錦悅灣A區(qū)安置房工程項目基坑支護(hù)設(shè)計分析

黃 丹，周廣純，霍從順

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

隨著我國城市化進(jìn)程不斷加快，城市用地越來越緊張，高層建筑和地下空間的利用受到越來越多的關(guān)注。截至2021年，我國高度超過300 m的建筑已經(jīng)達(dá)到110棟，包括廣州中信廣場、上海金茂大廈、深圳地王大廈等?；又ёo(hù)是基礎(chǔ)施工的重要組成部分，對施工安全至關(guān)重要。但是隨著基坑開挖深度加大，基坑支護(hù)的設(shè)計和施工越來越復(fù)雜，面臨的挑戰(zhàn)也越來越大。從當(dāng)前建筑工程來看，基坑支護(hù)具有區(qū)域性、風(fēng)險性等特點，同時受地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖土力學(xué)、水文地質(zhì)等多種因素的影響。本文結(jié)合實際的基坑支護(hù)工程，探討其設(shè)計與施工難點。

1 工程概況

1.1 擬建工程概況

錦悅灣A區(qū)安置房工程項目擬建11棟建筑，地下室為2～3層，局部為1層。該項目位于成都市地鐵3號線主線與出段線附近。擬建場地地下室開挖邊界線距離地鐵3號線主線62～70 m，1#地下車庫南側(cè)以及地下室開挖邊界線距離地鐵3號線出段線13.4 m?；娱_挖邊界距離東風(fēng)渠50 m，距離外北加油站19.33 m。

1.2 基坑支護(hù)目的

基坑支護(hù)主要對基礎(chǔ)施工過程形成的臨時邊坡進(jìn)行支護(hù)，從而為施工期間基礎(chǔ)施工及基坑周邊的地下管線、道路、建構(gòu)筑物安全等提供支護(hù)，確保相關(guān)管線、建構(gòu)筑物以及道路正常、安全運行。基坑支護(hù)能夠為建筑主體結(jié)構(gòu)提供施工空間，保障施工人員和設(shè)備的安全。本工程基坑支護(hù)設(shè)計所選用的標(biāo)準(zhǔn)主要有《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012）、《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50497—2019）等技術(shù)規(guī)范[1]。

1.3 設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

該工程支護(hù)側(cè)基坑深度6.5～14.5 m；地層為人工填土、硬塑黏土（具膨脹性）、泥巖等；綜合判定為一級基坑，重要性系數(shù)為1.1，基坑支護(hù)為臨時支護(hù)，使用年限為12個月。本次基坑設(shè)計坡頂超載暫考慮15 kN/m2，條形分布，堆載安全距離應(yīng)滿足規(guī)范要求，且不小于5.0 m。

2 場地工程地質(zhì)條件

2.1 地層結(jié)構(gòu)

經(jīng)過地質(zhì)勘查，在勘查深度內(nèi)，本次擬建工廠場地主要是由第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、第四系中更新統(tǒng)冰水堆積層（Q2fgl）及白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖組成，地層主要是由雜填土、黏土以及泥巖構(gòu)成。其中黏土廣泛分布于場地中，層厚1～20.7 m，根據(jù)室內(nèi)膨脹性試驗可知，黏土為膨脹土。雜填土主要是建筑物拆除后回填的土，層厚0.5～9.1 m。泥巖局部呈現(xiàn)破碎狀，層厚26 m，本次勘察并未鉆穿該層。

2.2 水文地質(zhì)條件

（1）地表水。擬建場地東側(cè)為東風(fēng)渠，該水渠為人工溝渠，施工期間水渠堤壩穩(wěn)定；場地西側(cè)存在暗渠，部分裸露可見，但是水量較小，對工程影響較小。

（2）地下水。擬建工程的基巖裂隙水埋深為9.5～11.2 m，分布高程為496.31～497.43 m。上層滯水主要是由降雨和溝渠等補(bǔ)給的地下水形成的，廣泛分布于填土和黏土裂隙，整體相對穩(wěn)定，局部地段富水。

