蕪湖市某深基坑支護(hù)工程實(shí)例分析

王李曼++傅菊根

摘要：以蕪湖外經(jīng)廣場(chǎng)地下車(chē)庫(kù)深基坑支護(hù)工程為例，結(jié)合工程所在區(qū)域的地質(zhì)條件、場(chǎng)地情況和周邊環(huán)境，重點(diǎn)分析說(shuō)明了保護(hù)穿越場(chǎng)地的箱涵、臨近基坑的保留建筑及高壓入地檢查井所采用的特殊設(shè)計(jì)方案：對(duì)錨支護(hù)結(jié)構(gòu)、雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)等樁錨支護(hù)體系中的特殊結(jié)構(gòu)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示基坑開(kāi)挖對(duì)所保護(hù)建構(gòu)筑物的影響微小，表明該工程設(shè)計(jì)方案合理，技術(shù)措施有效，可為蕪湖地區(qū)同類(lèi)工程提供參考。

關(guān)鍵詞：深基坑；支護(hù)設(shè)計(jì)；樁錨體系；鉆孔灌注樁；止水帷幕

中圖分類(lèi)號(hào)：TU433文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-1098（2015）01-0039-06

近年來(lái)，隨著城市發(fā)展腳步的加快，人們對(duì)土地的利用率不斷提高。高層乃至超高層建筑鱗次櫛比，各種市政道路管線(xiàn)縱橫交錯(cuò)，同時(shí)城市地下空間的開(kāi)發(fā)也隨之逐步向更深處發(fā)展。然而，深基坑開(kāi)挖過(guò)程中難免會(huì)遇到周邊場(chǎng)地狹窄，場(chǎng)區(qū)環(huán)境復(fù)雜等工程難題。由此可見(jiàn)，在越來(lái)越復(fù)雜的城市環(huán)境中，深基坑支護(hù)技術(shù)正面臨新的挑戰(zhàn)。

樁錨支護(hù)是將護(hù)坡樁與土層錨桿相結(jié)合的一種支護(hù)方法，它是在巖石錨桿理論研究比較成熟的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種擋土結(jié)構(gòu)，安全經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)使它廣泛應(yīng)用于邊坡和深基坑支護(hù)工程中[1]。蕪湖市地處長(zhǎng)江南岸，位于長(zhǎng)江與青弋江的交匯處，境內(nèi)整體地勢(shì)呈東南高、西北低之勢(shì)，雖屬長(zhǎng)江沖擊平原地形，但由于受地貌單元的控制，其地質(zhì)條件比較復(fù)雜[2]。在蕪湖地區(qū)，樁錨支護(hù)體系已發(fā)展得較為成熟。本文以蕪湖市外經(jīng)廣場(chǎng)地下車(chē)庫(kù)的深基坑支護(hù)工程為例，探討了較復(fù)雜場(chǎng)地條件下，針對(duì)不同支護(hù)面，樁錨體系的具體應(yīng)用情況。

1工程概述

11工程概況

安徽外經(jīng)建設(shè)有限公司擬在蕪湖市利民路與弋江中路交口西北側(cè)興建億萬(wàn)多商業(yè)街工程。主樓地上20層，裙房4層，地下室2層，建筑總高度約80 m，框架結(jié)構(gòu)?！?00相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高945 m， 場(chǎng)地平均相對(duì)標(biāo)高在00～-10 m左右，基坑開(kāi)挖深度以地面至外墻下筏板底高差為準(zhǔn)， 即計(jì)算基坑開(kāi)挖深度為895～905 m。主樓及裙房局部為鉆孔樁筏板基礎(chǔ)， 裙房大部為抗浮錨桿筏板基礎(chǔ)。 基坑以場(chǎng)近西側(cè)一市政箱涵為界分為商業(yè)A和商業(yè)B二車(chē)庫(kù)， 外圍方形狀不規(guī)則， 商業(yè)A基坑圍護(hù)周長(zhǎng)約為290 m， 商業(yè)B基坑圍護(hù)周長(zhǎng)約為6366 m。

