常州紡儀廠項(xiàng)目基坑支護(hù)方案選型分析

馬 慶 平

(南京大學(xué)金陵學(xué)院，江蘇 南京 210089)

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常州紡儀廠項(xiàng)目基坑支護(hù)方案選型分析

馬 慶 平

(南京大學(xué)金陵學(xué)院，江蘇 南京 210089)

針對(duì)常州紡儀廠項(xiàng)目的基坑特點(diǎn)及環(huán)境特點(diǎn)，分析了該基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型過(guò)程，并采用了放坡土釘墻支護(hù)及敞開式管井降水方案，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，可為類似深基坑工程的設(shè)計(jì)提供借鑒。

基坑，土釘墻，管井降水，錨桿

1 項(xiàng)目概況

常州紡儀廠項(xiàng)目位于常州市勞動(dòng)中路南側(cè)，銀河灣電腦數(shù)碼城西側(cè)，原常州紡儀公司內(nèi)。工程的主體結(jié)構(gòu)為地上4幢32層高層建筑及2層裙房商業(yè)，地下設(shè)置2層地下室。整個(gè)基坑面積達(dá)21 100 m2，基坑周邊延長(zhǎng)米約570 m，基坑普遍區(qū)域挖深9.2 m，4棟主樓位置挖深9.7 m。

基坑工程位于原常州紡儀公司內(nèi)，工程場(chǎng)區(qū)原有建筑大部分已拆除，僅東北角保留一棟6層建筑用于施工期間辦公用房，該建筑為磚混結(jié)構(gòu)，采用墻下條形粘土磚擴(kuò)展基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1.5 m，地下室外墻距離該建筑4.4 m。地下室外墻距離場(chǎng)區(qū)北側(cè)圍墻約20 m、圍墻外為市政主干道勞動(dòng)中路；距離場(chǎng)區(qū)西側(cè)圍墻約28 m，距離南側(cè)圍墻15 m～29 m，距離東側(cè)圍墻11 m～15 m。東西兩側(cè)圍墻外側(cè)均為道路，南側(cè)圍墻外為規(guī)劃道路，基坑開挖期間未開工建設(shè)。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

該工程場(chǎng)地在地貌上屬長(zhǎng)江三角洲沖積平原。根據(jù)勘查報(bào)告,基坑淺層土層自上而下分別為：①層雜填土，③1層硬塑狀粘土，③2層可塑狀粉質(zhì)粘土，④層稍密～中密粉土夾粉砂，⑤1層密實(shí)粉砂，⑤2層中密粉土夾粉砂，⑥1層可塑粉質(zhì)粘土，⑥2層硬塑狀粘土。該土層分布是常州地區(qū)典型的地層分布形式，上部為1 m～7 m粘性土，為很厚的硬殼層，下部為淺層承壓水含水層。

地下水按其埋藏條件可分為上層滯水和承壓水，上層滯水埋藏于①層雜填土中，其主要補(bǔ)給源為大氣降水、人工用水、地表徑流，主要以蒸騰作用排泄，水位受降水、地表水等影響呈季節(jié)性變化，勘察測(cè)得上層滯水水位埋深為0.5 m～1.3 m，上層滯水水位年變化幅度約±0.5 m。影響基坑的承壓水主要埋藏于④層粉土夾粉砂、⑤1層粉砂、⑤2層粉土夾粉砂中，其主要補(bǔ)給源為大運(yùn)河和長(zhǎng)江水的側(cè)向補(bǔ)給，排泄途徑亦相同，水量較豐富?？辈鞙y(cè)得其埋深為地面下6.0 m～6.6 m，承壓水年變化幅度約±0.5 m。本工程地下室底板已位于該承壓含水層，需要進(jìn)行降水處理。根據(jù)勘察報(bào)告，該淺層承壓水含水層的綜合滲透系數(shù)為2.5 m/d。

基坑影響范圍內(nèi)各土層部分物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 土層參數(shù)

