高層建筑基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之探索

楊 林 周志健 杜 亮 張春曉

1. 天津科技大學(xué) 天津 300457；2. 中國建設(shè)第八工程局天津分公司 天津 300451；3. 天津市勘察院 天津 300191

1 工程概況

天津科技大學(xué)教師公寓工程項(xiàng)目占地面積54 989 m2，包括5棟24層住宅樓、4棟22層住宅樓、4棟17層住宅樓，采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，該工程均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，地下車庫樁徑600 mm，樁長27.0 m。1#～9#樓樁徑700 mm，樁長45.0 m。10#～13#樓樁徑600 mm，樁長27.0 m。住宅樓及地下車庫建筑±0.00 m相對于大沽標(biāo)高4.95 m。住宅樓坑底建筑標(biāo)高為-7.25 m，基坑深度6.25 m，地下車庫坑底建筑標(biāo)高為-6.90 m，基坑深度5.90 m。

2 工程地質(zhì)與水文條件

該場地埋深30.00 m深度范圍內(nèi)，地基土按土層結(jié)構(gòu)自上而下劃分為素填土、黏土、淤泥質(zhì)黏土、粉土、粉質(zhì)黏土等。結(jié)合勘察地質(zhì)資料綜合分析，對本工程有影響的地下水為第四系孔隙型潛水。本次勘察期間測得場地地下潛水水位如下：靜止水位埋深0.80～1.60 m，相當(dāng)于絕對高程2.99～2.32 m。潛水主要由大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)形式排泄，水位隨季節(jié)有所變化。一般年變幅為0.50～1.00 m。

3 基坑支護(hù)方案

3.1 基坑擋土方案

由于該場地屬于鹽堿地，地下水位埋深較淺，淤泥豐富，給基坑支護(hù)設(shè)計(jì)增加了難度，且軟土地層厚度較大，設(shè)計(jì)方案能否滿足要求成為設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)考慮的問題。根據(jù)基坑開挖范圍內(nèi)土質(zhì)、地下水及周邊建筑物分布等特點(diǎn)，本基坑設(shè)計(jì)在北側(cè)及南側(cè)局部較開闊場地采用兩級放坡+抗滑樁的支護(hù)形式；東西兩側(cè)及南側(cè)局部采用雙排鉆孔灌注樁的支護(hù)形式；南側(cè)主樓邊角處采用單排鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐的支護(hù)形式；西側(cè)幼兒園處采用退蹬卸荷+單排鉆孔灌注樁的支護(hù)形式。基坑支護(hù)平面見圖1[1,2]。

圖1 基坑支護(hù)平面及水平位移觀測點(diǎn)布設(shè)示意

3.1.1 1-1剖面

東西兩側(cè)及南側(cè)局部采用雙排鉆孔灌注樁的支護(hù)形式?；娱_挖深度為5.9 m、6.25 m，計(jì)算時按6.25 m考慮，灌注樁樁徑為600 mm，樁長為11.5 m，樁間距為1 500 mm，前后排距為2 800 mm；樁頂設(shè)冠梁，前后排樁設(shè)連梁，冠梁截面為800 mm×600 mm，連梁截面為600 mm×600 mm。

通過計(jì)算，雙排樁的前后排樁在各工況下的最大樁（墻）位移均為47.90 mm。

3.1.2 2-2剖面

南側(cè)主樓邊角處采用單排鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐的支護(hù)形式（圖2）?；娱_挖深度為6.25 m，采用φ600 mm@900 mm灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樁長為10.5 m，樁頂建筑標(biāo)高為-3.10 m。計(jì)算時考慮地面超載10 kPa。

圖2 單排灌注樁

3.2 基坑止水方案

整個場地全封閉止水，采用φ700 mm@900 mm的雙軸水泥攪拌樁進(jìn)行止水，組內(nèi)咬合200 mm，組與組之間咬合300 mm，有效樁長11 m。該工程⑥b、⑥d層均為粉土層，層底埋深為13.6 m，為保證止水效果，止水帷幕需截?cái)嘣?層粉土，故攪拌樁樁頂位于埋深2.1 m處，樁端位于埋深13.1 m處，有效樁長為11.0 m。

根據(jù)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》（YB 9258—1997）規(guī)定，驗(yàn)算滲流穩(wěn)定性（圖3）γ=1.41＞1.1，滿足規(guī)范要求[3,4]。

圖3 穩(wěn)定性計(jì)算示意

4 基坑水平位移變形情況分析

4.1 基坑北側(cè)

基坑各觀測點(diǎn)變形狀況如圖4所示。其中，基坑北側(cè)共布設(shè)16個點(diǎn)（點(diǎn)號為1#～16#），總體來看基坑向內(nèi)側(cè)位移。向基坑方向最大位移量為17 mm（10#點(diǎn)），最小位移量為4 mm（4#點(diǎn)）；平均位移量為10.2 mm（向基坑內(nèi)方向）。

為了描述基坑的變形過程，以位移量最大的點(diǎn)（10#點(diǎn)）為例繪制時間-水平位移曲線（圖5）。從圖中看出，基坑處于開挖過程時，10#點(diǎn)累計(jì)水平位移量凈增5 mm，開挖結(jié)束后在基坑內(nèi)施工過程中累計(jì)水平位移量凈增5 mm。

4.2 基坑南側(cè)

基坑南側(cè)共布設(shè)22個點(diǎn)（點(diǎn)號為從28#～49#），總體來看基坑向內(nèi)側(cè)位移（圖5）。向基坑方向最大位移量為17 mm（34#點(diǎn)），最小位移量為1 mm（45#點(diǎn)）；平均位移量為8.7 mm（向基坑方向）。

4.3 水平位移觀測結(jié)論

通過對天津科技大學(xué)教師公寓基坑項(xiàng)目工程基坑支護(hù)體系基坑水平位移的監(jiān)測，一共觀測了48次，到2013年4月24日觀測結(jié)束為止，基坑水平位移趨于平穩(wěn)。從各次觀測成果總體來看，基坑在開挖期間的水平位移較小，小于水平位移警戒值，表明基坑是安全的。

圖4 基坑各點(diǎn)水平位移累計(jì)曲線示意

圖5 基坑北面10#點(diǎn)的水平位移曲線示意

5 結(jié)語

通過天津科技大學(xué)教師公寓基坑支護(hù)工程實(shí)例，我們認(rèn)識到基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)工作。在本基坑設(shè)計(jì)中采用了不同組合式基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案，充分發(fā)揮各種支護(hù)方式安全與高效的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本工程在基坑開挖過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，本次基坑支護(hù)方案取得了比較理想的效果，該方案的成功實(shí)踐，為將來的鹽堿地區(qū)軟土地層基坑支護(hù)提供了有利的依據(jù)[5,6]。