某職工公寓工程深基坑設計及監(jiān)測

吳 翔，劉玉寶（.中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津300；.中交一航局第四工程有限公司，天津300456）

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某職工公寓工程深基坑設計及監(jiān)測

吳 翔1，劉玉寶2
（1.中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津300222；2.中交一航局第四工程有限公司，天津300456）

摘要：本文結合基坑的支護設計，采用重力式水泥擋土墻進行支護，降水采用管井井點的形式。設計結果滿足施工安全要求，施工過程監(jiān)測滿足規(guī)范要求，可為同類型工程提供借鑒。

關鍵詞：理正基坑7.0；基坑；管井降水；重力式水泥擋土墻

1 工程概況

黃驊港職工單身公寓工程工程，位于河北省滄州市渤海新區(qū)。新建1#樓、4#樓及地下停車場一座。設計采用剪力墻結構，基礎為樁筏基礎，基礎樁基采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，均為摩擦樁?？偨ㄖ娣e約為19 055 m2，混凝土用量約為10 000方，主體結構17層。

本工程基坑長度約87 m，寬度約60 m，開挖方量約23 000方。地下水位約距原地表下2.0 m。基坑西側及南側臨近混凝土管溝，西側距離供暖管溝6.0 m，南側距離管溝10.5 m?；悠毡殚_挖深度為5.5 m，局部開挖深度為7.0 m。為增加基坑支護穩(wěn)定性，擬清除表層1.5 m的素填土，對基坑進行卸載。剩余土方在降水完成后再進行開挖，開挖分兩級開挖，第一級開挖深度約為2.0 m，放坡比例為1：1，第二級開挖深度2.0 m，放坡比例為1：1。基坑西側設2.2 m厚重力式水泥土擋土墻支護?；咏邓捎霉芫邓?，共設降水井 42口，其中基坑四周34口，基坑內輔助降水井8口，設計最大降水深度為4.0 m。

圖1 基坑支護及降水平面

圖2 基坑西側支護剖面

圖3 基坑東、南、北側支護剖面

2 基坑開挖設計

基坑土方開挖分三層開挖，第一層將土質較好的素填土層采用機械開挖的形式卸載（開挖前預先卸載），第二層待降水降到第二層底0.5 m后開始開挖，第三層采用機械和人工配合的形式進行開挖和清底。

表1 基坑開挖階段

2.1 開挖步驟

第一步：據測量人員放出的土方開挖邊線，清除整個基坑第一層素土1.5 m，對整個基坑進行卸載。

第二步：開挖區(qū)域內預留兩條寬8 m的施工便道，鋪設帶肋鋼板，作為運輸車輛通行便道。用挖掘機從南往北對道路兩側進行開挖第二層，開挖深度控制在2 m。然后第三層基坑放線。

第三步：從南向北開挖便道兩側的土方，用挖掘機配合清底，人工修坡，采用倒運的方式逐步開挖至北側。挖土過程中根據設計標高控制挖土深度，并應留出20 cm的土用人工清理，以免擾動原土。

第四步：人工清槽。為保證原土不被擾動破壞，余土用人工開挖清理，機械挖掘預留20cm余土，采用人員隨機清土，操作人員應用標桿拉通線檢查修理坡角，鏟平槽底、清除余土。

圖4 開挖階段剖面

2.2 局部集水坑設計方案

集水坑開挖需待大基坑開挖完畢后進行，由于地下水位較高，挖掘機開挖完成后，立即在坑內側、底部碼放成袋水泥，防止地下水位上升導致集水坑塌方，水泥凝固后隨即澆筑集水坑墊層。

2.3 修坡、護坡

基坑開挖后，采用人工修平坡面，插入間距2 m 的φ6鋼筋橛，將鋼絲網固定于鋼筋橛上，澆筑10 cm細石混凝土，表面抹平。

2.4 排水系統(tǒng)

沿基坑上表面距基槽1 m的位置砌筑寬24 cm 高30 cm擋水磚墻，并用防水砂漿進行抹面；設置高30 cm寬30 cm排水溝，坡度為0.3 %，每隔25 m設置集水坑，坑截面尺寸為60 cm×60 cm×50 cm。待土方開挖并修整至設計高程，且坡面支護結構施工完后，在基坑底離槽邊30 cm位置設置排水溝，溝截面寬為30 cm，高為30 cm，坡度為0.3 %，基槽四角設置集水坑，坑截面尺寸為20 cm×120 cm ×90 cm。

3 基坑降水設計

3.1 設計方案

結合本工程的水文地質條件和該地區(qū)以往降水經驗，對各種降水方法施工可行性和工程造價的綜合比較分析后認為：采用管井井點降水是本工程優(yōu)選的方法。其優(yōu)點在于：降水效果好、作業(yè)條件簡單、運行管理方便、操作維修簡便、運行成本低、可塑性大。

根據計算每個管井的降水影響半徑一般為19 m左右，結合地質勘查報告內容及現(xiàn)場實際情況，降水系統(tǒng)布置為： 施工場地內沿著環(huán)形布置34口管井，管井間距為9 m，距離開挖邊線1 m，由于土體滲透系數較小，周邊布置管井不能完全降至坑底1 m以下。計劃在基坑中部布置8口管井，輔助降水。基坑開挖時，基坑內積水，采用明排法輔助降水。

