多種圍護體系在深基坑工程中的結(jié)合應(yīng)用

徐擁建，周順昌，梅俊杰，張雁鵬

XU Yongjian ，ZHOU Shunchang ，MEI Junjie，ZHANG Yanpeng

(浙江省建工集團有限責(zé)任公司，浙江 杭州310012)

1 工程概況

杭州濱江創(chuàng)業(yè)智慧軟件生產(chǎn)基地工程位于濱江區(qū)，東至杭高新工業(yè)【2007】5 -2 號地塊，南至規(guī)劃支路，工程三面為空地，一面為市政道路。

工程建筑高度73.1 m，總建筑面積29600 m2(地下8950 m2，地上20650 m2);地下2 層，裙樓2層，辦公樓16 層;本工程為框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁。

基坑長70.7 m，寬65.8 m，開挖深度9.8 m，局部深坑，③-⑤/?-?軸為電梯井，長15. 5 m，寬9.66 m，深度為14.4 m。本工程場地東、西、北側(cè)均為空地(目前為莊稼和雜草)，南面為春波路(現(xiàn)作為施工便道使用)?；幽蟼?cè)距春波路約11 m，東、西、北距用地紅線分別為9、9、11.5 m，根據(jù)基坑圍護方案，?-?軸以北的東、西、北三側(cè)均有放坡空間，三級放坡處于用地紅線之外。本工程南側(cè)春波路有通信管、燃氣管、污水管和雨水管等管線，距離基坑邊約11.5 m，埋深1.1～2.4 m，在基坑施工中要做好保護。總平面見圖1。

圖1 工程總平面圖

項目東面為南北向的錢塘江支流，距基坑約為150 m，勘探范圍內(nèi)地下水類型主要可分為孔隙潛水及孔隙承壓水。上部孔隙潛水動態(tài)變幅在1. 0～2.0 m。實測潛水水位埋深在2.00～2.50 m，含水層對基礎(chǔ)工程非常密切，主要涉及基坑工程的設(shè)計和施工(基坑圍護、開挖、降水和抗浮設(shè)計)。

根據(jù)勘探揭露地基土的巖性、成因年代、埋藏分布特征、物理力學(xué)性質(zhì)、綜合原位測試資料等，分成5 個工程地質(zhì)層，細分為11 個地質(zhì)亞層。地質(zhì)情況剖面圖見圖2。

圖2 水文地質(zhì)圖

2 基坑圍護方案介紹

本工程基坑圍護采用SMW 工法樁+一道鋼筋混凝土內(nèi)支撐與放坡開挖+噴錨支護結(jié)合的復(fù)合型支護方式，基坑降水采用坑內(nèi)坑外深井降水及明溝排水結(jié)合的方式。

本工程基坑圍護形式采用復(fù)合型支護方案:?-?軸以南采用SMW 工法樁結(jié)合一道混凝土內(nèi)支撐，?-?軸以北采用放坡結(jié)合坡面噴錨施工工藝，主樓電梯井局部深坑采用水泥攪拌樁重力式擋墻形式。

SMW 工法樁采用850 mm 直徑三軸水泥攪拌樁，全面套打，內(nèi)插H700 ×300 ×13 ×24 型鋼，坑中坑(電梯井位置)采用三軸水泥攪拌樁連續(xù)施工，搭接100 mm。

圍護平面圖見圖3。

圖3 圍護平面布置圖

基坑內(nèi)采用自流深井降水，基坑深井布置間距約16 m，濾管有效深度15 m，鉆孔深度16.80 m。坑外深井布置間距12 m，濾管有效深度15 m，鉆孔深度16.80 m。地表采用明溝排水，在基坑周邊地面處設(shè)置貫通地面的800 mm ×600 mm 排水溝，并在沿排水溝隔30 m 設(shè)置800 mm×800 mm×1000 mm集水井。

3 基坑施工方案

3.1 本工程基坑施工工序

基坑深井降水→場地平整→測量放線→圍護樁施工→基坑?軸以南土方挖至壓頂梁底及支撐梁底100mm 標(biāo)高→壓頂梁及支撐梁的施工→逐層進行下方土方開挖直至坑底;?軸以北按照設(shè)計放坡開挖直至坑底，分層開挖，先撐后挖。

土方開挖至坑底進行地下室底板施工，逐層往上施工，待地下2 層結(jié)構(gòu)及換撐施工完成后，對支撐梁進行鑿除和清理工作。整個地下結(jié)構(gòu)結(jié)頂，混凝土強度達到設(shè)計要求后，進行土方回填施工。

3.2 基坑開挖方案選擇

總體施工思路為分區(qū)分塊分層開挖，大區(qū)塊再根據(jù)后澆帶進行小區(qū)塊開挖，先撐后挖，發(fā)揮基坑開挖的時空效應(yīng)。前期通過BIM 技術(shù)進行方案的比選和模擬，確定施工方案。

方案一:現(xiàn)場出土口設(shè)置在項目南側(cè)正中，挖土方向從北向南，此方案的優(yōu)點是占用項目紅線外場地較少，缺點是南側(cè)SMW 工法樁和支撐施工滯后，工期無法滿足，中間對稱位置留土施工，需要轉(zhuǎn)換留土位置，影響支撐施工工期和支撐質(zhì)量。見圖4。

