深基坑開挖支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)選探析

朱家峰 中國(guó)水電第十一工程局 472000

王新然 河南省巖土工程公司 471023

前言

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛，城市建設(shè)快速發(fā)展，建筑趨向高層化，地基基礎(chǔ)深度化，深基坑工程應(yīng)運(yùn)而生，且它常處于建筑物、道路橋梁、地下管線、地鐵隧道或人防工程的密集區(qū)，雖屬臨時(shí)性工程，但其技術(shù)復(fù)雜性卻遠(yuǎn)甚于永久性的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或上部結(jié)構(gòu)，稍有閃失，不僅危及基坑本身安全，而且會(huì)殃及臨近的建構(gòu)筑物、道路橋梁及其他地下設(shè)施，造成不可估量的損失和惡劣的社會(huì)影響。

一、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)能確保證基坑工程的安全可靠，保證基坑鄰近地面建筑物、地下管線的安全，保證坑內(nèi)工程樁的安全。在此前提下，力求經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)省造價(jià)，便于主體結(jié)構(gòu)施工，施工工藝應(yīng)簡(jiǎn)便可行，工期適合短平快。

支護(hù)結(jié)構(gòu)的種類很多，常見的主要有：深層攪拌水泥土擋墻，鋼板樁，鉆孔灌注樁擋墻，土釘墻，逆作拱墻及地下連續(xù)墻等。

二、實(shí)例一

1、工程概況

本工程基坑圍護(hù)位于上海市盧灣區(qū)R醫(yī)院內(nèi)，北靠科研實(shí)驗(yàn)樓、鍋爐房，南近干部病房樓，西鄰行政辦公樓及六號(hào)病房樓，東靠城市主干道。新建建筑為三幢大樓：20層住院中心樓、6層保障中心樓、4層食堂樓及三層地下室?；娱_挖最深約為17.2m。

2、工程地質(zhì)條件：

地層自上而下為：①層填土；②層褐黃色粉質(zhì)粘土；③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；④層灰色淤泥質(zhì)粘土；⑤層灰色粉土。場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)暗浜，場(chǎng)地土類型屬于軟弱場(chǎng)地土，場(chǎng)地地勢(shì)基本平坦，無滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。地下水位埋深一般為0.5～1.5m。

3、基坑圍護(hù)

基坑支護(hù)選用“兩墻合一”地下連續(xù)墻作為圍護(hù)墻體并在外側(cè)輔以排樁。根據(jù)周邊環(huán)境不同的保護(hù)要求及基坑內(nèi)分區(qū)域開挖深度, 地下連續(xù)墻采用了 A、B、C種不同的槽段形式: A型槽段墻厚800 mm、長(zhǎng)50 m, 用于鄰近干部病房樓的基坑?xùn)|南側(cè)圍護(hù)墻體;B型槽段墻厚800mm、長(zhǎng)25 m, 用于基坑?xùn)|側(cè)城市主干道區(qū)域圍護(hù)墻; C型槽段墻厚600 mm、長(zhǎng)19.5 m, 用于基坑西、北側(cè)的地下車庫(kù)區(qū)域圍護(hù)墻體。

支撐系統(tǒng)采用相互正交的十字對(duì)撐布置形式, 并通過設(shè)計(jì)水泥土攪拌樁及高壓旋噴樁加固措施。水平支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件采用臨時(shí)鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁組成的立柱樁（立柱插入鉆孔灌注樁中）。立柱樁結(jié)合主體工程樁樁位布置, 盡量利用工程樁作為立柱樁,無法利用工程樁的位置增打樁徑為φ 800mm的鉆孔灌注樁作為立柱樁。鋼格構(gòu)立柱在穿越底板的范圍內(nèi)設(shè)置止水片。

此設(shè)計(jì)滿足建設(shè)方的要求，做到了“優(yōu)質(zhì)、高效、安全、低耗、文明”地完成本項(xiàng)目。

三、實(shí)例二

1、工程地理位置

本工程位于上海市S醫(yī)院現(xiàn)址內(nèi)，南側(cè)為一期已建外科病房醫(yī)技綜合樓，北側(cè)為一期已建動(dòng)力輔助樓，西側(cè)為家屬樓，東側(cè)為地鐵主線。

