復(fù)雜場(chǎng)地條件下的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

劉紅衛(wèi)，裴友安

LIU Hong-wei,PEI You-an

（中鐵工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100038）

（ChinaRailwayEngineeringDesignInstituteCo.Ltd.,Beijing 100038,China）

復(fù)雜場(chǎng)地條件下的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

劉紅衛(wèi)，裴友安

LIU Hong-wei,PEI You-an

（中鐵工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100038）

（ChinaRailwayEngineeringDesignInstituteCo.Ltd.,Beijing 100038,China）

結(jié)合工程實(shí)例,介紹了樁錨等多種支護(hù)結(jié)構(gòu)在復(fù)雜環(huán)境條件下的深基坑支護(hù)中的應(yīng)用。設(shè)計(jì)中根據(jù)基坑周邊建（構(gòu)）筑物對(duì)變形控制要求的不同對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,在確保支護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑周邊環(huán)境安全的前提下，使支護(hù)設(shè)計(jì)方案更加經(jīng)濟(jì)合理。

深基坑；樁錨支護(hù)；微型樁；變形監(jiān)測(cè)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.040

1 引言

城市建設(shè)的快速發(fā)展，中心城區(qū)的建設(shè)用地隨之日益緊張，為了充分利用有限的土地資源，許多新建工程除了向地上尋求發(fā)展空間外，也不斷向縱深發(fā)展，希望通過(guò)開(kāi)發(fā)地下空間來(lái)解決地面上日益緊張的停車(chē)問(wèn)題。狹小場(chǎng)地內(nèi)已有建筑物和場(chǎng)地周邊各種管線、道路的影響以及到新、舊建筑使用功能上的互通設(shè)計(jì)等問(wèn)題使得深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)面臨諸多難題。本文結(jié)合北京某工程綜合樓深基支護(hù)設(shè)計(jì)，介紹了在復(fù)雜環(huán)境條件下，采用樁錨支護(hù)與微型樁支護(hù)相結(jié)合，并根據(jù)基坑周邊建筑對(duì)變形控制要求的不同對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以確?；庸こ痰陌踩褂?。

2 工程概況

本工程位于北京市海淀區(qū)西三環(huán)中路，擬建建筑物由主樓及裙房組成，整體呈“L”型分布，總建筑面積4.45×104m2，主樓地上17～18層，高63.9m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)；裙房地上3～4層，高15.3～22.5m，框架結(jié)構(gòu)，獨(dú)立基礎(chǔ)。均設(shè)4層地下室，基礎(chǔ)埋深18.56～19.46m。

3 場(chǎng)地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地勢(shì)平坦，地貌屬永定河沖洪積扇的中上部，地面標(biāo)高為52.39～53.01m。根據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)地地層主要由人工填土和一般第四紀(jì)沉積的黏性土、碎石類(lèi)土組成，與基坑工程有關(guān)的各地層分布特征及物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

根據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)地地表下25m范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水。

表1 地層分布及支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

4 場(chǎng)地周邊環(huán)境條件

場(chǎng)地北側(cè)緊鄰已有教工住宅樓，南側(cè)、西側(cè)緊鄰市政道路，東側(cè)依次靠近學(xué)員餐廳、圖書(shū)館、辦公樓，辦公樓與基坑之間分布12#化糞池。教工住宅樓地上18層，筏板基礎(chǔ)，基底標(biāo)高-4.81m；學(xué)員餐廳地上2層，獨(dú)立柱基，基底標(biāo)高-2.70m；圖書(shū)館地上3層，獨(dú)立柱基，基底標(biāo)高-2.70m；辦公樓地上6層，基底標(biāo)高-4.10m；化糞池基底標(biāo)高-6.40m（± 0.00=53.10m），詳見(jiàn)圖1所示。

圖1 建筑物平面位置圖

5 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

5.1 本基坑工程特點(diǎn)

1）本工程主體基坑開(kāi)挖深度19.16m，屬深大基坑，基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)。基坑?xùn)|側(cè)1#坡道開(kāi)挖深度10.00m，1#人防通道開(kāi)挖深度10.00m、局部深6.30m，基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二～三級(jí)。支護(hù)工程正常使用期限為12個(gè)月。