場(chǎng)地及環(huán)境概況：中部穿越場(chǎng)地的排水箱涵，此箱涵亦為商業(yè)A和商業(yè)B兩個(gè)地下室的分界線(xiàn)；西側(cè)紅線(xiàn)外為居民小區(qū)場(chǎng)地；北側(cè)為二幢現(xiàn)有保留商業(yè)建筑（樁基礎(chǔ)）；東側(cè)整體上距用地紅線(xiàn)的距離較小，紅線(xiàn)外20 m左右為弋江中路高架，紅線(xiàn)內(nèi)外有數(shù)個(gè)高壓入地檢查井，場(chǎng)地環(huán)境整體較為復(fù)雜（見(jiàn)圖1）。

12工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

由于該基坑深度較大，場(chǎng)地環(huán)境較復(fù)雜， 因此在施工前進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘察。 通過(guò)對(duì)本工程

巖土工程勘察報(bào)告分析，得到該場(chǎng)地土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)（見(jiàn)表1）。

圖1基坑總平面圖

表1土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

層厚/m重度/（kN·m-3）粘聚力C/kPa內(nèi)摩擦角Ф/（°）巖土狀態(tài)

①雜填土080～610188/150軟塑

②1粉質(zhì)粘土050～27019525090軟塑～可塑

②2粘土（粉質(zhì)粘土）030～180195400100可塑

③粘土160～820199693112硬塑

④粘土與粉質(zhì)粘土互層740～1740197599107硬可塑～硬塑

⑤粉質(zhì)粘土混卵礫石320～820///硬塑

⑥強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖090～310///密實(shí)主要為長(zhǎng)石

⑦中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖未揭穿///致密堅(jiān)硬

擬建場(chǎng)地上部填土分布不勻，②1層、②2層局部分布，工程性質(zhì)一般；③層粘土分布稍有起伏，工程性質(zhì)良好，④層粘土與粉質(zhì)粘土互層均勻性一般。故整體判定地基土均勻性一般。

根據(jù)本次鉆探揭露， 擬建場(chǎng)地①層雜填土中、 ②1層粉質(zhì)粘土和②2層粘土（粉質(zhì)粘土）表部埋藏有上層滯水， 一般無(wú)穩(wěn)定的自由水面， 主要受大氣降水和地表水滲入補(bǔ)給，地下水位埋深07～19 m；⑤層中埋藏有少量層間水，與青弋江聯(lián)系密切；⑥層及以下埋藏有少量裂隙水，水量一般。根據(jù)環(huán)境水文地質(zhì)條件分析，地下水及土對(duì)混凝土及混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

2基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

21工程分析

1） 場(chǎng)地地質(zhì)條件除上部回填土部位較差外，下部土質(zhì)為硬質(zhì)粘土，土質(zhì)條件較好。

2） 擬建場(chǎng)地①層雜填土埋藏有上層滯水型地下水，由大氣降水和地表水滲入補(bǔ)給，地下水位埋深07～19 m，因而在開(kāi)挖前無(wú)需降水，對(duì)于局部上層滯水可采取明溝排水及坡面引流的方法將其疏干。

3） 圍護(hù)體系選用鉆孔灌注樁。原因在于鉆孔灌注樁施工工藝比較成熟，作為圍護(hù)樁其圍護(hù)剛度略低于地下連續(xù)墻、強(qiáng)于SMW工法，但其造價(jià)要比地下連續(xù)墻低得多。另外由于施工場(chǎng)地大、有利于鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中的泥漿處理，可大大減少污染[3]。場(chǎng)地第二層各亞層土，粉性較嚴(yán)重。廣泛分布在基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)，故需要采取可靠的止水帷幕措施。如果處理不當(dāng)，基坑開(kāi)挖時(shí)極易產(chǎn)生塌方、流砂等現(xiàn)象，故設(shè)計(jì)考慮在鉆孔灌注樁外側(cè)采用雙軸水泥土攪拌樁作為止水帷幕，同時(shí)可增加圍護(hù)體的整體擋土效果。

