布，以細(xì)砂為主，含較多粘粒，飽和，松散～稍密，層厚0.8～1.5m；

＜2-3＞中砂：局部地段分布，中砂為主，含較多礫砂，飽和，中密為主，局部稍密，層厚1.0～2.8m；

＜3＞硬塑狀粉質(zhì)粘土：局部地段有分布，為泥質(zhì)粉砂巖殘積而成，局部含較多礫砂，稍濕，硬塑，遇水易軟化，崩解，層厚1.1～8.0m；

＜4＞泥質(zhì)粉砂巖全風(fēng)化層：場(chǎng)地零星分布，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可辨認(rèn)，巖芯已風(fēng)化成堅(jiān)硬土狀，遇水易軟化，崩解，層厚2.05～4.50m；

＜5＞泥質(zhì)粉砂巖強(qiáng)風(fēng)化層：場(chǎng)地大部分有分布，風(fēng)化強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)大部分已破壞，裂隙發(fā)育，巖芯呈半巖半土～碎塊狀，夾中風(fēng)化巖，遇水易軟化、崩解，層厚0.5～17.0m；

＜6＞泥質(zhì)粉砂巖中風(fēng)化層：場(chǎng)地大部分有分布，粉粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，裂隙較發(fā)育，巖芯呈塊狀～短柱狀，局部夾強(qiáng)風(fēng)化巖、微風(fēng)化巖，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類，層厚0.6～17.5m；

＜7＞泥質(zhì)粉砂巖微風(fēng)化層：場(chǎng)地均有分布，粉粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，局部裂隙較發(fā)育，巖芯完整，呈短柱狀～長(zhǎng)柱狀，局部夾中風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖，屬軟巖～較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ類，層厚0.9～21.0m。

2.2 水文地質(zhì)

本場(chǎng)地位于廣州市珠江新城，為珠江三角洲沖～洪積平原地帶，根據(jù)鉆探資料揭露，場(chǎng)地地下水主要賦存于砂層中，透水性較好；此外，人工填土層含有一定的上層滯水；由于場(chǎng)地風(fēng)化巖裂隙很發(fā)育，基巖含有一定的裂隙水。鉆探期間測(cè)得地下水的埋深介于0.5～2.5m之間。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

本基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，若基坑支護(hù)措施不當(dāng)，基坑開(kāi)挖將產(chǎn)生較大變形，對(duì)舊辦公樓、周邊高層建筑物、市政道路及管線的安全帶來(lái)不利影響，因此，本基坑工程的成敗關(guān)鍵在于嚴(yán)格控制位移，盡可能減少對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。本基坑開(kāi)挖深度大于14m且周邊環(huán)境復(fù)雜，因此基坑安全等級(jí)為一級(jí)。應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、環(huán)境條件及基坑開(kāi)挖深度綜合考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，土層參數(shù)選取如表1所示。

表1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)選用的土層參數(shù)

（2）由于場(chǎng)地分布有填土、砂層等透水層，采用單排深層水泥土攪拌樁和單管旋噴樁止水。

（3）本場(chǎng)地地質(zhì)條件較好，不存在淤泥等軟弱土層，且?guī)r面埋深較淺。為了節(jié)省工程造價(jià)，同時(shí)考慮坑內(nèi)挖土、出土及施工的便利性，采用“上部土釘墻+旋挖灌注樁+鋼筋砼內(nèi)支撐+預(yù)應(yīng)力錨索”的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，基坑支護(hù)1-1剖面如圖3所示；對(duì)于靠近舊辦公樓區(qū)域，采用“旋挖灌注樁+鋼筋混凝土內(nèi)支撐+預(yù)應(yīng)力錨索”的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，基坑支護(hù)2-2剖面如圖4所示。支護(hù)樁、鋼筋混凝土內(nèi)支撐頂面與舊辦公樓負(fù)一層底板面相平，在支護(hù)樁與舊辦公樓負(fù)一層底板之間澆筑300mm厚的素混凝土板，這樣可以更好地抵抗側(cè)向水平推力。對(duì)于新舊地下室之間的區(qū)域，考慮到舊公樓為放坡開(kāi)挖，地下室周邊為新近填土，為了減少開(kāi)挖對(duì)舊辦公樓的擾動(dòng)及更好地抵抗開(kāi)挖引起的側(cè)向水平推力，對(duì)新舊地下室之間的土體采用單管旋噴樁進(jìn)行加固處理［3-4］。

（4）本基坑支護(hù)方案有如下優(yōu)點(diǎn)：1）整體剛度較強(qiáng)，對(duì)基坑變形易于控制，變形量較??；2）止水效果較有保證，對(duì)鄰近建筑及市政管線影響較??；3）有較大的空間方便開(kāi)挖出土；4）造價(jià)相對(duì)較低。

本基坑采用理正深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)軟件計(jì)算，整個(gè)基坑在開(kāi)挖過(guò)程中，基坑內(nèi)部穩(wěn)定安全系數(shù)最小值為1.387，達(dá)到相關(guān)規(guī)范的安全要求［5-6］。

4 基坑變形監(jiān)測(cè)

