關(guān)于復(fù)雜環(huán)境條件下不規(guī)則形狀深基坑支護(hù)方案的選型和應(yīng)用實(shí)踐

【摘要】本文對(duì)施工場(chǎng)地狹窄和環(huán)境復(fù)雜條件下的深基坑工程項(xiàng)目的支護(hù)方案的選型、施工做法和基坑監(jiān)測(cè)進(jìn)行了有益探討，并總結(jié)了若干深基坑工程中多種結(jié)構(gòu)組合在一起的復(fù)合支護(hù)施工方法。

【關(guān)鍵詞】周圍環(huán)境復(fù)雜；不規(guī)則形狀深基坑；支護(hù)工程

1、引言

深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型，在我國常見的和應(yīng)用較多的有排樁、地下連續(xù)墻、重力式擋墻、土釘墻、噴錨支護(hù)、拉錨式支護(hù)、內(nèi)支撐以及這些結(jié)構(gòu)的組合形式等。隨著現(xiàn)代城市建設(shè)的發(fā)展和需要，特別是在城市中心區(qū)域，寸金尺土，因而在城市中心區(qū)域人們對(duì)地下空間的利用率越來越高，諸如地鐵車站、地下商城、地下隧道、地下車庫、高層建筑地下室等地下結(jié)構(gòu)設(shè)施越來越多，規(guī)模也越來越大，因此涉及的基坑開挖深度和范圍也不斷加深加大，這樣對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性提出了更高更嚴(yán)格的要求，特別是在城市中心區(qū)域，基坑周圍要么高樓林立，要么城市道路或其他設(shè)備設(shè)施環(huán)繞，人員車流密集，對(duì)基坑支護(hù)體系的安全性更是提高到了必須做到萬無一失的地步。但是，基坑支護(hù)作為一種臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，除了確保結(jié)構(gòu)的安全性，經(jīng)濟(jì)性也是支護(hù)形式選擇時(shí)必須重點(diǎn)考慮的因素，而且在城市中心區(qū)域，由于工程項(xiàng)目所處的地理位置比較特殊，除施工場(chǎng)地有諸多限制外，所處的周邊環(huán)境也非常復(fù)雜，因而可想而知，深基坑支護(hù)方案的選形和施工都必須慎之又慎，一旦深基坑出現(xiàn)任何問題，將會(huì)危及周圍環(huán)境和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。在這種形勢(shì)的驅(qū)使下，多種支護(hù)在同一工程中聯(lián)合運(yùn)用的復(fù)合支護(hù)形式應(yīng)運(yùn)而生，在滿足結(jié)構(gòu)安全的條件下，還要滿足方案經(jīng)濟(jì)可行性，同時(shí)還要確保周圍環(huán)境不受到深基坑施工的影響和損害。

2、工程概況

位于廣東省佛山市順德區(qū)容桂桂洲大道北側(cè)的華夏新城二期七區(qū)基坑支護(hù)工程，就是這樣一個(gè)周圍環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜的深基坑工程項(xiàng)目。該工程位于順德區(qū)容桂鎮(zhèn)的中心區(qū)域，基坑周邊環(huán)境較為復(fù)雜，項(xiàng)目在桂洲大道和振華大道的十字交叉路口的一旁，具體如下：

1）基坑南側(cè)為桂洲大道，地下室邊線距離用地紅線最近約5米，路邊分布眾多市政管線，距離地下室最近距離約4米。

2）基坑西側(cè)為市政路振華路，地下室邊線距離用地紅線最近6米，路邊分布眾多市政管線，距離地下室最近距離約3米。

3）基坑北側(cè)為華夏新城首期一區(qū)，為16層砼商住樓，管樁基礎(chǔ)，無地下室，距離地下室邊線最近約7.3米，與本基坑之間分布有污水管和化糞池，距離地下室最近距離約4米。

4）基坑?xùn)|北側(cè)為華夏新城首期二區(qū)，為17層住宅樓，管樁基礎(chǔ)，無地下室，距離地下室邊線最近約3.9米，與本基坑之間分布有高壓電纜、污水管和雨水管，距離地下室最近距離約0-2米，影響基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工，需遷移。

5）基坑?xùn)|南側(cè)為華夏新城二期六區(qū)，為21層商住樓，管樁基礎(chǔ)，一層地下室，地下室埋深約4.3米，距離地下室邊線最近約9米，該側(cè)無地下管線。

項(xiàng)目地上擬建19層商住樓，設(shè)兩層地下室，底板設(shè)計(jì)標(biāo)高為-8.8米，承臺(tái)厚度為1.6米，基坑開挖深度為10.6米，基坑平面呈不規(guī)則多邊形。場(chǎng)地位置如下圖：