圖5 降水系統(tǒng)平面布置

3.2 降水計算

采用管井進行降水，井深14 m，井徑0.4 m，濾管長度1.2 m，濾管半徑0.05 m。

查閱地質報告知：K=3.0E-04 cm/s=26 cm/d≈0.3 m/d（最大出水）

各參數帶入上公式得：Q=286 m3/d（最大出水）

在基坑的四角加密設置降水井，即總共需要34個，井間距9 m，井深14 m。

4）中心水位降深：

根據上列公式驗算得出中心水位降深為4.4 m，位于基地0.9 m處，滿足施工要求。

4 基坑西側重力式擋土墻設計

4.1 設計方案

施工場地西側建有整個小區(qū)的暖氣管溝，暖氣管溝距離建筑紅線僅6 m，不滿足開挖要求。管溝折合成線性荷載，為71 kN/m，計劃設置重力式擋土墻，保證開挖深度，對基坑進行支護。重力式擋土墻墻寬2.2 m，墻高8 m，嵌入基地4 m，墻頂標高-2.8 m，墻底標高-10.8 m，采用700直徑的水泥土攪拌樁，互相咬合200 mm，攪拌樁采用42.5級硅酸鹽水泥，水泥摻入比不小于20 %，水灰比為0.45～0.55。

圖6 水泥攪拌樁樁位布置

4.2 設計計算

使用理正基坑7.0進行建模計算，基坑安全等級為二級，基坑側壁重要性系數為1.0，基坑西側超載為71 kN/m，按照水土合算的方法進行建模分析。

1）基坑預沉降按指數法為43 mm＜50 mm，滿足設計要求。

圖7 沉降計算結果

2）抗傾覆穩(wěn)定性驗算：

經計算抗傾覆穩(wěn)定性系數KQ= 1.301≥ 1.30，滿足規(guī)范要求。

3）整體穩(wěn)定驗算

采用瑞典條分法進行模擬計算，整體滑移半徑為8.602 m。整體穩(wěn)定安全系數為1.509。

4）抗隆起驗算

從支護底部開始，逐層驗算抗隆起穩(wěn)定性，結果如下：

經計算，支護底部：Ks = 3.241 ≥ 1.600，抗隆起穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

5 基坑監(jiān)測

在基坑開挖和基礎施工及維護階段，由于工程的基礎深，開挖面積大，施工中可能會出現(xiàn)基坑變形，為確保邊坡的安全穩(wěn)定和工程順利進行，及時掌握基坑邊坡變化情況，便于采取各種保護措施，在基礎施工過程中對邊坡進行位移、沉降、地表開裂等的監(jiān)測。

5.1 監(jiān)測項目

1）基坑邊坡水平位移、沉降、裂縫。

2）地下水位變化情況。

5.2 觀測點的設置

水平位移基準點設置在距基坑二倍深度距離之外的穩(wěn)固安全地帶，根據現(xiàn)場環(huán)境確定觀測基準點。具體位置要求按照便于通視的原則確定，基坑四周設置1 m寬80 mm厚C15混凝土散水，在每側坡頂散水上設觀測點，觀測點間距20 m，在單身宿舍臨近基坑處設置觀測點2個。

豎向位移基準點在基坑影響范圍以外設置3個標高控制點。

5.3 觀測周期

基坑開挖前應放好開槽邊線，埋設好觀測點進行第一次觀測，作為初始值，初始值觀測2次，以保證無誤；在開挖過程中，每天觀測一次；觀測結果及時整理并報送現(xiàn)場施工管理人員。如發(fā)現(xiàn)位移量較大或有突變時，應加強觀測，每間隔 12小時觀測1次，將觀測結果上報主管部門，并制定相應的措施保證基坑安全，觀測階段由土方開挖開始直至土方回填完成后結束。

5.4 觀測結果

基坑監(jiān)測點布置在基坑四周的混凝土散水上，布置間距為20 m，基坑開挖至回填前持續(xù)觀測，觀測周期為每天兩次。監(jiān)理工程師對觀測結果每日匯總和計算，最大累計豎向沉降不大于5 cm，沉降速率不大于2 mm/d。當超出監(jiān)控值時及時預警，并組織召開監(jiān)理會議，分析確定原因，并及時處理問題。

根據基坑監(jiān)測數據，基坑最終累計沉降量最大值為35 mm，與設計計算的預沉降量基本吻合。

6 結 語

深基坑設計是工程領域重要且較為常見的課題，在施工過程中往往引起各參建單位的重視。通過對深基坑的優(yōu)化設計對基坑的土方開挖、支護結構、井點降水及基坑變形監(jiān)測提供了有效的施工依據。本文結合本工程特點對黃驊港職工單身公寓基坑進行降水及支護設計，滿足施工及基坑安全要求，實施后達到良好效果，采用理正基坑7.0的預沉降計算，對本工程的基坑監(jiān)測提供了較好的參考，最終累計沉降量也基本符合計算結果。希望為黃驊港區(qū)域其它建筑的基坑支護有一定的指導作用。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50330-2002建筑邊坡工程技術規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.JGJ120-2012建筑基坑支護技術規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［3］ 龔曉南.地基處理手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

Deep Foundation Pit Design and Monitoring of A Staff Apartment Project

Wu Xiang，Liu Yubao
（CCCC First Harbor Consultants Co.， Ltd.， Tianjin 300222， China）

Abstract：in this paper， using physical of foundation pit support design and foundation with gravity cement retaining wall support， precipitation by tube wells.The design results can meet the requirements of construction safety and the construction process monitoring can be used for reference for the same type project.

Key words：Lizheng Foundation 7.0； deep foundation pit； dewatering； cement gravity retaining wall

中圖分類號：TU46+3

文獻標識碼：A

文章編號：1004-9592（2016）02-0070-04

DOI：10.16403/j.cnki.ggjs20160218

收稿日期：2015-10-19

作者簡介：吳翔（1966-），男，高級工程師，主要從事水運工程設計及監(jiān)理工作。