昆明軟土區(qū)域某深基坑工程設計實例分析

嚴穩(wěn)平，李青煒，鄧學燈，劉艷麗

（1.中冶集團武漢勘察研究院有限公司，武漢 430080；2.天津市地質(zhì)工程勘察院，天津 300191）

0 引言

昆明市城西南屬古滇池范圍，地質(zhì)時期沉積了深厚的湖沼相松軟沉積物，其中普遍存在著一層或幾層淤泥、淤泥質(zhì)黏土及草炭地層等有機質(zhì)土，與全國主要區(qū)域軟土相比，物理力學性質(zhì)差，孔隙比大，含水量高，有機質(zhì)含量高。在昆明滇池軟土區(qū)域，由于地層的軟弱復雜，基坑開挖往往會產(chǎn)生較大的變形，嚴重影響基坑周邊建構筑物、市政管線等的安全運行，因此是一項風險性極大的工程。在昆明軟土區(qū)域深基坑工程中，采取何種支護方案即能確?；拥姆€(wěn)定性、合理控制基坑變形、減小深基坑開挖對周圍環(huán)境的影響又能壓縮建設方投資，已經(jīng)成為昆明軟土區(qū)域深基坑工程設計和施工的重難點問題。

本文通過某深基坑支護設計實例分析，揭示了在昆明軟土區(qū)域進行深基坑支護設計的特點及難點，并提出了設計、施工防止措施，驗證了樁錨支護設計方案的支護效果。

1 設計基坑的基本情況

1.1 工程概況

本工程擬建場地位于昆明市昌源中路西側，昌源花園北側，場地為拆遷場地?；訓|側為昌源中路及西邊小河，道路邊線距基坑開挖底邊線約為25m，西邊小河為一條排洪渠道，雨期水量較大，距基坑開挖底邊線約為14m；污水管線距基坑開挖底邊線約為13m；煤氣管線距基坑開挖底邊線約為14m；加油站公用房及油罐區(qū)距基坑開挖底邊線約為14.2m；基坑南側為昌源花園住宅小區(qū)，房屋為7層磚混結構，為預制樁基礎，房屋基礎距基坑開挖底邊線約為19m；基坑西側北部有一層磚砌倉庫，淺基礎，距基坑開挖底邊線7.8m；本基坑普遍開挖深度約10.5m。

1.2 地質(zhì)概況

根據(jù)地質(zhì)勘察報告，擬建場地地層自上而下依次為：①1雜填土，主要由建筑垃圾，少量碎石及黏性土組成，稍濕，結構松散～稍密；①2素填土，以黏性土為主，夾少量碎石，稍濕，結構松散～稍密；③1粉質(zhì)黏土，灰褐～褐黃色，濕，可塑狀態(tài)，稍有光澤，干強度中等，韌性中等，無搖震反應，局部夾薄層黏土及少量碎石；④1有機質(zhì)土，深灰～灰黑色，濕，軟塑狀態(tài)，局部為流塑狀，稍有光澤，韌性高，干強度高，有干縮現(xiàn)象，局部夾有少量礫石及薄層粉土；④2粉質(zhì)黏土，灰～藍灰色，濕，可塑狀態(tài)，局部硬塑，夾有少量礫石及薄層粉土；④3黏土，灰黑～灰色，濕，可塑狀態(tài)，局部夾有少量礫石及薄層粉土；④4粉土，褐灰～藍灰色，濕，中密狀態(tài)，局部含礫石，礫石含量約10%～15%，粒徑一般10～20mm，礫石成分主要為砂巖，多為亞圓形，粉質(zhì)黏土、粉砂充填；④5泥炭質(zhì)黏土，深灰～灰黑色，濕，可塑狀態(tài)，局部為軟塑狀，局部夾有少量礫石及薄層粉土。各土層參數(shù)見表1。場地內(nèi)的地下水為上層滯水。上層滯水賦存于第四系人工填土層中，受大氣降水、及農(nóng)田灌溉生產(chǎn)用水的滲漏補給，無統(tǒng)一自由水面，水量小。

表1 土層參數(shù)

2 支護方案設計

由于基坑周邊環(huán)境條件限制，特別是基坑周邊加油站和地面下2m深度內(nèi)埋設的煤氣管、污水管線影響，基坑開挖前不能預先施工一排相互搭接的水泥攪拌樁進行防滲止水，排樁＋內(nèi)支撐、雙排樁、排樁＋豎向斜撐支護方案均因場地條件、造價、工期等因素被業(yè)主方排除，最終確定排樁＋錨索為主要支護形式。

2.1 支護結構設計

基坑頂部放坡，基坑北側采用二級放坡＋土釘＋噴射混凝土支護；東側、西側、南側采用φ800＠1200鉆孔樁排樁擋土＋預應力錨索＋樁間設φ500單管旋噴樁作為止水帷幕的支護形式，南側局部靠近昌源花園小區(qū)采用φ800＠1200雙排鉆孔樁擋土＋預應力錨索＋樁間設φ500單管旋噴樁作為止水帷幕的支護形式。