場(chǎng)地位置圖

3、工程地質(zhì)條件

3.1地形地貌

場(chǎng)地處于珠江三角洲沖淤積平原腹地，場(chǎng)地原為農(nóng)田，后經(jīng)填碎石土、砂土、粘性土、少量石塊及建筑余渣等，場(chǎng)地地勢(shì)平坦。地面標(biāo)高為2.7-3.05m之間。

3.2土層分布及工程性質(zhì)

根據(jù)勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地在勘察深度范圍內(nèi)巖土可分為：第四系填土、沖淤積土、殘積土和花崗片麻巖基巖。

3.3水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)相對(duì)穩(wěn)定地下水位埋深1.6-2.8m，洪水期及大雨、暴雨季節(jié)水位埋深在0.2-0.3m之間，地下水類型有人工填土層中的潛水、砂土層中微承壓孔隙水和基巖中裂隙水，主要補(bǔ)給源為天然降水及河流、溝渠水滲透補(bǔ)給，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

3.4巖土層物理力學(xué)數(shù)據(jù)表及典型地質(zhì)剖面圖見下圖

巖土層物理力學(xué)數(shù)據(jù)表

典型地質(zhì)剖面圖

4、基坑支護(hù)體系

本基坑開挖深度10.6米，四周均為市政道路和建筑物，且分布有各類市政管網(wǎng)，需嚴(yán)格控制基坑變形，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。基坑北側(cè)和東北側(cè)距離已有建筑物較近，東南側(cè)建筑物有一地下室，均不宜施工錨桿，基坑南側(cè)和西側(cè)距離用到紅線5-9米，根據(jù)順德區(qū)錨桿不可出用地紅線的規(guī)定，不能采用錨桿。

根據(jù)周邊環(huán)境及地質(zhì)報(bào)告，提出兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證：

第一種設(shè)計(jì)方案：采用SMW工法+鋼管內(nèi)斜撐法。

第二種設(shè)計(jì)方案：采用鉆孔灌注柱+鋼筋混凝土內(nèi)支撐法。

經(jīng)論證，雖SMW工法后期可考慮回收絕大部分型鋼，工程造價(jià)相對(duì)較省，但基坑與周邊建筑及部分市政管線等太近，不能出現(xiàn)任何差錯(cuò)，以免造成嚴(yán)重的后果。綜合考慮該基坑的開挖深度、地形地貌和水文地質(zhì)情況及周圍環(huán)境等諸多情況，根據(jù)“安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、方便施工”的原則，本基坑最終決定采用鉆孔灌注樁+鋼筋砼內(nèi)支撐的支護(hù)形式進(jìn)行支護(hù)，適合本工程實(shí)際情況。由于基坑呈不規(guī)則多邊形，支撐采用大圓環(huán)支撐，采用攪拌樁和高壓旋噴樁作止水帷幕的方案，是比較經(jīng)濟(jì)安全的。鉆孔灌注樁具有施工方便、施工工期短、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，目前在許多環(huán)境復(fù)雜、要嚴(yán)格控制基坑變形的深基坑工程中都得到了廣泛的應(yīng)用，內(nèi)支撐用鋼筋砼內(nèi)支撐加強(qiáng)了灌注樁的結(jié)構(gòu)剛度，大大提高了支護(hù)體系的安全性。

基坑支護(hù)平面圖及典型支護(hù)斷面圖見下圖。

基坑支護(hù)平面圖

典型支護(hù)斷面示意圖

5、施工要求和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

5.1施工要求

1）基坑支護(hù)體系的施工，施工工序較多、工藝復(fù)雜，施工時(shí)既需要理順基坑施工各工序間的順序，又需要確定基坑施工和主體結(jié)構(gòu)施工之間的順序。本工程由于施工場(chǎng)地起伏較大，基坑施工前應(yīng)先進(jìn)行場(chǎng)地平整，鋪設(shè)臨時(shí)施工道路，然后進(jìn)行攪拌樁和鉆孔灌注樁的施工，待支護(hù)樁和止水樁施工完畢后，再根據(jù)施工圖布置基坑周邊施工道路。為保證支護(hù)體系的施工質(zhì)量，本基坑總體施工流程見如施工流程圖所示。

（1）準(zhǔn)備工作→（2）測(cè)量放線→（3）攪拌樁施工→（4）支護(hù)旋挖鉆孔樁施工（同步鋼立柱施工）→（5）樁間旋噴樁施工→（6）基坑頂排水溝施工→（7）土方開挖至冠梁底→（8）冠梁施工→（9）土方開挖至腰梁底→（10）支撐及腰梁施工→（11）土方開挖至基坑底→（12）樁間噴射砼施工→（13）基坑底排水施工→（14）負(fù)二層地下室施工→（15）換撐砼梁施工→（16）拆除第一道支撐→（17）負(fù)一層地下室施工→（18）基坑回填。