2、工程地質(zhì)情況

施工區(qū)域內(nèi)地層自上而下為：①填土，②粉質(zhì)粘土，③粘質(zhì)粉土，④淤泥質(zhì)粘土，⑤1粉質(zhì)粘土，⑤2砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土，⑤3粉質(zhì)粘土，⑥粉質(zhì)粘土，⑦1砂質(zhì)粉土，⑦2粉砂，⑧1-1粘土，⑧1-2粉質(zhì)粘土，⑧2粉砂與粉質(zhì)粘土互層，⑧3粉質(zhì)粘土夾粉砂，⑨1粉細(xì)砂，⑨2含礫中粗砂，⑩粉質(zhì)粘土（未鉆穿）。

3、基坑圍護(hù)

基坑支護(hù)局部選用“兩墻合一”地下連續(xù)墻作為圍護(hù)墻體并在外側(cè)輔以排樁, 墻厚800mm、長(zhǎng)200 m, 用于鄰近軌道交通線的基坑?xùn)|側(cè)圍護(hù)墻體；其余三面采用排樁作為圍護(hù)墻體（輔以壓密注漿止水）并在內(nèi)側(cè)加打水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁等加固措施。為減少基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響, 對(duì)坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)土體進(jìn)行三軸水泥土攪拌樁加固。

支撐采用十字對(duì)撐形式布置, 并通過設(shè)計(jì)水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁等加固措施。水平支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件采用臨時(shí)鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁組成的立柱樁（臨時(shí)鋼立柱部分插入鉆孔灌注樁中連接）。立柱樁結(jié)合主體工程樁樁位布置, 盡量利用工程樁作為立柱樁, 無法利用工程樁的位置增打樁徑為φ800mm的鉆孔灌注樁作為立柱樁。

4、治水

采用深井管井降水+重點(diǎn)坡段水泥攪拌樁帷幕側(cè)壁止水并輔以壓密注漿處理。鋼格構(gòu)立柱在穿越底板的范圍內(nèi)設(shè)置止水片。

實(shí)例一、實(shí)例二所論工程地層相近，周圍環(huán)境相差不多，就設(shè)計(jì)而言實(shí)例二的設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)適用。

四、實(shí)例三

1、工程概況及周邊環(huán)境

工程位于河南省G市內(nèi)，該項(xiàng)目深基坑工程深5～9.2m，周邊環(huán)境較為復(fù)雜：⑴ 基坑北側(cè)為益民街緊臨基坑，動(dòng)荷載較大；距基坑上部開挖邊線僅5m左右的距離。⑵ 基坑南側(cè)為隴海路，較為開闊，但動(dòng)荷載亦較大；⑶ 基坑西側(cè)距基坑3m遠(yuǎn)處為七層商住樓，地基深部處理方式及處理深度未知；⑷ 基坑?xùn)|側(cè)緊鄰?fù)┠韭?，上部?dòng)荷載大。

2、工程地質(zhì)情況

施工區(qū)域內(nèi)地層自上而下為：①雜填土，②粉質(zhì)粘土，③粘土，④粉質(zhì)粘土。

3、基坑圍護(hù)

根據(jù)基坑的規(guī)模、深度、地質(zhì)水文條件、周邊環(huán)境條件和有關(guān)技術(shù)規(guī)定，基坑支護(hù)采用噴錨（土釘支護(hù)）結(jié)構(gòu)。土釘錨桿設(shè)置水平安放角15°`15°左右，采用梅花布置，鋼筋網(wǎng)采用方格網(wǎng)，規(guī)格為φ6.5＠250×250，噴射混凝土為C20細(xì)石砼，厚度80mm，水泥采用32.5水泥，水泥：砂：石為1:2:2，噴射砼內(nèi)粗骨料最大料徑不宜超過15mm，土釘錨桿為Φ16、Φ18螺紋鋼筋，掛網(wǎng)土釘為1Φ12螺紋鋼筋。