4） 本基坑外部環(huán)境較復(fù)雜，周邊場(chǎng)地較狹窄?；谶@種情況，要首選能夠有效控制支護(hù)結(jié)構(gòu)和坑外土體變形的支護(hù)方式。樁錨支護(hù)體系的優(yōu)點(diǎn)是支護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系共同組成一空間結(jié)構(gòu)體系，來(lái)承擔(dān)坑外側(cè)土壓力與地面超載作用，排樁將各自獨(dú)立的支護(hù)樁通過(guò)樁頂冠梁連結(jié)成一個(gè)整體，二者再與支撐構(gòu)成一個(gè)空間受力體系，使各構(gòu)件的受力更合理[4]。因此，整體采用樁錨支護(hù)體系，再針對(duì)保護(hù)排水箱涵、北側(cè)自建保留建筑和東側(cè)市政道路做出具體的設(shè)計(jì)方案endprint

22關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)方案

221中部穿越場(chǎng)地的排水箱涵

此處箱涵亦為商業(yè)A和商業(yè)B兩個(gè)地下室分界線(xiàn)。根據(jù)建設(shè)單位規(guī)劃，本剖面商業(yè)B先行施工，故設(shè)計(jì)安排如下：

1）先施工N1并鎖定；2）商業(yè)B地下室施工至地面

后，首先在商業(yè)B支護(hù)樁及墻間填充灰土（夯實(shí)）至箱涵頂，填土面鋪100 mm厚C10防水混凝土，然后再進(jìn)行商業(yè)A的開(kāi)挖及N2預(yù)應(yīng)力錨桿的施工。

箱涵左側(cè)24 m處為AB段鉆孔樁，右側(cè)34 m處為CD段鉆孔樁。鉆孔樁參數(shù)：Φ800間距1 600；樁身混凝土C30；樁身長(zhǎng)L=1150 m；主筋為16根Φ18的HRB335，均勻通長(zhǎng)布筋；樁頂預(yù)留筋長(zhǎng)度660 mm；加強(qiáng)筋為Φ16的HRB335間距2 000；箍筋為Φ8的HPB235間距200；保護(hù)層厚度50 mm；樁底端位于土質(zhì)較好的④土層。第一道錨桿，對(duì)錨錨桿N1，位于樁頂標(biāo)高向下156 m處，由兩根Φ18的HRB335構(gòu)成，L=106 m，開(kāi)孔孔徑150 mm，對(duì)鎖，雙向施加預(yù)應(yīng)力80 kN；第二道錨桿，預(yù)應(yīng)力錨桿N2，位于N1標(biāo)高向下2 m處，由兩根Φ18的HRB335構(gòu)成，L=15 m，其中自由段長(zhǎng)6 m，施加預(yù)應(yīng)力90 kN。為了加強(qiáng)對(duì)CD段及商業(yè)B地下室外墻的支撐作用， 在標(biāo)高-706 m處設(shè)1：06的土坡， 并用鋼管N3（L=4500 mm； Φ=48 mm； 間距1 600 mm）作為錨管護(hù)坡。冠梁與撐梁設(shè)計(jì)及樁錨設(shè)計(jì)分別如圖2～圖3所示。

圖2冠梁、撐梁斷面設(shè)計(jì)圖（mm）

圖31-1剖面支護(hù)設(shè)計(jì)圖（mm）

經(jīng)驗(yàn)算，基坑的整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2066>11；抗傾覆安全系數(shù)Ks=4276>12?？孤∑鸢踩禂?shù)：由太沙基公式得Ks=2856≥115；由普朗德?tīng)柟降肒s=2521≥11。各項(xiàng)均滿(mǎn)足規(guī)范[5]要求。

22.2與基坑北側(cè)邊線(xiàn)相鄰的二幢現(xiàn)有保留商業(yè)建筑

該側(cè)基坑邊緣距原有建筑基礎(chǔ)樁較近，且此處設(shè)有行車(chē)通道。為了確?；娱_(kāi)挖以及車(chē)輛行駛不會(huì)引起原有建筑基礎(chǔ)的過(guò)大位移，除樁頂以上采用大坡率放坡措施外，對(duì)回填土進(jìn)行壓密注漿加固，以增強(qiáng)土體力學(xué)性能，降低主動(dòng)土壓力。深基坑雙排樁支護(hù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，與其它支護(hù)結(jié)構(gòu)體系相比較，雙排樁支護(hù)形式具有良好的側(cè)向剛度，可有效限制支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形[6]。因此車(chē)道北側(cè)采用雙排樁進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)。