3 基坑支護(hù)設(shè)計

3.1 基坑特點分析

綜合擬建場地的環(huán)境、地層結(jié)構(gòu)以及水文地質(zhì)條件，基坑的特點分析如下。

（1）擬建工程基坑支護(hù)側(cè)基開挖深度為6.5～14.5 m，周邊的土體物理力學(xué)性能較差，需要充分考慮基坑環(huán)境、土體力學(xué)等因素對維護(hù)的影響，綜合確定基坑支護(hù)方案。

（2）擬建工程的施工周期內(nèi)，地表水與地下水的水位相對穩(wěn)定。雖然豐水期和枯水期的差異較大，但是由于整體水量不大，局部出現(xiàn)富集，因此可選擇明排抽水的方式進(jìn)行排水，以減少地表水和地下水對工程的影響。

3.2 基坑支護(hù)設(shè)計原則

基坑支護(hù)設(shè)計必須滿足5個原則：①基坑安全等級整體一級，滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的需求，不發(fā)生傾覆、滑移和局部失穩(wěn)等問題，受荷載后不會發(fā)生強(qiáng)度破壞。②基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移變形控制值為外部作業(yè)影響等級為四級及以下時最大水平位移≤0.002H（H為基坑深度），且≤30 mm；外部作業(yè)影響等級為三級及鄰近軌道特別保護(hù)區(qū)時最大水平位移≤0.001-0.002H（H為基坑深度），且≤20 mm。③選擇理正深基坑7.0PB5作為基坑支護(hù)設(shè)計軟件，將工程類比和理論計算相結(jié)合，在現(xiàn)有的資料基礎(chǔ)上，結(jié)合實際情況進(jìn)行修正反饋，指導(dǎo)后續(xù)施工?；舆x擇明挖法進(jìn)行施工。④基坑底部設(shè)置排水溝和集水溝，頂部設(shè)置截水溝和排水溝，支護(hù)圍護(hù)必須保證周邊構(gòu)筑物以及管線安全，保證不滲不漏。⑤基坑寬度為地下室邊界線外擴(kuò)2 m；基坑深度根據(jù)場地場平標(biāo)高與擬建建筑基礎(chǔ)埋深而定；支護(hù)措施實施范圍不能逾越紅線。

3.3 基坑支護(hù)類型以及適用范圍

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012），常見的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)包括支擋式、土釘墻以及重力式水泥土墻等類型，具體的支護(hù)結(jié)構(gòu)特點與使用條件如下。

（1）放坡開挖。該結(jié)構(gòu)采用最簡單的基坑開挖形式，無須支護(hù)，具有施工簡單、工程造價低等特點，但是局限性較大，適用于安全等級為三級的基坑結(jié)構(gòu)，可與其他基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用。

（2）重力式水泥土擋墻。該結(jié)構(gòu)是將水泥和土進(jìn)行攪拌形成水泥加固土體結(jié)構(gòu)，從而得到水泥土墻，以此作為基坑支護(hù)。重力式水泥土擋墻可以擋土也可以隔水，適用于4～6 m的基坑。該結(jié)構(gòu)施工方便，具有止水和支護(hù)的雙重作用。

（3）土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。在土體中鉆孔，打入土釘并且鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，形成統(tǒng)一的整體，以達(dá)到加固土體的作用。土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)可以加強(qiáng)抵抗土壓力，適用于安全等級為二級和三級的基坑。

（4）排樁圍護(hù)支護(hù)。通過基坑邊沿打入灌注樁，從而達(dá)到支護(hù)的作用。排樁圍護(hù)支護(hù)可用于基坑為7～15 m的基坑工程，施工方便，強(qiáng)度較高，但是在地下水位較高的時候，采取必要的止水措施。