2）基坑南、西兩側(cè)緊臨市政道路，北、東兩側(cè)緊臨已有建筑，東側(cè)1#坡道與1#人防通道間有熱力管線通過(guò)。其中，北側(cè)2#人防通道地下室外墻距教工住宅7.73m，新、舊兩樓在-4.81m設(shè)聯(lián)絡(luò)通道；東側(cè)基坑主體部分距圖書(shū)館9.76m，1#人防通道外墻距圖書(shū)館2.9m，東南角環(huán)形汽車(chē)坡道地下結(jié)構(gòu)距辦公樓9.79m，已有建（構(gòu)）筑物對(duì)基坑變形要求嚴(yán)格。

3）本工程受用地紅線控制，土方需以?xún)?nèi)坡道方式外運(yùn)，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要結(jié)合土方工程施工組織方案，在坑內(nèi)挖土設(shè)備吊出地段采取加固設(shè)計(jì)措施。

4）本場(chǎng)地位于永定河沖洪積扇的中上部，地層以第四紀(jì)沉積的黏性土、碎石類(lèi)土為主，工程地質(zhì)條件較好。場(chǎng)地內(nèi)潛水水位埋藏較深，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)可不考慮地下水的影響。

5.2 支護(hù)方案選擇

基坑南、西兩側(cè)緊臨市政道路，北、東兩側(cè)緊臨已有建筑，四周不具備放坡條件。根據(jù)基坑開(kāi)挖深度以及場(chǎng)地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、場(chǎng)地周邊環(huán)境條件，基坑主體部分采用樁錨支護(hù)。1#人防通道距圖書(shū)館較近，大型設(shè)備不具備作業(yè)條件，采用微型樁+錨桿支護(hù)；2#人防通道西側(cè)錯(cuò)臺(tái)開(kāi)挖，臺(tái)上采用懸臂樁支護(hù)、臺(tái)下采用樁錨支護(hù)。根據(jù)支護(hù)參數(shù)不同，全場(chǎng)共分為12個(gè)支護(hù)剖面。詳見(jiàn)圖2所示。

圖2 基坑支護(hù)平面圖

由于場(chǎng)地狹小，為提供必要的施工作業(yè)面，護(hù)坡樁從地面施作，樁頂標(biāo)高同自然地面標(biāo)高，坑底留1.00m肥槽。

5.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.3.1 基坑北側(cè)（自然地面標(biāo)高同±0.00）

基坑深度19.16m，北側(cè)西段地下結(jié)構(gòu)外墻距職工住宅樓7.73m、東段相距14.50m，住宅樓地上18層，地下2層，基底標(biāo)高-4.81m。

為確保住宅樓使用安全，設(shè)計(jì)采用護(hù)坡樁+4道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)，北側(cè)西段（1-1剖面）樁長(zhǎng)25.16m、樁徑800mm、樁間距1.50m、嵌固段6m，樁身通長(zhǎng)配筋為16根25mm；北側(cè)東段（4-4剖面）樁長(zhǎng)24.16m、樁徑800mm、樁間距1.60m、嵌固段5m，樁身通長(zhǎng)配筋為14根25mm。在-4.50m、-8.50m、-12.50m、-16.00m設(shè)4道預(yù)應(yīng)力錨桿，第一道錨桿3樁2錨，第二、三、四道錨桿1樁1錨，錨固體直徑150mm、入射角15°，錨桿長(zhǎng)度及軸力鎖定值根據(jù)計(jì)算確定。受新、舊兩樓聯(lián)絡(luò)通道基礎(chǔ)埋深影響，第一道錨桿從-4.50m下移至-5.00m，詳見(jiàn)圖3所示。

圖3 基坑支護(hù)1-1剖面圖

2#人防通道西側(cè)（2-2剖面）基坑深6.90m，采用懸臂樁支護(hù)，樁長(zhǎng)12.9m、樁徑800mm、樁間距1.50m、嵌固段6m，樁身通長(zhǎng)配筋10根20mm。3-3剖面坑底標(biāo)高-19.16m、坑頂標(biāo)高-6.90m,采用護(hù)坡樁+3道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)，樁頂標(biāo)高-7.40m,樁長(zhǎng)18.26m、樁徑800mm、樁間距1.50m、嵌固段6.50m，樁身通長(zhǎng)配筋16根25mm。在-7.70m、-11.70m、-15.70m設(shè)三道預(yù)應(yīng)力錨桿，采用1樁1錨，詳見(jiàn)圖4所示。