樁頂以上1∶1坡比放坡，并用Φ48間距1 500的錨管進(jìn)行土坡加固。樁錨體系中，預(yù)應(yīng)力錨桿N1位于樁頂標(biāo)高下1 m處，三道錨桿縱向間距為2 m，水平間距為16 m，鉆孔孔徑均為300，均由兩根Φ22的HRB335構(gòu)成，長(zhǎng)度均為145 m。其中N1自由段長(zhǎng)為6 m，N2、N3自由段長(zhǎng)為5 m，從上到下分別施加預(yù)應(yīng)力80 kN、100 kN、100 kN。雙排鉆孔樁，樁間距2 m，樁長(zhǎng)112 m。樁錨設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖42-2剖面支護(hù)設(shè)計(jì)圖（mm）

經(jīng)驗(yàn)算，基坑的整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2201>11； 抗傾覆安全系數(shù)Ks=3693≥12；隆起量：δ=74 mm；抗隆起安全系數(shù)：由太沙基公式得Ks=3037≥115；由普朗德?tīng)柟降肒s=2688≥11。各項(xiàng)均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

223東側(cè)紅線(xiàn)內(nèi)外的數(shù)個(gè)高壓入地檢查井

該側(cè)支護(hù)難點(diǎn)為以下兩點(diǎn)：①該側(cè)支護(hù)線(xiàn)長(zhǎng)達(dá)220 m；②距離用地紅線(xiàn)距離較小，紅線(xiàn)外20 m左右為弋江中路高架，紅線(xiàn)內(nèi)外側(cè)分布有1萬(wàn)伏高壓電纜檢查井及管溝。二者對(duì)支護(hù)變形能力要求高。為增強(qiáng)本剖面支護(hù)抗變形能力，采取以下措施綜合應(yīng)對(duì)：①抬高支護(hù)樁樁頂標(biāo)高；②沿支護(hù)樁外側(cè)一定距離增加雙排樁，以加大支護(hù)體的剛度。

預(yù)應(yīng)力錨桿同入地高壓電纜垂直安全作業(yè)距離不小于1 m。在右側(cè)樁樁頂標(biāo)高向下12 m處設(shè)第一道錨桿。三道錨桿縱向間距均為18 m，水平間距均為16 m，分別施加預(yù)應(yīng)力120 kN、110 kN、100 kN。N1由兩根Φ22的HRB335構(gòu)成，N2、N3均由兩根Φ18的HRB335構(gòu)成。左側(cè)樁長(zhǎng)134 m，右側(cè)樁長(zhǎng)124 m。樁錨設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖53-3剖面支護(hù)設(shè)計(jì)圖（mm）

經(jīng)驗(yàn)算基坑的整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2326>11；抗傾覆安全系數(shù)Ks=4930≥12；各項(xiàng)均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

本工程基坑支護(hù)分為A、B兩個(gè)區(qū)域。擬采用如下的施工順序：在平面上先開(kāi)挖B區(qū)、B區(qū)回填后再開(kāi)挖A區(qū)。A區(qū)開(kāi)挖的土方不外運(yùn)，將此部分土方回填至B處地下室（A、B兩個(gè)區(qū)域的鉆孔灌注樁和冠梁可同時(shí)施工）；在立面上先施工超前支護(hù)的深層攪拌樁止水帷幕和壓密注漿、次施工冠梁以上部分的土釘墻、再施工鉆孔灌注樁及冠梁、最后施工預(yù)應(yīng)力錨桿；基坑開(kāi)挖完畢后，應(yīng)迅速進(jìn)行土方回填，并且做好支護(hù)樁與地下室結(jié)構(gòu)之間的土方夯實(shí)工作，同時(shí)應(yīng)重視該階段的土體深層位移監(jiān)測(cè)，避免土體產(chǎn)生過(guò)量位移。

