慶春路商貿(mào)大廈地下室基坑支護(hù)

鄧高萍（廣東重工建設(shè)監(jiān)理有限公司）

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慶春路商貿(mào)大廈地下室基坑支護(hù)

鄧高萍
（廣東重工建設(shè)監(jiān)理有限公司）

【摘要】本工程主要從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，綜合考慮深基坑支護(hù)方案，根據(jù)周邊建筑物環(huán)境及地質(zhì)情況來合理布置鉆孔樁、高壓旋噴樁以及多層井點降水，并對基坑位移、地下水位進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，從而取得較好的支護(hù)效果并在位于市中心的基坑施工提出相應(yīng)的安全控制措施。

【關(guān)鍵詞】深基坑；鉆孔樁；高壓旋噴樁；井點降水

1　工程概況

本工程位于慶春路與皮市巷交叉南側(cè)，占地面積6公頃，總建筑面積27000.0m2，地下室2層，地上14層，總高50.0m，系框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

本工程建筑按結(jié)構(gòu)分為A、B、C三區(qū)組成。其中A、B二區(qū)為第一期工程，C區(qū)為第二期工程。圖紙軸線編號自西由東編號，基坑平面布置呈不規(guī)則形見圖1。

圖1　

地下室底板厚度1m，承臺底標(biāo)高-9.70m，厚1.80m，底板塊石墊層標(biāo)高-10.0m，電梯井局部最深處標(biāo)高-10.40m，外墻板厚0.60m。室外地坪±0.00m，部分挖土最深為10.40m，大部分挖土深為9.70m。其開挖條件為：

地下室外墻北距慶春路臨街商鋪僅5.0m，東面軸線距6層民宅為6m，圍護(hù)樁離建筑物為4m，兩邊緊靠臨時道路。

場內(nèi)無電纜、電線和煤氣、上下水道穿越。地質(zhì)情況見表1。

表1　地質(zhì)情況

2　圍護(hù)方案的確定

本工程地處市區(qū)主要干道邊，周邊建筑物距離較近，根據(jù)業(yè)主要求，工期要求也十分嚴(yán)格，故合理地采取圍護(hù)形式是加快工期保證安全和降低圍護(hù)造價的關(guān)鍵，根據(jù)有關(guān)專家和建設(shè)單位的建議，擬采用以下三種方案供在制定方案時選擇：

⑴內(nèi)撐外錨圍護(hù)方案

根據(jù)實際地形狀態(tài)，基坑內(nèi)采用鋼筋混凝土桁架或大直徑鋼管進(jìn)行內(nèi)支撐，并在可能拉錨的區(qū)段進(jìn)行拉錨。

由于采用拉錨受周邊環(huán)境影響，僅能在慶春路一側(cè)和東南側(cè)，可進(jìn)行拉錨地段所占比例很少，故無法采用。若采用內(nèi)撐方案，由于挖土將近10m，液壓挖土機(jī)有效挖土深度只能在6.0m左右，若考慮成角度挖土，深度僅到5.4m，內(nèi)撐桁架只能設(shè)置在-5.7m處，但由此帶來工期較長和必須解決挖土機(jī)穿越支撐桿件加固技術(shù)及挖土機(jī)進(jìn)入基坑二次路基問題，感到工期及費用壓力較大。

⑵采用懸臂式支護(hù)方案

采用懸臂樁形，雖然解決了上述難度，但作為挖土深度將近10m，剛度要求較大，插入深度也較大，是否經(jīng)濟(jì)也存在一定問題。

⑶根據(jù)實際地形狀態(tài)，分別采用鏈?zhǔn)?、角撐及雙排梅花形樁墻，原則為懸臂自立式樁墻。

①靠東側(cè)宿舍一側(cè)采用φ1000mm鉆孔樁，由于長度約30m，在轉(zhuǎn)角處加設(shè)剛性混凝土支撐，并在樁墻后面進(jìn)行壓密注漿，加固主動區(qū)土體；