5.3.2 基坑?xùn)|側(cè)（自然地面標(biāo)高-0.60m）

主體基坑深18.56m。東側(cè)基坑中段距圖書(shū)館9.76m，圖書(shū)館地上3層，獨(dú)立柱基，基底標(biāo)高-2.70m。設(shè)計(jì)采用護(hù)坡樁+4道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)，樁長(zhǎng)23.56m、樁徑800mm、樁間距1.60m、嵌固段5m，樁身通長(zhǎng)配筋為13根25mm。在-4.60m、-8.60m、-12.60m、-16.60m設(shè)4道預(yù)應(yīng)力錨桿，第一道錨桿3樁2錨，第二、三、四道錨桿1樁1錨。

圖4 基坑支護(hù)3-3剖面圖

東側(cè)北段基坑距學(xué)員餐廳19.0m，學(xué)員餐廳地上2層，獨(dú)立柱基，基底標(biāo)高-2.70m；東側(cè)南段距辦公樓14.5m，辦公樓地上6層，基底標(biāo)高-4.10m；辦公樓與基坑之間為12#化糞池，基底標(biāo)高-6.40m。設(shè)計(jì)采用護(hù)坡樁+3道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)，其中北段（5-5剖面）樁長(zhǎng)22.56m、樁徑800mm、樁間距1.60m、嵌固段 4m，樁身通長(zhǎng)配筋為14根25mm。在-5.10m、-10.10m、-14.60m設(shè)三道預(yù)應(yīng)力錨桿，第一道錨桿3樁2錨，第二、三道錨桿1樁1錨。南段（9-9剖面）受12#化糞池基礎(chǔ)埋深的影響，第一道錨桿調(diào)至-6.60m，第三道錨桿調(diào)至-15.10m,護(hù)坡樁加長(zhǎng)1.0m，即嵌固段為5m，采用1樁1錨。

1人防通道坑深6.30～10.00m，距圖書(shū)館外墻僅2.90m，大型施工設(shè)備無(wú)法就位且無(wú)放坡條件，采用微型樁+預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)。樁頂位于自然地面，微型樁樁徑200mm,水平間距0.75m、豎向間距1.50m，樁長(zhǎng)10.30～12.50m，嵌固深度4.0～2.5m，樁身通長(zhǎng)采用14#工字鋼，水泥漿灌注。設(shè)三～六道預(yù)應(yīng)力錨桿，采用2樁1錨。見(jiàn)圖5所示。

東側(cè)圓弧錯(cuò)臺(tái)上方（7-7剖面）坑深10.00m,設(shè)計(jì)采用護(hù)坡樁+1道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)，樁頂位于自然地面，樁長(zhǎng)15.00mm、樁徑800mm、樁間距1.60m、嵌固段5，樁身通長(zhǎng)配筋12根20mm，在-4.10m設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿,采用3樁2錨。錯(cuò)臺(tái)下方（6-6剖面）坑底標(biāo)高-19.16m，坑頂標(biāo)高-10.60m，設(shè)計(jì)采用護(hù)坡樁+2道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)，樁頂位于-11.10m，樁長(zhǎng)13.06m，樁徑800mm、樁間距1.60m，嵌固段5m，樁身通長(zhǎng)配筋為12根25mm，在-11.40m、-14.90m設(shè)兩道預(yù)應(yīng)力錨桿，采用1樁1錨。

圖5 基坑支護(hù)12-12剖面圖

5.3.3 基坑南側(cè)（自然地面標(biāo)高-0.60m）

基坑深度18.56m，緊臨民族大學(xué)南路，路側(cè)分布有通信、電力等管線。設(shè)計(jì)采用護(hù)坡樁+3道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)（10-10剖面），樁長(zhǎng)22.56m、樁徑800mm、樁間距1.60m、嵌固段4m，樁身通長(zhǎng)配筋為14根25mm。在-4.60m、-9.60m、-14.60m設(shè) 3道預(yù)應(yīng)力錨桿，采用1樁1錨。東南角環(huán)形車(chē)道處由于考慮基坑施工后期汽車(chē)吊附加荷載的作用，對(duì)第二、第三道預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)。

5.3.4 基坑西側(cè)（自然地面標(biāo)高同±0.00）

基坑深度18.86～19.46m，緊臨市政道路。設(shè)計(jì)采用護(hù)坡樁+3道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)，樁長(zhǎng)23.86m至24.46m，樁徑800mm、樁間距1.60m，嵌固段5.0m，樁身通長(zhǎng)配筋為14根25mm。在-4.50m、-9.50m、-14.00m設(shè)三道預(yù)應(yīng)力錨桿，第一道錨桿3樁2錨，第二、三道錨桿1樁1錨。

