軟土地區(qū)復(fù)雜環(huán)境下深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

邵晨晨

摘要：上海地區(qū)的快速發(fā)展，基坑規(guī)模越來越大，開挖深度越來越深，且城區(qū)建筑密集，使得在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)過程中考慮的因素更多。本文以上海某復(fù)雜深基坑工程為背景，介紹其基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案，解決基坑降承壓水和開挖過程中對(duì)周邊建筑沉降控制的難題。通過工程監(jiān)測(cè)表明，基坑施工過程中周邊建筑物沉降變形滿足其保護(hù)要求。本工程取得的經(jīng)驗(yàn)對(duì)類似工程具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜環(huán)境；深基坑支護(hù)；軟土地層

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674—3024（2016）05—119—02

1工程概況

1.1基坑規(guī)模

擬建場(chǎng)地位于上海市普陀區(qū)真北路與金鼎路交匯口。設(shè)兩層地下室，基坑呈不規(guī)則多邊形，開挖深度為10.8m，面積近2萬平方米，支護(hù)周長約660m。

1.2周邊環(huán)境

該基坑工程場(chǎng)地東臨中環(huán)線銅川路出口下匝道；北側(cè)緊鄰真光新村小區(qū)一期，居民樓為6層磚混結(jié)構(gòu)，樓面采用預(yù)制板，為天然地基，結(jié)構(gòu)年代較為久遠(yuǎn)，居民樓離基坑開挖邊線最近處僅為9.5m；西側(cè)為真光新村二期居民樓，為6/7層磚混結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)；南側(cè)為2層輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，其外墻距離基坑最近處為4.4m。若不能合理進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)，基坑開挖過程中必將對(duì)周邊建筑物產(chǎn)生較大影響，因此科學(xué)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為本工程的關(guān)鍵。

2工程水文地質(zhì)條件

2.1工程地質(zhì)

基坑開挖主要中涉及第①層填土、第②層粉質(zhì)粘土、第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、第③_夾層砂質(zhì)粉土及第④層淤泥質(zhì)粘土；圍護(hù)結(jié)構(gòu)還涉及第⑤；層粘土、第⑤_2-1層砂質(zhì)粘土及第⑤_2-2層砂質(zhì)粘土。土層參數(shù)見表1。

2.2水文地質(zhì)

本場(chǎng)地淺部土層中地下水屬潛水類型，大氣降水為主要補(bǔ)給來源，水位隨季節(jié)變化。本次勘察期間測(cè)得的鉆孔靜止水位0.50～1.30m，水位標(biāo)高在2.76～3.17m之間。

場(chǎng)地第⑤2-1、⑤2-2層為微承壓含水層，第⑦層及第⑨層為承壓含水層，且微承壓水層與承壓水層相通。據(jù)上海地區(qū)的承壓水觀測(cè)資料，深部承壓水的水位，一般均低于潛水水位，年呈周期性變化，埋深3.0m～11.0m。

3基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1方案選型

3.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)

本工程基坑開挖深度10.8m，根據(jù)上海及長三角地區(qū)已實(shí)施的大量基坑工程的成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，類似基坑工程一般采用板式圍護(hù)體系板式圍護(hù)體一般可供選擇的有：地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁結(jié)合止水帷幕和SMW工法墻。

地下連續(xù)墻具有抗側(cè)剛度大、可有效控制基坑變形保護(hù)周邊環(huán)境，以及施工工藝成熟等諸多優(yōu)勢(shì)，近年來在周邊環(huán)境保護(hù)要求高以及基坑開挖深度較深的基坑工程中得到了大量的應(yīng)用。

灌注樁排樁結(jié)合隔水帷幕作為一種成熟的工法，其施工工藝簡單、質(zhì)量易控制，施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境影響小，應(yīng)用廣泛且積累了大量的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)。適用于順作法基坑工程。其隔水帷幕可根據(jù)工程的土層情況、周邊環(huán)境特點(diǎn)、基坑開挖深度以及經(jīng)濟(jì)性等要求的綜合因素選用合適的工藝，一般選用三軸攪拌樁或高壓旋噴樁。

SMW工法樁將受力結(jié)構(gòu)與隔水帷幕合一，圍護(hù)體占用空間??；圍護(hù)體施工對(duì)周圍環(huán)境影響小，墻體防滲性能好；施工過程無需回收處理泥漿，且型鋼可回收，環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟(jì)性好；

SMW工法樁施工便捷，但剛度較小，無法有效控制圍護(hù)變形，而本工程周邊環(huán)境保護(hù)要求高，因此不適用于本工程。地下連續(xù)墻剛度大，符合周邊環(huán)境保護(hù)的要求，但本工程需要降承壓水，且止水帷幕無法隔斷層壓水層。為減少降承壓水對(duì)周邊環(huán)境的影響，須根據(jù)降水要求增加地下連續(xù)墻在承壓水層中的懸掛長度，若采用地下連續(xù)墻工程造價(jià)極高。因此，綜合考慮本工程的挖深、工程地質(zhì)、周邊環(huán)境保護(hù)要求及工程經(jīng)濟(jì)性，采用鉆孔灌注樁結(jié)合止水帷幕。

