嘉興市桐鄉(xiāng)某工程基坑支護(hù)設(shè)計實例

周東升 周雪梅

（浙江中材工程勘測設(shè)計有限公司，浙江 杭州 310022）

1 工程概況

擬建工程位于桐鄉(xiāng)市梧桐街道，園林路和振興中路交叉口的西北角，總用地面積11619.67m2，總建筑面積49142.13m2，由2幢14-16層辦公樓、2-5層商業(yè)用房組成，框剪結(jié)構(gòu)，基樁采用鉆孔灌注樁，整體二層地下室。本設(shè)計為場地內(nèi)的地下室基坑圍護(hù)工程。

本工程場地±0.000相當(dāng)于黃海高程為3.95m，場地地坪相對標(biāo)高為-0.55，整個基坑面積6413m2，基坑總周長約353m。地下室基礎(chǔ)底板頂面標(biāo)高為-6.55、-8.35,底板厚600mm，周邊承臺深 1.00m，墊層為10cm厚素砼；基坑圍護(hù)設(shè)計開挖深度大面積考慮到底板墊層底標(biāo)高-7.25，開挖深度為6.70m；局部電梯井及消防水池承臺分布較密部位基坑開挖深度考慮至承臺墊層底標(biāo)高為-9.50，開挖深度為8.95m；坑內(nèi)電梯井二次開挖高差為1.85～2.95m。

2 基坑工程周邊環(huán)境及基坑安全等級

基坑北側(cè)4F居民樓距基坑開挖邊線約為19.20m～27.77m。

基坑?xùn)|側(cè)為2F居民住宅樓（天然地基）和桐鄉(xiāng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局（9F、框架結(jié)構(gòu)、樁基礎(chǔ)），地下室基坑開挖邊線距離用地紅線約為4.03m～9.83m。

基坑南側(cè)為振興中路，城市主干道，基坑開挖底邊線距離用地紅線為6.29m，用地紅線外為道路人行道，人行道下距離用地紅線2.0m處埋有一條電信光纜（埋深1.5m水泥多孔管），距離用地紅線2.55m有一條自來水管線（埋深1.3m鑄鐵管），距離用地紅線8.3m處埋有一條自來水管線（埋深2.0m）。

基坑西南側(cè)為居民住宅樓（6層磚混結(jié)構(gòu)，天然淺基礎(chǔ)，埋深約1.5m），該側(cè)地下室基坑開挖邊距離用地紅線約為6.83m，距離6層建筑物約為9.8m。該側(cè)西北角為鳳鳴公園。

綜合本工程開挖深度、地質(zhì)條件和周邊環(huán)境情況，根據(jù)浙江省標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》第3.0.1條中的有關(guān)規(guī)定，本基坑工程安全等級為Ⅰ級基坑，側(cè)壁安全系數(shù)為1.1。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的正常使用年限為2年。

3 基坑工程設(shè)計范圍及設(shè)計依據(jù)

本工程地下室基坑圍護(hù)工程設(shè)計內(nèi)容涉及：圍護(hù)體系方案選擇、圍護(hù)體系具體做法、基坑開挖的施工及要求、基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測及應(yīng)急措施、圍護(hù)結(jié)構(gòu)計算說明、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖件等。

本次圍護(hù)工程施工圖設(shè)計依據(jù)：

（1）本場地巖土工程勘察報告；

（2）本工程建筑總平面圖、地下室結(jié)構(gòu)圖紙等；

（3）行標(biāo)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）；

（4）行標(biāo)《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》（JGJ94-2008）；

（5）國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2011)；

（6）國標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50202-2009）；

（7）國家《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）；

（8）國家《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）；

（9）省標(biāo)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》（DB33/T1008-2000）；

（10）省標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DB33/1001-2003）；

（11）省標(biāo)《型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程》（DB33/T1082—2011）；