2）基坑支護(hù)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵照分層開挖、分段支護(hù)和先支護(hù)后開挖的原則，土方開挖到支撐設(shè)計(jì)位置時(shí)（超挖深度不得大于0.5米）應(yīng)及時(shí)施工支撐。待支撐和腰梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再開挖下一層土方，嚴(yán)禁一次挖到底再支護(hù)。

3）在基坑施工和土方開挖過程中，要嚴(yán)格遵守上述施工順序，合理配置機(jī)械、人員及施工流水段的劃分，保證施工質(zhì)量的同時(shí)，也要保證施工進(jìn)度。

5.2基坑監(jiān)測(cè)

基坑支護(hù)體系隨著土方開挖深度的增加必然會(huì)產(chǎn)生側(cè)向變位，關(guān)鍵是側(cè)向變位的發(fā)展趨勢(shì)如何。一般支護(hù)體系的破壞都是有預(yù)兆的，會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的異常情況，諸如支護(hù)結(jié)構(gòu)地面出現(xiàn)裂縫、支護(hù)樁出現(xiàn)水平位移、支護(hù)樁間出現(xiàn)滲漏水、或開挖中出現(xiàn)流沙、涌土等現(xiàn)象，因而進(jìn)行嚴(yán)密的基坑開挖監(jiān)測(cè)是非常必要和重要的。通過監(jiān)測(cè)可以及時(shí)了解圍護(hù)體系的受力狀況，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行反分析，以調(diào)整施工參數(shù)，指導(dǎo)下步施工，遇異常情況可以及時(shí)采取措施。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)，位移均滿足規(guī)范要求，效果理想。

5.3應(yīng)急措施

在基坑開挖過程中，當(dāng)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形超過允許值或有失穩(wěn)前兆時(shí)，應(yīng)立即采取加固措施，當(dāng)坑邊土體嚴(yán)重變形，且變形速率持續(xù)增加有滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)視為基坑整體滑移失穩(wěn)的前兆，應(yīng)立即采用沙包或其它材料回填，反壓坑腳，待基坑穩(wěn)定后再作妥善處理。

6、支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算說明

支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算應(yīng)遵循巖土力學(xué)基本原理，依據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，并有對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行符合實(shí)際工況的分析，最好確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)符合安全可靠的要求。

6.1基坑支護(hù)體系計(jì)算分析主要包括以下的內(nèi)容

（1）鉆孔灌注樁的強(qiáng)度、長度驗(yàn)算；

（2）各工況下基坑內(nèi)部整體穩(wěn)定驗(yàn)算；

（3）基坑整體抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算；

（4）基坑整體抗滑移穩(wěn)定驗(yàn)算；

（5）基坑外部整體穩(wěn)定驗(yàn)算；

6.2計(jì)算方法說明

（1）土層分層計(jì)算，雜填土采用水土分算，其他土層水土合算；

（2）基坑整體穩(wěn)定驗(yàn)算采用瑞典圓弧條分法。

結(jié)語：

監(jiān)測(cè)反饋資料表明：基坑支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定、安全，能夠保證周邊建筑物及市政管線的正常使用，對(duì)周邊環(huán)境影響較小，建筑物結(jié)構(gòu)安全，達(dá)到了預(yù)期的支護(hù)目的，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良。

深基坑工程應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目具體的環(huán)境位置和地質(zhì)情況，充分掌握土體的物理力學(xué)性質(zhì)，結(jié)合各種支護(hù)形式的特點(diǎn)，將他們聯(lián)合運(yùn)用到同一基坑工程中，能夠在確?；臃€(wěn)定性的同時(shí)，保證周圍環(huán)境不因深基坑的施工而受到任何的影響和損害，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

在本深基坑工程項(xiàng)目施工中，再次體現(xiàn)了在城市中心區(qū)域繁華路段，深基坑支護(hù)工程的施工，越來越成為普遍和受到關(guān)注，因?yàn)闋恳话l(fā)而動(dòng)全身，必須慎之又慎，這樣就要求我們?cè)谏罨臃桨高x型和施工中，都要充分考慮周圍環(huán)境的復(fù)雜因素，結(jié)合項(xiàng)目的水文地質(zhì)等客觀條件，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和反復(fù)論證，找到適合項(xiàng)目最佳的深基坑支護(hù)方案，并嚴(yán)格按要求施工，才能真正做到在保證基坑工程質(zhì)量的同時(shí)。

作者簡(jiǎn)介：

張建標(biāo)，男，1971.3，學(xué)歷：學(xué)士學(xué)歷，注冊(cè)一級(jí)建造師（房建），工程師。