5.4 地下水控制設(shè)計(jì)

場(chǎng)地潛水水位位于槽底5m以下，基坑開(kāi)挖時(shí)無(wú)需采取降水措施。

考慮到老舊小區(qū)管道滲漏的影響，在①素填土層、②砂質(zhì)粉土-粉質(zhì)粉土層可能存在上層滯水，因此，在該范圍內(nèi)的護(hù)坡樁間適量設(shè)置長(zhǎng)短結(jié)合的排水孔，孔距3～4m，插直徑50-100mm塑料管，短排水孔長(zhǎng)300～400mm，長(zhǎng)排水孔長(zhǎng)3～4m，管壁帶孔，內(nèi)填濾水材料。同時(shí)，在坑底四周設(shè)置排水溝，溝寬0.3m、深0.5m，每間隔20m設(shè)置集水井，井深1.5m，定期將坑底積水排出坑外。

6 基坑變形監(jiān)測(cè)

變形監(jiān)測(cè)可以提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)單位及時(shí)調(diào)整支護(hù)方案和基坑工程安全施工提供信息化的服務(wù)。本工程在主體基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部布置水平位移和沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)各26個(gè)、1#人防通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部布置水平位移和沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)各3個(gè)、基坑周邊建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)36個(gè)、基坑周邊道路沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)14個(gè)，布置護(hù)坡樁深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)5個(gè)、錨桿軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)12個(gè)、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)16個(gè)。

基坑工程從2012年6月12日開(kāi)始土方開(kāi)挖，至2014年1月18日基坑回填完成，共歷時(shí)20個(gè)月。根據(jù)第三方監(jiān)測(cè)單位提供的監(jiān)測(cè)報(bào)告，基坑四周變形監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 基坑變形監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

從表中看出，主體基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)累積最大水平位移22.3mm、累積最大沉降6.74mm，1#人防通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)累積最大水平位移3.25mm、累積最大沉降5.01mm；基坑周邊建（構(gòu)）筑物累積最大沉降8.82mm，基坑周邊道路累積最大沉降13.3mm。護(hù)坡樁深層最大水平位移7.54mm，錨桿軸力最大損失量17.9%，鋼筋應(yīng)力變化不明顯。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑工程施工過(guò)程中處于安全可控狀態(tài)。

7 結(jié)語(yǔ)

1）基坑支護(hù)方案應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境條件以及建（構(gòu)）筑物對(duì)變形控制的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。在城區(qū)復(fù)雜地帶，按照“經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠”的設(shè)計(jì)原則，通過(guò)采取多種支護(hù)方式相結(jié)合以及對(duì)樁錨支護(hù)體系設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化，取得了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

2）地下水的分布對(duì)基坑的穩(wěn)定性影響很大。本工程無(wú)需采取降水措施，但地下管道滲漏形成的上層滯水以及雨水下滲使基坑工程面臨潛在風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)在坑壁面層中設(shè)置長(zhǎng)、短排水孔，可以起到未雨綢繆的作用。

3）基坑變形監(jiān)測(cè)不僅能檢驗(yàn)支護(hù)設(shè)計(jì)方案，而且能為信息化施工提供指導(dǎo)，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，為設(shè)計(jì)和施工采取防范措施提供可靠依據(jù)。

【1】JGJ120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

【2】GB50497—2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

【3】龔曉南,高有潮.深基坑設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[K].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1998.

Design of Deep Foundation Pit Support Under Complex Site Conditions

Combinedwithengineeringexamples,theapplicationofmultiplesupportingstructuresindeepfoundationpitsupportingunder complex environment is introduced.According to the different deformation control requirements of surrounding buildings,the supporting design parameters are optimized to ensure the safetyof the supporting structure and the surrounding environment and make the supporting designschememoreeconomicalandreasonable.

deepfoundationpit;pile-anchorsupport;mini-pile;deformationmonitoring

TU753.1;TU94+2

B

1007-9467（2016）06-0143-04

2015-12-23

劉紅衛(wèi)（1966～），男，陜西眉縣人，高級(jí)工程師，注冊(cè)土木（巖土）工程師，從事巖土工程勘察設(shè)計(jì)與研究，（電子信箱）1292507907@qq.com。