②在緊靠慶春路一側(cè)采用密型φ1000mm鉆孔樁，并每隔2m設(shè)φ1000mm鉆孔樁進(jìn)行加固；

③在南側(cè)離居民住宅僅10m，故按φ800mm雙排梅花形排樁；

④西側(cè)進(jìn)行高壓旋噴樁止水，形成止水帷幕；

⑤基坑內(nèi)設(shè)二級井點，進(jìn)行基坑內(nèi)地下水位下降，確保施工質(zhì)量和創(chuàng)造施工便利。在南側(cè)圍護(hù)樁外設(shè)井點對基坑外水位降水，減少樁墻壓力。

最終經(jīng)有關(guān)專家、業(yè)主及有關(guān)單位四次論證，確定方案三為最終方案。詳見地下圍護(hù)方案圖（圖2）。

3　圍護(hù)樁墻的荷載、參數(shù)及內(nèi)力計算

3.1荷載

⑴地面荷載：在實際施工中，圍護(hù)外的建筑材料堆放及卸土后3.0m高度的地面仍需搭施工腳手架，為安全考慮，取地面荷載q=20kN/m2。

⑵水壓力：圍護(hù)樁外的井點由于挖土深度較深，井點排水后仍有一部分水壓力對圍護(hù)樁產(chǎn)生影響。

3.2設(shè)計參數(shù)

由地質(zhì)資料及挖土深度可得以下參數(shù)：

3.3計算簡圖和計算公式選用

⑴采用古典庫侖──朗肯土力學(xué)計算公式。

⑵采用德國H.BIUM彈性嵌固懸臂樁計算公式。

3.4計算簡圖（圖3）

圖中：

q——地面荷載；

Ei——土壓力水壓力；

Ep——被動土壓力；

H——挖土深度；

μ——反彎點深度。

3.5計算結(jié)果

⑴懸臂樁入土深度為11.0m。

⑶配筋采用GBJ10-89第4.1.19條規(guī)定計算。

3.6樁頂位移計算

圖2　商貿(mào)大廈一期地下室圍護(hù)平面圖

圖3　

該圍護(hù)樁屬彈性嵌固懸臂梁，在土壓力下，樁身繞樁腳下入土一定距離的反彎點（零點）轉(zhuǎn)動，零點處樁身無位移，現(xiàn)近似按樁零點處剛性嵌固計算，地下水位按暴雨時，排泄遲緩，水位達(dá)地表考慮。

樁頂位移公式采用：

式中：

f——樁頂水平位移量；

q1——水壓力；

q2——土壓力；

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Lv——樁有效彎位長度；

Bd——樁墻抗彎剛度。

4　降水與排水措施和土方開挖

基坑外布置五套微輕型井點，每套50m，采用6m長井點管，井點管的濾水管上口設(shè)在-7.0m處。

基坑內(nèi)布置五套1級輕型井點，采用6m長井點管，井點管的濾水管上口設(shè)在-1.2m處。

坑內(nèi)布置4～6只集水井，用鋼筋做成籠狀，落深于底標(biāo)高1.5m，用水泵抽出地面水。

地下室土方量為35000m3，采用反鏟式挖掘機(jī)挖土為主，人工修整為輔，挖土采用分三層開挖，第一層土挖至-3.0m，進(jìn)行圍護(hù)壓頂梁及鋼角架施工，并設(shè)置圍護(hù)樁外的井點管，井點工作5d后，進(jìn)行第二層土方挖至-7.0m，設(shè)置坑內(nèi)井點管，在井點降水3夜晝后，再進(jìn)行第三層挖土至設(shè)計標(biāo)高。

5　施工過程中的技術(shù)處理

在地下室土方開挖的實際過程中，由于地質(zhì)情況的復(fù)雜，在施工中遇到了一些問題并進(jìn)行了技術(shù)處理。在土方進(jìn)行第二層開挖，挖至-6.0m左右時，基坑側(cè)壁出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，使挖土無法進(jìn)行，主要原因是梅花樁之間的高壓旋噴樁成型較差，出現(xiàn)縮頸、偏位，空隙，止水效果減弱，因此，經(jīng)研究采取了以下措施：