通過(guò)對(duì)各剖面圍護(hù)樁在不同工況下側(cè)向位移的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析篩選，繪制出了各剖面圍護(hù)樁的典型側(cè)向位移圖。位移情況如圖6所示。

（a）1-1剖面?zhèn)认颍╞）2-2剖面?zhèn)认颍╟）3-3剖面?zhèn)认?/p>

1-工況1：設(shè)第一道支撐 2-工況2：設(shè)第二道支撐 3-工況3：設(shè)第三道支撐 4-工況4：澆筑底板

圖6側(cè)向位移圖

從圖6a可以看出，由于對(duì)錨錨桿N1雙向施加預(yù)應(yīng)力，對(duì)樁頂起到了加固作用，所以樁頂位移出現(xiàn)較小的正值，基底有微小位移，工況1至工況2位移穩(wěn)步微量增加，工況3在基底附近出現(xiàn)了較大位移， 可能原因有兩個(gè)： ①預(yù)應(yīng)力錨桿距坑底距離較大， 對(duì)基坑壁的支撐作用到坑底時(shí)已較弱； ②遇到軟弱土層。針對(duì)這一情況，施工時(shí)在坑底位置處設(shè)坡比1∶06高約35 m的土臺(tái)，進(jìn)行了加固。endprint

從圖6b與圖6c可以看出，各工況的位移趨勢(shì)基本一致，時(shí)空效應(yīng)明顯。從工況1至工況3，圍護(hù)樁側(cè)向變形隨基坑開(kāi)挖深度的增大而逐步增大。從工況4開(kāi)始，由于底板的澆筑基本完成，各道錨桿與圍護(hù)樁已形成整體，開(kāi)始發(fā)揮作用，工況3至工況4的側(cè)向位移已趨于穩(wěn)定。

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總分析，坡頂水平位移最大值為103 mm，樁頂水平位移最大值為25 mm，各剖面的水平位移情況均在可控制范圍內(nèi)。地面及基底豎向位移均在10 mm以?xún)?nèi)，基坑整體變形較小。施工期間，周邊建構(gòu)筑物的不均勻沉降較小，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，也未出現(xiàn)明顯裂縫，基坑開(kāi)挖并未影響到周邊建構(gòu)筑物的正常使用。

4結(jié)語(yǔ)

深基坑開(kāi)挖過(guò)程中，基坑側(cè)壁土體位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形、地下水位變化等與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、基坑開(kāi)挖施工過(guò)程密切相關(guān)。

1） 鉆孔灌注樁結(jié)合雙軸水泥土攪拌樁形成的圍護(hù)體系，側(cè)向剛度大，對(duì)基坑壁的側(cè)向位移起到了一定的控制作用，較好的保護(hù)了周邊環(huán)境，且安全經(jīng)濟(jì)便于施工。

2） 大坡率放坡與錨管護(hù)坡形成的土釘墻體系與對(duì)錨樁錨體系、雙排樁樁錨體系等支護(hù)體系有效結(jié)合，結(jié)構(gòu)受力合理，支護(hù)效果顯著。對(duì)錨的設(shè)計(jì)，同時(shí)控制了商業(yè)A和商業(yè)B兩處地下室外墻的側(cè)向位移，較好地保護(hù)了穿越場(chǎng)地的箱涵；雙排樁強(qiáng)化支護(hù)與壓密注漿加固回填土相結(jié)合的設(shè)計(jì)對(duì)坑邊保留建筑的保護(hù)取得了很好的效果；抬高樁頂標(biāo)高同時(shí)增加雙排樁的設(shè)計(jì)，有效解決了支護(hù)線(xiàn)長(zhǎng)、抗變形能力弱的問(wèn)題，對(duì)沿高架的高壓入地檢查井起到了較好的保護(hù)作用。該工程為蕪湖地區(qū)同類(lèi)工程積累了經(jīng)驗(yàn)，具有一定的參考價(jià)值。

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（責(zé)任編輯：何學(xué)華，吳曉紅）endprint