（12）國標(biāo)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB 50497-2009）；

（13）2012年8月9日基坑圍護(hù)專家論證意見書。

4 場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)概述

4.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)場地地質(zhì)勘察資料，基坑開挖影響范圍內(nèi)的土層分布依次為：

第1層：雜填土，層厚0.50～3.50米。雜色，松散，稍濕～濕。上部原為舊房基礎(chǔ)，局部為水泥地坪，含磚瓦碎片，植物根莖。

第2層：粉質(zhì)粘土，層厚1.00～1.30米?；尹S色，軟塑～可塑，干強(qiáng)度中等，中等壓縮性，中等韌性，稍有光澤。含氧化鐵，云母屑。

第3夾層：粉土，層厚1.50～3.70米。灰色、青灰黃，松散～稍密，很濕～飽和，干強(qiáng)度低，中等壓縮性，低韌性，搖振反應(yīng)迅速，無光澤。含云母屑。局部夾少量粘性土。

第3層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層厚0.40～0.70米?；疑?，流塑，干強(qiáng)度中等，高壓縮性，中等韌性，稍有光澤。含云母屑，有機(jī)質(zhì)。

第4-1層：粉質(zhì)粘土，層厚3.00～6.10米?；尹S、褐黃色，可塑～硬塑，干強(qiáng)度中等，中等壓縮性，中等韌性，稍有光澤。含氧化鐵，云母屑。局部夾粘土。

第4-2層：粉質(zhì)粘土夾粉土，層厚1.90～5.00米。棕黃色、青黃色，軟塑～可塑，稍密，很濕～飽和，干強(qiáng)度低，中等壓縮性，低韌性，搖振反應(yīng)迅速，無光澤。含氧化鐵，云母屑。夾粉土。

第4-3層：粉質(zhì)粘土，層厚0.90～3.80米。棕黃色、青黃色，軟塑～可塑，干強(qiáng)度中等，中等壓縮性，中等韌性，稍有光澤。含氧化鐵，云母屑。局部夾少量粉土。

第5層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層厚1.50～8.30米?；疑?，流塑，干強(qiáng)度中等，高壓縮性，中等韌性，稍有光澤。含云母屑，有機(jī)質(zhì)。局部夾少量粉土。

第5夾層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土，層厚0.70～2.50米?；疑魉?，很濕～飽和，干強(qiáng)度低，高壓縮性，低韌性，搖振反應(yīng)迅速，無光澤。含云母屑。局部夾薄層狀粉土。以上土層分布詳見附圖：地質(zhì)剖面圖。

4.2 水文地質(zhì)條件

場地內(nèi)對本工程有影響的地下水主要為淺部孔隙潛水，其主要賦存于1層及2層中，勘察期間實測穩(wěn)定水位埋深為0.20～1.50m，水位受氣候及季節(jié)變化控制，以大氣降水為主要補(bǔ)給源。本地區(qū)水位的年變幅在 0.50m～1.00m 左右。

5 支護(hù)結(jié)構(gòu)選型

5.1 基坑工程設(shè)計要點(diǎn)

綜合場地地理位置、地質(zhì)條件、基坑開挖深度和周圍環(huán)境條件，本工程基坑圍護(hù)設(shè)計應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注如下幾點(diǎn)：

1）基坑大面積開挖深度為6.70m，局部開挖深度達(dá)8.95m，根據(jù)浙江省《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》中對基坑的分類，本基坑屬于Ⅰ級基坑工程，安全側(cè)壁系數(shù)為 1.1。

2）基坑開挖影響范圍內(nèi)的地基土主要為填土、粉土、粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層。粉土層透水性較好，圍護(hù)設(shè)計需考慮采取有效的降止水措施。

3）基坑南側(cè)地下室開挖邊線緊鄰城市主干道，道路下埋有較多管線，基坑開挖及施工期間需考慮對道路和地下管線進(jìn)行保護(hù)。

4）基坑西南角、東側(cè)均有居民建筑物分布，建筑物基礎(chǔ)多為淺基礎(chǔ)，且距離基坑開挖邊線較近，圍護(hù)設(shè)計時需重點(diǎn)考慮對該建筑物進(jìn)行保護(hù)。