圖1 典型剖面圖

2.2 基坑止水系統(tǒng)設計

本工程場地在基坑開挖深度范圍內(nèi)及坑底相當深度范圍內(nèi)均為不透水層，故不需進行專門降水設計，只需進行簡單的排水即可。根據(jù)場地的水文地質(zhì)條件，本次支護設計采用排水溝＋集水井系統(tǒng)進行排水。為避免地表水及地下水對土體產(chǎn)生影響，在坡腳設置一圈排水溝，坡頂根據(jù)現(xiàn)場實際情況設置。排水溝尺寸：500mm×500mm×500mm（頂寬×底寬×高），坡腳排水溝匯集邊坡排出的水，坡頂排水溝攔截坡頂雨水，并用于接受坑底抽水。坡頂排水溝以明溝形式排泄，基坑頂四周排水溝范圍以內(nèi)采用掛網(wǎng)噴砼以防地表水滲入。基坑底部及頂部每隔25～30m設置一個集水井以匯集坑頂坑底排水溝排出的地表水和地下水。排入市政管道的集水井前設應做五級消力沉砂池。

2.3 基坑監(jiān)測設計

由于地下工程有許多不可抗拒和難以預測的因素，可能使圍護結構失穩(wěn)，甚至造成基坑坍塌。通過監(jiān)測，可以及時掌握基坑變形、圍護結構受力狀況及相關因素，掌握基坑開挖對周邊環(huán)境影響程度，對施工控制和指導施工起重要的作用。綜合考慮基坑支護方案、擬建場地的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境條件等，本工程施工期間布置的主要監(jiān)測項目包括：

a.支護結構：包括支護樁、錨索、冠梁等；

b.基坑底部及周邊土體：主要是指基坑開挖影響范圍內(nèi)的基坑內(nèi)、外土體；

c.周邊建筑：主要至基坑開挖影響范圍內(nèi)的建筑物和構筑物；

d.周邊道路：主要至基坑開挖影響范圍內(nèi)的城市道路；

e.周邊管線：包括供水管道、排污管道、通訊、電纜及煤氣管道等。

2.4 基坑支護施工效果分析評價

通過位移和沉降監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)在樁錨支護結構施工完工后，沒有位移和沉降繼續(xù)發(fā)展的趨勢，基坑趨于穩(wěn)定。未發(fā)現(xiàn)坡體位移和變形形成的張性裂縫，基坑坡面上經(jīng)多次搜查，也未發(fā)現(xiàn)裂縫。坡腳處，未見土體隆起，未見裂縫。整體從表面上未見坡體滑移跡象，說明該基坑已進入穩(wěn)定狀態(tài)。

（1）周邊住宅樓變形控制

在昌源花園1棟四周設置8個監(jiān)測點，最大沉降為19.5mm，最小沉降為6.6m；在昌源花園2棟四周設置6個監(jiān)測點，最大沉降為8.5mm，最小沉降為1mm；在美麗新世界31棟四周設置12個監(jiān)測點，最大沉降為5.3mm，最小沉降為0.3mm。各樓房主體結構均未出現(xiàn)裂縫或明顯傾斜。昌源花園1棟距基坑邊較近，所受影響比較大，但從沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，均在控制范圍之內(nèi)，解決了周邊住宅樓的變形問題。

圖2 昌源花園1棟沉降監(jiān)測曲線

圖3 美麗新世界31棟沉降監(jiān)測曲線

（2）加油站公用房及油罐區(qū)域地面變形問題

在加油站公用房及油罐區(qū)地面沿基坑邊布置5個監(jiān)測點，Y－4監(jiān)測點施工過程中被破壞。最大沉降發(fā)生在Y－3監(jiān)測點，最大沉降為60.6mm；Y－1、Y－2監(jiān)測點最大沉降比較接近，最大沉降在11mm以內(nèi)。Y－3監(jiān)測點位于基坑的陽角處，為受力不利點，所受影響比較大。雖然油罐區(qū)域地面沉降比較大，但并未影響加油站的正常使用，加油站公用房及油罐區(qū)變形問題得到了有效控制。

（3）西邊小河河堤變形問題

沿河堤布置6個監(jiān)測點，最大水平位移發(fā)生在HSC5監(jiān)測點，為40.9mm，其余各監(jiān)測點位移均在35mm以內(nèi)，河堤水平位移得到了有效控制。

3 結語

圖4 加油站公用房及油罐沉降監(jiān)測曲線

圖5 西邊小河河堤沉降監(jiān)測曲線

圖6 西邊小河河堤水平位移監(jiān)測曲線

本文結合昆明某軟土深基坑工程的特點，雖然樁錨支護體系在其他軟土地區(qū)應用控制變形效果不甚理想，但經(jīng)過筆者多年來在昆明多個基坑工程設計的技術積累對各種支護方案進行比較，本工程最終選擇了排樁＋錨索支護方案。該基坑通過樁錨支護措施加固，經(jīng)過幾個月的基坑監(jiān)測和后期運營，基坑已達到穩(wěn)定狀態(tài)，對于錨索不能超過紅線區(qū)域可以采用可回收錨索工藝解決，驗證了昆明軟土區(qū)域深基坑工程采用樁錨支護方案是最經(jīng)濟適用的支護方案，為以后昆明軟土區(qū)域類似深基坑工程提供了參考依據(jù)。

［1］劉國彬，王衛(wèi)東編著.基坑工程手冊（第二版）［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］王晨，孫正鵬.某深基坑支護設計方案的選型分析［J］.科技信息，2011（20）：311－312.

［3］蔡曉英.軟土基坑支護設計方案比選［J］.廣東土木與建筑，2003（12）：24－26.