圖4 方案一施工效果圖

方案二:現(xiàn)場出土口留置在項目西側(cè)，從西側(cè)空地出土。此方案能夠從南側(cè)首先開始挖土，進行支撐施工，保證關(guān)鍵線路工期，支撐可以一次施工完成，并不會在支撐上行車，保證支撐的質(zhì)量，確保基坑安全。見圖5。

圖5 方案二施工效果圖

通過兩個方案的比選，最終采用了方案二，整個基坑施工過程，見圖6。

圖6 施工過程圖

具體施工過程如下:南側(cè)土方開挖→北側(cè)土方開挖，邊坡支護，南側(cè)支撐施工→土方完成，底板結(jié)構(gòu)施工。現(xiàn)場實際施工照片見圖7。

圖7 實際施工照片

3.3 基坑施工問題

(1)工期緊，在未充分降水的情況下便開始土方開挖施工，由于降水時間不足，本工程距離錢塘江及錢塘江支流均較近，地下孔隙水埋深很淺，只有2.00～2.50 m，承壓水埋深也在地下室基礎(chǔ)埋深之上，土體的含水量很大，造成開挖困難。

(2)本工程地處江南，雨水較多，土方開挖階段連續(xù)降雨，造成?軸以北放坡的三面匯水面積大，給降水施工造成很大的壓力。

(3)工程南側(cè)近鄰市政道路和已有建筑，地下管線復(fù)雜，對周邊建筑、道路、地下管線的保護是本工程基坑施工的重點。

3.4 采取的措施

(1)SMW 工法樁止水帷幕+水平支撐。本工程由于地下水位較高(2.0～2.5 m)，且南側(cè)為市政道路和在建工地，對本工程基坑南面造成了較大的側(cè)壓力，所以圍護設(shè)計選擇在?軸線以南設(shè)置深度為29.8 m 的SMW 工法樁作為止水帷幕并設(shè)置一道鋼筋混凝土的水平支撐對周圍進行支護。從而截斷了基坑?-?軸以南的水利聯(lián)系，只要降水時間足夠，即可保證土方的干燥，為基坑的結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造良好的條件。

(2)增加自流井?dāng)?shù)量。與甲方、監(jiān)理及圍護設(shè)計單位說明情況后，經(jīng)協(xié)商，三方均同意在原來的41 口自流深井的基礎(chǔ)上再增設(shè)29 口，以保證降水順利進行。增設(shè)自流井的位置包括坑內(nèi)、三級放坡的坡面及坑外。

(3)加強基坑監(jiān)測。深基坑的理論研究和工程實踐告訴我們，理論、經(jīng)驗和監(jiān)測相結(jié)合是指導(dǎo)深基坑工程的設(shè)計和施工的正確途徑。通過基坑監(jiān)測提供的動態(tài)信息反饋來指導(dǎo)施工，了解基坑的設(shè)計強度，及時掌握施工對地下土層、南側(cè)市政地下管線、南側(cè)建筑的影響程度，及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)報險情的發(fā)生及險情的發(fā)展情況，及時采取安全補救措施，防患于未然。

4 基坑監(jiān)測成果

對于復(fù)雜深基坑，往往難從以往的經(jīng)驗中得到借鑒，也難以從理論上找到定量分析、預(yù)測的方法，這就必定要依賴于施工過程中的現(xiàn)場監(jiān)測。本工程基坑監(jiān)測平面布置圖見圖8。

本工程根據(jù)設(shè)計要求的報警值為:深層土體水平位移監(jiān)測，圍護體水平位移報警值沿南側(cè)春波路一側(cè)35 mm;其余為50 mm;連續(xù)3 d 水平位移增加值達到3 mm/d;地下水位應(yīng)控制在開挖面以下0.5 m左右，地下水位穩(wěn)定后，日變化幅度不得超過500 mm;支撐軸力達到4500 kN;立柱沉降連續(xù)3 d超過3 mm，或者累計達到20 mm;地表沉降累計35 mm，位移速率連續(xù)3 d 超過3 mm/d。

本工程從2014年12月15日開始監(jiān)測，至2015年5月20日基坑回填土完成，累計監(jiān)測99 期，基坑累計位移最大位移位于基坑南側(cè)，最大值為21.73 mm;地下水位控制在開挖面以下0.5 m，水位穩(wěn)定;支撐軸力維持在3749 kN;立柱沉降累計沉降2.23 mm，每天沉降在0.05 mm 以內(nèi);地表沉降累計4.51 mm，每天沉降在0.1 mm 以內(nèi)，具體監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖9。

5 結(jié) 語

通過監(jiān)測成果可見，創(chuàng)業(yè)智慧醫(yī)療軟件生產(chǎn)基地工程基坑穩(wěn)定，圍護結(jié)構(gòu)形式可靠，結(jié)合BIM 技術(shù)的應(yīng)用，對基坑開挖的方向和順序進行了比選和優(yōu)化，基坑于2014年12月31日開挖，2015年1月18日土方開挖完成，2015年4月24日回填土完成，整個基坑施工較為順利，為地上結(jié)構(gòu)施工打下了良好的基礎(chǔ)。

SMW 工法樁與噴錨相結(jié)合的圍護形式，有效降低了圍護成本，縮短了深基坑施工工期。此圍護形式的施工技術(shù)經(jīng)驗可供日后相似工程參考。

圖8 基坑監(jiān)測平面布置圖

圖9 基坑監(jiān)測成果