為了保證基坑的安全穩(wěn)定，以及基坑周邊建筑物和管線的安全，對(duì)基坑施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)顯得至關(guān)重要。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有基坑頂面位移和沉降、地下水位、支護(hù)樁深層位移和應(yīng)力、支撐軸力、立柱沉降、錨索應(yīng)力、周邊需保護(hù)建筑及市政管線位移和沉降等［7］。根據(jù)監(jiān)測(cè)成果，及時(shí)反饋信息，指導(dǎo)施工，做到信息化施工、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。目前基坑施工已開(kāi)挖到坑底，現(xiàn)場(chǎng)照片如圖5所示。

以支護(hù)樁測(cè)斜孔CX1為例，采用理正深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)軟件計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)做對(duì)比分析，如圖6 a所示。從圖中可以看出，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示支護(hù)樁在5m左右深度水平位移最大，最大位移約2.8mm，計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合；沿支護(hù)樁深度方向的水平位移值較小，說(shuō)明本支護(hù)結(jié)構(gòu)能有效地控制樁身位移，效果明顯。

內(nèi)支撐梁軸力觀測(cè)點(diǎn)ZC1的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖6 b所示。工況1～4分別對(duì)應(yīng)于基坑開(kāi)挖至1.5m、3.0m、4.5m、5.4m深度的時(shí)候，工況5對(duì)應(yīng)施加錨索的時(shí)候，工況6～8分別對(duì)應(yīng)于基坑開(kāi)挖至7.0m、8.5m、10.0m深度的時(shí)候，工況9對(duì)應(yīng)于基坑開(kāi)挖到坑底的時(shí)候。從圖中可以看出，監(jiān)測(cè)結(jié)果較計(jì)算結(jié)果偏大，分析其原因主要是因?yàn)榛邮┕て陂g正值夏季，受溫度應(yīng)力及施工誤差的影響，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比計(jì)算結(jié)果偏大。支撐梁軸力監(jiān)測(cè)最大值約1 900 kN，遠(yuǎn)未達(dá)到報(bào)警值2 800 kN，說(shuō)明本基坑支撐體系布置合理，基坑處于安全可控狀態(tài)。

基坑開(kāi)挖到底后，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)變化最大值均未超過(guò)警戒值，基坑處于安全狀態(tài)。

圖6 計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖

5 結(jié)語(yǔ)

本工程實(shí)踐證明，結(jié)合場(chǎng)地地質(zhì)條件、周邊環(huán)境及基坑開(kāi)挖深度等因素，采用不同型式的組合支護(hù)體系，即可以節(jié)省造價(jià)，又可以控制基坑變形，做到安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

（1）本項(xiàng)目基坑采用了“上部噴錨+旋挖灌注樁+鋼筋混凝土內(nèi)支撐+預(yù)應(yīng)力錨索”的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，止水帷幕采用單排深層水泥土攪拌樁和單管旋噴樁，取得了較好的效果；

（2）基坑開(kāi)挖到基底后，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，基坑安全可靠，對(duì)周邊建筑物及管線影響較??；

（3）止水帷幕效果明顯，樁間及整個(gè)基坑基本上無(wú)滲漏；

（4）本項(xiàng)目實(shí)施中，充分體現(xiàn)了該類型支護(hù)型式具有整體剛度好、基坑變形小、安全可靠、對(duì)周邊環(huán)境影響小等特點(diǎn)。尤其適用于城市市區(qū)用地緊張、周邊環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)地中，對(duì)類似工程有一定的參考作用。

［1］劉建航,候?qū)W淵.基坑工程手冊(cè)［M］.北京∶中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

［2］陳忠漢,黃書(shū)秩,程麗萍.深基坑工程［M］.北京∶機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

［3］劉金元,劉國(guó)彬,侯學(xué)淵.基坑近旁建筑物循跡補(bǔ)償保護(hù)法的應(yīng)用［J］.巖土工程學(xué)報(bào),1999,21（3）∶283-287.

［4］木林隆,黃茂松.基坑開(kāi)挖引起的周邊土體三維位移場(chǎng)的簡(jiǎn)化分析［J］.巖土工程學(xué)報(bào),2013,35（5）∶820-827.

［5］廣州市建筑科學(xué)研究院.GJB 02-98廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定［S］.［出版地不詳］∶［出版者不詳］,1998.

［6］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ120-2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.北京∶中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.

［7］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.北京∶中國(guó)計(jì)劃出版社,2009.

【責(zé)任編輯：周紹纓410154121@qq.com】

Application ofa combined supportsystem in a deep and complex foundation pitproject

YUANChun-hui

（The ArchitecturalDesign and Research Institute ofGuangdong Province,Guangzhou 510010,China）

∶One deep foundation pit supporting project is located in Jujiang new town.The combined support system is used in this project,which is the system of soil nailing wall upper and piles of inner bracing& prestressed anchor structrue.And the effect is obvious.Themonitoring results shows thatdeformation is smaller for the foundation pitexcavation,and has less impacton the environmentall around.The supporting system is safe,reliable,economicaland reasonable,which isa reference for similar projects.According to the comparative analysis,the calculation of the supporting pilesdeep displacementarenearly consistentwith themonitoring.

deep foundation pit；combined supportsystem；monitoring；deformation

TU473

A

1008-0171（2015）01-0040-05

2014-03-19

袁春輝（1979-），女，廣東連州人，廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院工程師。