5）基坑南側(cè)考慮設(shè)置出土口，該部位考慮運(yùn)土車的超載及動荷載影響，需進(jìn)行針對性加固設(shè)計。

5.2 設(shè)計原則

1）施工過程中確?；觾?nèi)工程樁的安全。

2）在保證基坑安全施工情況下，使工程施工盡可能方便、快速及降低工程造價。

3）保證支護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠及整體穩(wěn)定性，同時確保支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工期間的安全。

4）施工過程中確保基坑周邊道路、地下管線及建筑物的安全和正常使用。

5.3 基坑方案選擇

針對本工程上述特點(diǎn)，本著安全、經(jīng)濟(jì)、合理可行的原則，本工程基坑支護(hù)可采用的圍護(hù)形式有：

1）排樁拉錨支護(hù)結(jié)構(gòu)；

2）SMW工法+內(nèi)支撐；

3）排樁+內(nèi)支撐。

5.4 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型

經(jīng)上述綜合分析（具體分析：略），結(jié)合基坑支護(hù)專家組論證評審意見，本工程地下室基坑支護(hù)采用排樁+內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合650三軸水泥攪拌樁止水帷幕的支護(hù)體系。

6 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)圖

圖2

其余圖紙：設(shè)計總說明、支護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖、立柱樁定位圖、支撐布置圖、各剖面圖及節(jié)點(diǎn)詳圖、立柱樁詳圖、管井詳圖、降水井布置圖、換撐布置圖、基坑監(jiān)測布置圖等（略）。

7 基坑支護(hù)體系具體做法及要求

基坑支護(hù)體系具體做法：鉆孔灌注樁施工要求、三軸水泥攪拌樁施工要求、壓頂梁及支撐體系做法、立柱樁做法、拆換撐做法、支護(hù)體系質(zhì)量檢測要求、基坑降排水體系做法、土方開挖及施工要求等（略）。

8 基坑工程監(jiān)測及應(yīng)急措施

基坑工程除進(jìn)行安全可靠的圍護(hù)體系設(shè)計、施工外，尚應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，作到信息化施工?？紤]本工程位于城市中心區(qū)塊，場地周邊環(huán)境復(fù)雜，周邊環(huán)境對基坑的變形較為敏感，本工程基坑監(jiān)測按Ⅰ級基坑控制。

8.1 基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測

基坑圍護(hù)體系隨著開挖深度增加必然會產(chǎn)生側(cè)向變位，關(guān)鍵是側(cè)向變位的發(fā)展趨勢與控制。一般圍護(hù)體系的破壞都是有預(yù)兆的，因而進(jìn)行嚴(yán)密的基坑開挖監(jiān)測非常重要。通過監(jiān)測可及時了解圍護(hù)體系的受力狀況，可達(dá)到校正、修正設(shè)計和指揮現(xiàn)場施工的目的。

8.1.1 本工程建議監(jiān)測內(nèi)容如下：

1）土體深層水平位移；2）地下水位觀測；3）周邊地面及壓頂梁沉降觀測；4）支撐軸力監(jiān)測；5）立柱樁沉降監(jiān)測；6）周邊建筑物的變形監(jiān)測。

8.1.2 本工程監(jiān)測要求如下：

1）基坑工程監(jiān)測應(yīng)委托專業(yè)的監(jiān)測隊伍進(jìn)行；

開挖前，應(yīng)對周圍環(huán)境作一次全面調(diào)查，記錄觀測數(shù)據(jù)初始值；2）各觀測項目一般應(yīng)每天觀測一次，如遇變化速率較大時，則應(yīng)增加觀測次數(shù)。