3.1.2支撐類型

由于上海地區(qū)地下室退界較小，且對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)超出用地紅線有嚴(yán)格限制，因此樁錨結(jié)構(gòu)在上海地區(qū)應(yīng)用極少，故方案中不作考慮。

鋼筋混凝土內(nèi)支撐具有剛度大、變形小、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)通過在第一道支撐設(shè)置施工棧橋可以解決施工場(chǎng)地狹小的問題。

3.2支護(hù)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程特點(diǎn)，基坑開挖過程中有承壓水突涌的風(fēng)險(xiǎn)，在基坑開挖前須對(duì)承壓水層進(jìn)行降水。而坑外承壓水水位變動(dòng)過大，土體重新固結(jié)，極易引起周邊建筑物沉降。

因此，本工程中若要降低基坑施工過程中對(duì)周邊建筑的影響，須控制兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：其一，圍護(hù)樁變形引起的建筑物沉降；其二，基坑將承壓水引起的建筑物沉降。

針對(duì)基坑北側(cè)和南側(cè)環(huán)境保護(hù)要求最高，采用Φ1000@1200鉆孔灌注樁，插入比1：1.2?？紤]天然地基對(duì)變形較為敏感，在基坑圍護(hù)樁與天然地基的居民樓之間采用一排0600@1000鉆孔灌注樁作為隔離樁，且坑內(nèi)采用雙軸攪拌樁作裙邊加固，加固范圍為坑底以上8.5m，坑底以下4.0m，加固寬度為5.2m。其余側(cè)采用Φ900@1100鉆孔灌注樁，插入比1：1.1。止水帷幕采用Φ850三軸攪拌樁插入坑底17.2m（如圖2）。在環(huán)境保護(hù)要求較高側(cè)，設(shè)置回灌井，在坑內(nèi)進(jìn)行降承壓水的同時(shí)，坑外對(duì)承壓水層進(jìn)行回灌，確?？油獬袎核环€(wěn)定。

采用兩道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐，第一道支撐從場(chǎng)地標(biāo)高落低1.2m，第二道支撐較第一道支撐落低5.5m。支撐采用“對(duì)撐+角撐+邊桁架”的平面布置形式（如圖3）。

4基坑工程監(jiān)測(cè)

4.1圍護(hù)測(cè)斜

隨著開挖深度的增加，圍護(hù)變形的速率也明顯增加，在基坑開挖至坑底后到地下室底板澆筑完成前圍護(hù)變形速率達(dá)到峰值。隨著底板強(qiáng)度的增加，圍護(hù)變形趨于穩(wěn)定。最大變形出現(xiàn)在第二道支撐與底板之間。以CX2為例，3m和9m處圍護(hù)變形累計(jì)曲線如圖4。

4.2地表沉降

基坑周邊土體隨著基坑開挖，產(chǎn)生沉降變形，最大沉降出現(xiàn)在距離基坑開挖邊線0.5H～0.7H（H為基坑開挖深度）處。地表最大累計(jì)沉降為-19.6mm，設(shè)置隔離樁處地表沉降累計(jì)-14.3ram。以DM5-1和DM6-1（設(shè)置隔離樁）為例，累計(jì)沉降曲線見圖5。

4.3周邊建筑物沉降

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，基坑南側(cè)輕鋼廠房靠基坑端沉降8.6mm，遠(yuǎn)離基坑端沉降4.7mm，傾斜率0.065%；基坑北側(cè)天然地基居民樓靠基坑端沉降4.4mm，遠(yuǎn)離基坑端沉降2.1mm，傾斜率0.026%。變形均滿足結(jié)構(gòu)的安全要求。

5結(jié)論

本文以上海某復(fù)雜環(huán)境深基坑工程為例，討論了復(fù)雜環(huán)境下的深基坑支護(hù)問題，并對(duì)基坑施工過程中監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，可以得到以下結(jié)論：

（1）采用灌注樁+三軸攪拌樁+隔離樁+鋼筋混凝土內(nèi)支撐的設(shè)計(jì)方案，可以有效控制圍護(hù)樁的水平變形。隔離樁的設(shè)置對(duì)降低臨近建筑物的沉降變形效果顯著。

（2）坑內(nèi)降承壓水的同時(shí)，坑外對(duì)承壓水層進(jìn)行回灌，可以有效控制坑外承壓水水位降低。

（3）本基坑的成功為軟土地區(qū)復(fù)雜環(huán)境下深基坑的設(shè)計(jì)提供了參考。