淺談地下車庫(kù)深基坑的設(shè)計(jì)與施工

梁春生

摘要：文章對(duì)地下車庫(kù)的深基坑的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行了分析，表明了該設(shè)計(jì)施工技術(shù)措施具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：地下車庫(kù)；深基坑；降排水

中圖分類號(hào)：TV473文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1145（2009）12-0115-02

隨著建筑業(yè)發(fā)展，高層大跨和承受重荷的建筑物增多，深基坑的設(shè)計(jì)和施工成為日益突出的問(wèn)題。如何根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境條件制定合理的設(shè)計(jì)方案;如何在保證穩(wěn)定性的前提下，設(shè)計(jì)最經(jīng)濟(jì)的方案;如何吸取失敗教訓(xùn)、總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)今后設(shè)計(jì)與施工，都是值得深入研究的問(wèn)題。

一、工程概況

某住宅工程由8幢13～21層住宅組成，地下2層，總建筑面積約165772m²，工程基坑占地面積27586m²，基坑開(kāi)挖深度為9.0m～10.7m，局部坑中坑挖深12.6m，土方量約為27萬(wàn)m³。本工程基坑平面形狀不規(guī)則，呈“槍”型，周邊環(huán)境復(fù)雜，北側(cè)與國(guó)道有40m寬的城市綠化帶之隔，東側(cè)圍護(hù)樁邊距離東側(cè)大東路為6.8 m，西側(cè)圍護(hù)樁邊距綠水江為23.9m，南側(cè)距已建住宅樓最小距離僅為7.8m。基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)除表層雜填土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，均為深厚飽和質(zhì)淤泥質(zhì)土，含水量高，土層呈流塑狀態(tài)，具有一定的流變特性，固結(jié)快剪指標(biāo)低，地質(zhì)條件復(fù)雜。

二、基坑圍護(hù)方案

（一）圍護(hù)方案

本工程基坑面積大、土方量大，環(huán)境保護(hù)要求高，選擇采用Φ900@1000鉆孔灌注樁圍護(hù)，圍護(hù)樁外側(cè)一道Φ600的水泥土止水帷幕，設(shè)置兩道水平支撐，中心標(biāo)高分別為-3.700，-8.000，自然地坪至第一道水平支撐采用放坡卸土及土釘墻支護(hù)的形式?；訃o(hù)方式見(jiàn)圖1。

（二）平面支撐體系

根據(jù)基坑形狀不規(guī)則，呈“槍”型的特點(diǎn)，結(jié)合工程不同區(qū)域的工期要求、支撐形成與拆除的時(shí)間差異，基坑支撐體系設(shè)計(jì)分為東西兩塊相互獨(dú)立的受力系統(tǒng)。其中西區(qū)為典型的長(zhǎng)方形區(qū)域，采用受力明確的鋼筋混凝土角撐及對(duì)撐形式;而東區(qū)基坑整體面積較大，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明、受力合理、剛度較大的封閉圓環(huán)框架支撐體系，支撐體系結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。采用分區(qū)支撐和圓環(huán)支撐形式，各區(qū)段獨(dú)立施工，挖土空間較大，加快了整體地下室的施工進(jìn)度。

（三）棧橋設(shè)計(jì)

為解決出土難問(wèn)題，在第一道環(huán)形支撐兩處各設(shè)置了一座鋼筋混凝土棧橋，同時(shí)將棧橋延伸進(jìn)入中心島內(nèi)部，為土方開(kāi)挖提供便利。

（四）坑內(nèi)土體加固

為了減小基坑變形，在基坑內(nèi)沿圍護(hù)樁東側(cè)靠后墅路、西南陽(yáng)角采用水泥土攪拌樁進(jìn)行土體加固，加固寬度達(dá)到4 m，同時(shí)在電梯井超深坑中坑同樣采用攪拌樁土體加固。

三、坑內(nèi)降排水方案

基坑內(nèi)降排水是基坑施工中的重要組成部分，也是確?；油练介_(kāi)挖成功的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本工程基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)土層含水量較高，但其滲透系數(shù)非常小，為10～8級(jí)，同時(shí)基坑開(kāi)挖面積大，開(kāi)挖深度也達(dá)到10 m，降排水方案選擇為人工抽排水，根據(jù)整個(gè)基坑底板后澆帶分為8個(gè)抽水區(qū)域，抓住“疏、匯、接力、及時(shí)”四個(gè)方面; 基坑開(kāi)挖時(shí)做好明溝、臨時(shí)集水坑，使雨水、淺層地下水能因勢(shì)利導(dǎo)，匯聚成點(diǎn);在基坑放坡線外圍、一道支撐外圍及兩道支撐上各設(shè)一道連通排水溝，通過(guò)三點(diǎn)接力達(dá)到降排水目的，保證基坑內(nèi)干作業(yè)。

四、土方開(kāi)挖及支撐體系施工

基坑土方總方量約27萬(wàn)m³，按照基坑圍護(hù)方案分東、西兩個(gè)獨(dú)立分區(qū)，共分三層進(jìn)行。平面分段、對(duì)稱均勻開(kāi)挖，使坑內(nèi)土方開(kāi)挖面近似水平下降，以保持水平內(nèi)支撐接近理論受力，確保水平支撐結(jié)構(gòu)正常發(fā)揮作用。