⑴增加基坑內(nèi)的井點管，原單排井點管改為雙排，增加降水量加深井點管深度與降低真空泵高度，用以增大水力坡度和充分發(fā)揮真空泵的真空度。

⑵樁與樁的空隙，鑿開圍護(hù)樁的鋼筋，并采用φ10鋼筋進(jìn)行焊接，立模后用快速混凝土澆搗形成板墻。

⑶對東面五層住宅，在圍護(hù)樁外靠近住宅基礎(chǔ)用高壓水泥進(jìn)行二次注漿，防止降水過量造成住宅出現(xiàn)不均勻沉降。

⑷對梅花樁間下陷的土層采用草包土回填至地面。

6　樁體位移對四周建筑物的影響及圍護(hù)效果

為了確保基坑施工安全及周圍建筑物及道路安全，對圍護(hù)樁位移、地下水位觀測及建筑物進(jìn)行監(jiān)測。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移測斜管共布置8根，水位管4根，基坑南北邊較長，各布置有3根測斜管，其東西周邊各布置一根測斜管，后在開挖過程中，東面出現(xiàn)嚴(yán)重的流砂現(xiàn)象，導(dǎo)致測斜管撓度過大，測頭不能順利下行，在原有測斜管附近另打了一根測斜管，測斜管有效深度為24m左右。

基坑外圍水位由埋設(shè)于壓頂梁內(nèi)4根水位管進(jìn)行測試，有效深度10m，其中東西面也因流砂原因而另設(shè)過一根水位管。3-2號為另設(shè)，8號施工時被破壞。

基坑測點布置圖見圖4。水位測試結(jié)果見表2。

圖4　

表2　水位測試結(jié)果

由上述圖表分析可知：

⑴本基坑開挖深度深，面積大，施工期間又經(jīng)常下雨，但各測點處最大位移均未超過6.0cm，圍護(hù)設(shè)計是成功的。

⑵所有土體位移方向都朝向坑內(nèi)，在開挖階段隨著時間的推移，位移也逐漸增加，開挖完結(jié)后，隨著墊層和底板的澆筑，基坑的變形基本穩(wěn)定，土體甚至有回彈。

⑶1號、2號、3號、4號、5號、6號測斜管處位移基本上是樁頂最大，呈現(xiàn)出一種懸臂結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，3-2號、7號測斜管由于埋設(shè)于加角撐短邊中，其位移曲線并不表現(xiàn)頂部最大，而是類同于簡支梁受力狀態(tài)。

⑷本基坑土層粉砂土較多，開挖過程中易出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，雖然采取了旋噴樁止水以及多層井點降水的方案，但未能有效地防止流砂的發(fā)生，以3-1號，4號和5號測斜管和位移曲線得到充分反映。

對東面5層住宅及對慶春路5層住宅的沉降觀測結(jié)果最大為3cm。墻體無裂縫，住宅圍墻及室外地坪裂縫為1.5cm，慶春路人行道有細(xì)小裂縫。

7　體會

本工程采用的懸臂自立式圍護(hù)，根據(jù)所處不同的環(huán)境分別采用角撐、梅花樁墻、單排鏈狀樁墻的支護(hù)方法，在經(jīng)受了不良地質(zhì)條件、危險環(huán)境和氣候的考驗后，基本達(dá)到了預(yù)期的效果和目的。

采用了密集式的井點排水方案，降低了地下水，穩(wěn)固了被動土層，對樁墻位移的控制起到了較大的作用。

本工程是目前杭州懸臂式圍護(hù)挖土深度較深的項目之一（挖土平均深度為10.0m）。但本方案采用梅花形樁布置旋噴樁，止水效果不理想，流砂現(xiàn)象嚴(yán)重，在壓頂梁下部分地方出現(xiàn)較大的空洞，這是今后處理此類地基需引起重視的一個問題。

本工程的施工成功地為在粉砂土層中的深基圍護(hù)取得了較為實際的施工經(jīng)驗和教訓(xùn)。●