（5）地下連續(xù)墻支護(hù)。利用溝槽的泥漿作為護(hù)壁，放入鋼筋籠，澆筑混凝土，形成具有承重、擋土和防滲作用的連續(xù)墻體結(jié)構(gòu)。連續(xù)墻支護(hù)適應(yīng)性強(qiáng)，施工振動小，并且可作為地下室外墻，通常適用于10 m以上的基坑，但造價高且施工要求較高。

（6）排樁+內(nèi)支撐支護(hù)。排樁內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系可以抵擋外力，該結(jié)構(gòu)可用于地質(zhì)條件差、深度較大的基坑工程。根據(jù)內(nèi)支撐形式，可以選擇框架式、角撐與對撐組合等形式，可根據(jù)基坑需求選擇合適的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)[2]。

（7）排樁+錨桿（索）支護(hù)。選擇巖土中鉆孔，打入錨桿（索）并且卡在排樁結(jié)構(gòu)上，從中注入水泥砂漿和預(yù)應(yīng)力筋，形成具有支撐能力的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可用于地質(zhì)條件差、深度較大的基坑工程，且占地空間小，不需要大量開挖，可以節(jié)約工期，降低成本。

3.4 基坑支護(hù)設(shè)計

綜合擬建場地環(huán)境、巖土工程、水文地質(zhì)等條件以及基坑特點，對比不同的基坑支護(hù)方案，最終確定的基坑支護(hù)方案為：本項目1#地下車庫南側(cè)以及2#地下車庫北側(cè)緊鄰地鐵3號線出段線，根據(jù)相關(guān)文件地鐵支護(hù)樁外10 m范圍為軌道交通保護(hù)區(qū)，該區(qū)域內(nèi)不得修筑任何構(gòu)筑物（包括擴(kuò)大頭錨索、支護(hù)樁等），由于該側(cè)空間有限，建議采用支護(hù)樁+內(nèi)支撐、支護(hù)樁或支護(hù)樁+角撐的支護(hù)方案。項目其他區(qū)域距離紅線較近，局部距離道路和房屋較近，建議采用擴(kuò)大頭錨索+支護(hù)樁、支護(hù)樁+角撐、支護(hù)樁支護(hù)方案。

3.5 基坑支護(hù)具體設(shè)計

（1）典型的支護(hù)設(shè)計。①基坑壁支護(hù)措施：A型樁段（一般地段）的基坑深度13.5 m，排樁+擴(kuò)大頭錨索，樁徑1.5 m，樁長23.0 m，樁中心間距為2.3 m；樁身設(shè)置4道擴(kuò)大頭錨索。G型樁段（近地鐵線段）的基坑深度10.5 m，排樁+斜撐，樁徑1.2 m，樁長15.0 m，樁中心間距為2.0 m；樁身設(shè)置1道斜撐，樁頂冠梁處設(shè)置角撐。②擴(kuò)大頭錨索設(shè)置在樁身腰梁處。③ZC1內(nèi)支撐設(shè)置在樁身腰梁處，鋼管直徑為609 mm，t=16 mm；ZC2內(nèi)支撐設(shè)置在樁頂冠梁處，鋼管直徑為609 mm，t=16 mm；ZC3內(nèi)支撐設(shè)置在樁頂冠梁處，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，ZC3的截面、配筋、混凝土型號與樁頂冠梁相同。④樁間采用鋼筋混凝土網(wǎng)噴：鋼筋網(wǎng)片為直徑φ8@150，噴射C20細(xì)石混凝土，厚100 mm。⑤按照1.5 m×1.5 m樁間距設(shè)置泄水孔，埋設(shè)φ75 mm的PVC管；樁頂坡面按照2.0 m×2.0 m間距設(shè)置泄水孔，埋設(shè)φ75 mm的PVC管[3]。排樁支護(hù)設(shè)計擴(kuò)大頭錨索+支護(hù)樁和排樁支護(hù)設(shè)計支護(hù)樁+內(nèi)支撐分別如圖1、圖2所示。