第一層土為自然地坪面開(kāi)挖至第一道支撐墊層底-4.20 m。開(kāi)挖時(shí)先進(jìn)行基坑四周放坡卸土，土釘噴混凝土支護(hù)，按照分段、分皮開(kāi)挖的要求進(jìn)行，每次每段長(zhǎng)度不超過(guò)30 m，分層厚度控制在1.2 m左右，嚴(yán)格控制挖土與土釘施工的配合。同時(shí)在挖土過(guò)程中穿插第一道支撐的施工。

第二層土為第一道支撐墊層底-4.20m至第二道支撐墊層底-8.50m，待第一道支撐強(qiáng)度達(dá)到75%后方可進(jìn)行。考慮到本工程圓環(huán)支撐體系，根據(jù)其特點(diǎn)，先開(kāi)挖圓環(huán)支撐部位及圓環(huán)支撐外圍角撐及對(duì)撐區(qū)域的土方，保留中間部分土方，形成中心島。這樣開(kāi)挖可以穿插第二道支撐的施工，使其快速形成，同時(shí)保留中心島土方，以增加坑內(nèi)的被動(dòng)土壓力，防止基坑隆起，加大基坑安全系數(shù)。第三層土為第二道支撐底-8.50m至基礎(chǔ)底板，形式同第二層土開(kāi)挖。根據(jù)基坑支護(hù)形式，“中心島”挖土?xí)r需做到立面分層分次、平面分段對(duì)稱、均勻開(kāi)挖，基坑內(nèi)第二、三層土方均從棧橋運(yùn)出。分層分次挖土豎向剖面見(jiàn)圖3。

本工程西區(qū)基坑因支撐為對(duì)撐及角撐的形式在第二、第三層土施工時(shí)采取了分段、開(kāi)口一次性開(kāi)挖到位方式的嘗試，即兩道支撐施工一塊，三層土方開(kāi)挖一塊。西區(qū)開(kāi)口式挖土剖面見(jiàn)圖4。整個(gè)西區(qū)分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ塊進(jìn)行開(kāi)挖，Ⅰ、Ⅲ開(kāi)挖形式相同，最后在Ⅱ區(qū)收尾。施工前提條件：（1）第一道水平支撐完畢施工閉合；（2）開(kāi)挖時(shí)不得超過(guò)兩道支撐施工線，根據(jù)施工監(jiān)測(cè)結(jié)果，此項(xiàng)施工未引起支撐應(yīng)力及圍護(hù)樁外側(cè)深層土體位移的劇變。

五、基坑監(jiān)測(cè)

施工期間對(duì)整個(gè)基坑的監(jiān)測(cè)包括圍護(hù)樁及樁后土體水平位移、圍護(hù)樁及豎向立柱的豎向位移，基坑周邊建筑及道路、地下管線的沉降位移、內(nèi)支撐桿件的軸力、地下水位的監(jiān)測(cè)。其中樁后深層土體觀測(cè)孔共21個(gè)，支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)第一、第二道支撐各17點(diǎn)。實(shí)際測(cè)得CX16、CX17點(diǎn)深層土體水平最大位移為18mm，南側(cè)一、二期聯(lián)體排屋的沉降變形很小，土體深層水平位移與地表沉降均滿足設(shè)計(jì)規(guī)定限值要求。根據(jù)基坑監(jiān)測(cè)報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，基坑施工技術(shù)合理、安全可靠。

六、結(jié)語(yǔ)

本工程支護(hù)方案由于受到基坑形狀、地理位置和工期因素的影響，采用圓環(huán)架支撐和角撐及對(duì)撐相聯(lián)合的支撐體系。實(shí)踐證明此方案是成功的，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

大型圓環(huán)支撐體系與滿堂支撐體系比較，大大降低了工程造價(jià)，并且形成寬敞的挖土空間?；邮┕げ捎昧⒚娣謱臃执?、平面分段對(duì)稱、限時(shí)開(kāi)挖的原則是必要和正確的選擇。保留中心島土方，增加了被動(dòng)區(qū)土體的穩(wěn)定，有利于下道支撐形成，充分地利用了軟土的時(shí)空效應(yīng)。

施工過(guò)程中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和信息的及時(shí)反饋是預(yù)防工程事故、判斷工程進(jìn)展是否順利的有效手段。由于工期緊迫，在施工過(guò)程中西區(qū)角撐與對(duì)撐圍護(hù)區(qū)域進(jìn)行了分塊開(kāi)口式的開(kāi)挖實(shí)踐，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為下一步施工的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了支撐的分塊施工與拆除，保證了支撐自成系統(tǒng)及受力平衡。

參考文獻(xiàn)

[1]建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JTJ120-99）[S].

[2]余志成，施文華．深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工．中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000．

[3]黃武，李勛暉．基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力與抗力研究[J]．山西建筑，2007，（5）．