由于地區(qū)地質(zhì)條件差異，本設(shè)計(jì)根據(jù)自身特點(diǎn)比前兩實(shí)例中的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)。

五、實(shí)例四

1、工程概況

本工程位于鄭州市Y學(xué)校院內(nèi)，主樓開挖深度H1=13.57-1≈12.6 m，裙樓及地下車庫(kù)開挖深度H2=6.7-1=5.7m?；?xùn)|側(cè)為花園路，距離約4.3m（局部約1.3m）；北側(cè)約29.5m處為五層住宅樓及花園大酒店；南側(cè)約13m處為七層家屬樓；西側(cè)為學(xué)校多層住宅和圖書館，裙樓基坑距圖書館7.4m，主樓基坑距圖書館僅為4m。

2、工程地質(zhì)情況

場(chǎng)地屬黃河沖積平原，地勢(shì)平坦。地下水分為：①潛水：埋藏在19.5m以上，主要含水層在2m-17m范圍內(nèi)的粉土、粉質(zhì)粘土層中，該土層為弱透水層，綜合滲透系數(shù)可取0.5m/d。②承壓水：埋藏在32m以上，主要含水層在19.5m-32m的粉細(xì)砂層中，該砂層透水性強(qiáng)，具有承壓性，綜合滲透系數(shù)可取5m/d。弱泥炭質(zhì)土是兩層的隔水層。

3、基坑圍護(hù)

綜合地質(zhì)、水文條件，基坑規(guī)模、深度以及周邊環(huán)境，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，本工程選擇噴錨網(wǎng)支護(hù)止水技術(shù)+重點(diǎn)坡段樁錨支護(hù)、攪拌樁止水帷幕+管井降水技術(shù)相結(jié)合的深基坑綜合支護(hù)治水：⑴南北側(cè)：采用噴錨網(wǎng)支護(hù)止水；⑵西側(cè)緊鄰圖書館處：地下水位高、開挖范圍內(nèi)主要為敏感性高、易流動(dòng)、易液化的粉土層，普通錨桿施工會(huì)造成水土流失，引起地面沉降，危及樓房安全，支護(hù)采用一次性自進(jìn)式錨桿并設(shè)置一道止水帷幕。裙樓邊坡采用一次性錨管+掛網(wǎng)噴射砼+攪拌樁止水帷幕（深14m）。主樓邊坡采用樁錨支護(hù)+攪拌樁止水帷幕（深14m）。施工兩排長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力一次性錨管，避免錨桿施工中的涌水、涌沙現(xiàn)象。⑶東側(cè)：用一次性錨管+掛網(wǎng)噴射砼支護(hù)止水，局部離圍墻較近段在開挖、支護(hù)及降水施工前先施工一排斜向注漿微型鋼管樁對(duì)圍墻和路邊管網(wǎng)實(shí)施注漿軟托換，同時(shí)形成一道注漿防滲帷幕，以減小后續(xù)支護(hù)施工對(duì)其的擾動(dòng)。⑷在基坑南側(cè)及與圖書館間設(shè)置回灌井，若發(fā)現(xiàn)建筑物發(fā)生不利沉降立即啟用，保持建筑物下水體的原有狀態(tài)，控制降水引起的不利影響。

本方案根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，綜合運(yùn)用各種技術(shù)優(yōu)勢(shì)解決了一系列難題并降低了工程造價(jià)。

六、結(jié)語

如何采取一種在經(jīng)濟(jì)技術(shù)上都合理的支護(hù)類型，必須充分考慮場(chǎng)地下水和土層條件、周圍環(huán)境要求、具體開挖深度、工程重要性、工程造價(jià)和施工條件、當(dāng)?shù)氐某Ｓ檬┕すに囋O(shè)備以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件以及工程要求并因地制宜地選擇。

[1] 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ 120-99）及規(guī)程應(yīng)手冊(cè)

[2] 建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范（YB 9258-97）

[3] 建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-94）