圖1 排樁支護(hù)設(shè)計擴(kuò)大頭錨索+支護(hù)樁

圖2 排樁支護(hù)設(shè)計支護(hù)樁+內(nèi)支撐

（2）基坑頂部需做地面硬化處理，處理范圍為坑頂外不小于5 m，澆筑10 cm厚的C20混凝土硬化，坡度5%。

3.6 基坑支護(hù)排水和基坑回填設(shè)計

在基坑坑頂設(shè)置截水溝，并利用基坑周邊現(xiàn)有的排水系統(tǒng)輸排地表水；基坑底部設(shè)置排水溝，排水溝截面為0.3 m×0.3 m，采用C20混凝土澆筑，澆筑厚度為15 cm；基坑底部設(shè)置集水井，集水井截面為0.5 m×1.0 m×1.0 m，采用C20混凝土澆筑，澆筑厚度為15 cm?；优潘?jīng)過三級沉淀池沉淀后，排入市政污水管網(wǎng)。施工過程中，需做好臨時排水措施，確保基坑無積水。

基坑四周回填應(yīng)采取分層來壓實，基底以上0.5～1.0 m深度范圍采用不透水性隔水材料進(jìn)行回填；以上部分采用砂礫石材料進(jìn)行分層回填并碾壓夯實。

4 基坑支護(hù)設(shè)計要點

4.1 基坑支護(hù)設(shè)計說明

基坑支護(hù)施工前，需要開展的準(zhǔn)備為：①明確周邊建筑物基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)形式以及管線分布，確定地下建構(gòu)筑物后方可施工，確?；娱_挖安全以及周邊建構(gòu)筑物安全。②基坑開挖前，結(jié)構(gòu)以及建筑設(shè)計人員需要復(fù)核。在確定開挖線滿足基坑施工需求后，方可開始施工，而且需要第三方保全開挖影響范圍內(nèi)建構(gòu)筑物的證據(jù)。③基坑支護(hù)需要明確紅線范圍，加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，及時觀測周邊環(huán)境及地下水位變化。

4.2 基坑挖土標(biāo)準(zhǔn)工況

基坑開挖必須滿足的標(biāo)準(zhǔn)為：①必須在圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，才能進(jìn)行基坑開挖。②遵循分層開挖的原則進(jìn)行開挖，嚴(yán)格按照施工順序進(jìn)行施工，基坑開挖期間，每次開挖不超過2 m，應(yīng)該對稱均勻開挖，避免超挖。③按照“先錨后挖”的方式進(jìn)行施工，根據(jù)錨索位置，控制土方開挖深度，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工，在錨索達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，開展下一步的土方開挖。在鋼管斜向支撐范圍，支撐施工前應(yīng)先預(yù)留土臺，土臺頂標(biāo)高為504 m，土臺頂部寬4 m，土臺斜面采用1:0.75的比例放坡。支撐安裝時，每隔一根（或兩根）支撐進(jìn)行安裝，支撐安裝完后，開挖土方。④土方開挖應(yīng)注意保護(hù)已完成的支護(hù)結(jié)構(gòu)。按照時空效應(yīng)原理，選擇盆式挖土方式，減少無支撐土體的暴露時間。

4.3 其他設(shè)計要點

由于擬建工程距離地鐵出段線較近，基坑支護(hù)工程施工期間，需要對地鐵進(jìn)行保護(hù)，加強(qiáng)基坑監(jiān)測和變形控制，減少對周邊環(huán)境造成影響。

5 結(jié)語

綜上所述，基于錦悅灣A區(qū)安置房工程項目基坑支護(hù)的研究，本文結(jié)合以往經(jīng)驗以及相關(guān)工程，提出具有安全可靠性、施工可行性、經(jīng)濟(jì)環(huán)保性的設(shè)計方案。選擇支護(hù)樁+內(nèi)支撐、支護(hù)樁或支護(hù)樁+角撐的支護(hù)方案，既能夠滿足擬建工程基礎(chǔ)及地下室施工的需求，也能夠保障周邊構(gòu)建物，具有較強(qiáng)的實用價值。