3）每天數(shù)據(jù)應(yīng)整理成有關(guān)表格并繪制成相關(guān)曲線，如位移沿深度的變化曲線，位移及沉降隨時間的變化曲線等。

4）在基坑開挖期間，對上述監(jiān)測內(nèi)容應(yīng)每天測試，并及時將觀測資料反饋給建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施工等單位，以便及時分析處理。

5）工程結(jié)束時應(yīng)有完整的監(jiān)測報告，報告應(yīng)包括全部監(jiān)測項目，監(jiān)測值全過程的發(fā)展和變化情況、相應(yīng)的工況、監(jiān)測最終結(jié)果及評述。

6）巡視檢查：基坑工程施工和使用期內(nèi)，每天均應(yīng)有專人進(jìn)行巡視檢查，檢查內(nèi)容包括：①支護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性，有無裂縫，較大變形；②施工工況地表水及地下水的排放情況；③基坑周邊管道有無破損，有無新增裂縫；④監(jiān)測設(shè)施是否完好。

8.1.3 本工程基坑監(jiān)測報警值：

1）土體深層水平位置：2-2剖面、4-4剖面累計位移25mm，其余各剖面超過35mm，或日位移連續(xù)三天超過3mm，單日位移超過5mm；

2）支撐軸力：ZC1軸力超過3000kN；

3）立柱樁及支撐沉降沉降累計5mm；

4）基坑周邊坡頂沉降值累計超過20mm或連續(xù)三天的位移速度超過3mm；周邊建筑物累計沉降超過10mm或連續(xù)三天的位移速度超過2mm；

5）地下水位監(jiān)測累計超過1000mm或水位變化值每天大于500mm。

8.2 應(yīng)急措施

1）現(xiàn)場備應(yīng)急材料及設(shè)備，如鋼筋、鋼管、水泥、噴漿機(jī)、砂袋、發(fā)電機(jī)及潛水泵等；土方開挖及施工期間，設(shè)專人定時巡查基坑邊坡情況，發(fā)現(xiàn)問題及時溝通并采取措施；

2）如地面出現(xiàn)裂縫，應(yīng)及時灌漿修補(bǔ)，防止地表水滲入；

3）發(fā)現(xiàn)土體位移過大或周邊建筑物沉降過大，應(yīng)馬上停止挖土，現(xiàn)場根據(jù)需要采取回填土等措施，同時加密監(jiān)測頻率；

4）若出現(xiàn)漏水，應(yīng)馬上查找水源并予以截斷，如采用雙液注漿止漏等措施；

5）開挖至基坑底后，若坑底土位移過大或隆起過大，則應(yīng)調(diào)整挖土順序，如采用跳挖的方式開挖承臺，分塊開挖，同時加緊鋪設(shè)墊層，墊層中可適當(dāng)配筋，同時采用砂包反壓；

6）出現(xiàn)其他異常情況，應(yīng)及時通知有關(guān)各方，以便采取有效的應(yīng)急措施。

9 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算說明

基坑圍護(hù)體系計算分析內(nèi)容：圍護(hù)樁（墻）在不同工況下的內(nèi)力及變形計算；坑底土體抗隆起穩(wěn)定驗算；基坑整體穩(wěn)定驗算；抗傾覆穩(wěn)定驗算；圍護(hù)樁（墻）、冠梁、支撐桿件的配筋驗算等（略）。

10 本工程基坑監(jiān)測成果

本工程基坑監(jiān)測自2013年2月22日始，至7月10日地下室施工完成并回填，歷時4個半月，監(jiān)測成果如下（表2）：

表2

從上述實測資料分析，本基坑工程安全可控，實現(xiàn)了設(shè)計目標(biāo)。

11 結(jié)束語

通過本工程的設(shè)計、施工實踐及基坑監(jiān)測資料的綜合分析，工程采用三軸攪拌樁止水帷幕、鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)體系是合理的，對于民居較多、管網(wǎng)密布等周邊環(huán)境復(fù)雜的基坑工程，仍應(yīng)采用受力直接、剛度較大的支護(hù)、支撐體系，以保證工程及周邊建筑等安全。