3 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

從基坑工程的規(guī)模、主體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、土層地質(zhì)條件來(lái)分析[1]，本基坑工程具有如下3個(gè)特點(diǎn)：

1)基坑面積約21 100 m2，基坑面積較大；二層地下室，基坑挖深較深。

2)基坑開挖深度范圍內(nèi)涉及的土層上部為可塑～硬塑的粘性土，土質(zhì)條件較好；下部為富含承壓水的砂性土和粉土，含水量大，透水性好，且具承壓性。因此，地下水控制是本基坑需要考慮的關(guān)鍵技術(shù)因素，也是本基坑工程的難點(diǎn)所在。

3)大面積深基坑工程圍護(hù)方案的選型至關(guān)重要，不同的圍護(hù)方案工期與造價(jià)差異很大，如何在滿足基坑安全的前提下提高經(jīng)濟(jì)性成為本基坑工程設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題之一。

4 基坑支護(hù)方案選型分析

根據(jù)以往常州地區(qū)類似工程的成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，類似挖深9 m～10 m深基坑的主流設(shè)計(jì)方案為：豎向圍護(hù)體系采用型鋼水泥土攪拌樁(SMW工法)或鉆孔灌注樁結(jié)合止水帷幕，水平傳力體系采用鋼筋混凝土內(nèi)支撐或預(yù)應(yīng)力錨桿，基坑內(nèi)采用管井進(jìn)行疏干降水。

上述常規(guī)支護(hù)方案設(shè)計(jì)原理成熟，安全性高，但存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1)支護(hù)樁施工完成需要養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行土方開挖，前期工期長(zhǎng)。

2)本工程場(chǎng)地富含承壓水且水頭較高，支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的水土壓力較大，必然導(dǎo)致其截面及鋼筋含量較大，從而大大增加了工程造價(jià)。同樣，地下水豐富且具承壓性，對(duì)止水帷幕的施工質(zhì)量要求很高，一旦止水帷幕滲漏，封堵困難；滲漏時(shí)間過(guò)長(zhǎng)極易導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)深層土體被水流掏空，引起地面塌陷等工程事故。

3)如果采用鋼筋混凝土內(nèi)支撐，一方面混凝土支撐澆筑完成需要養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再繼續(xù)向下開挖，另一方面支撐的存在給土方開挖帶來(lái)困難，都大大影響了整個(gè)工期。如果采用錨桿，坑外地下水豐富，普通施工工藝極易塌孔，施工難度極大。

本著在安全的基礎(chǔ)上，追求工期及造價(jià)最優(yōu)的原則，同時(shí)結(jié)合常州地區(qū)經(jīng)驗(yàn)[2]，大膽嘗試新的設(shè)計(jì)思路：

1)首先采用敞開式管井降水方案降低地下水。常州地區(qū)特有的土層分布,地表下1 m～7 m硬塑狀態(tài)的粘性土相當(dāng)于一塊很厚的板,通過(guò)近幾年來(lái)類似地質(zhì)及水文條件下基坑工程的實(shí)踐及總結(jié)[3],該基坑采用敞開式的管井降水方案來(lái)降低承壓水水位是可行的,降水不會(huì)引起地面產(chǎn)生大的沉降量，也不會(huì)對(duì)周邊的建(構(gòu))筑物產(chǎn)生明顯影響。同時(shí)，地下水位降低使得粉土、粉砂層更加密實(shí)，土的抗剪強(qiáng)度提高明顯。

因此本工程坑外每隔15 m左右布置一口降水井，以降水代替止水，節(jié)約了止水帷幕，同時(shí)可降低基坑側(cè)壁的水土壓力、提高其穩(wěn)定性；坑內(nèi)布置36口管井進(jìn)行疏干降水，確保基坑坑底的土體穩(wěn)定性和干燥環(huán)境。圖1為本工程基坑降水井平面布置圖。

2)基坑邊坡采用放坡土釘墻進(jìn)行支護(hù)。二級(jí)放坡，坡比1∶0.5，坡頂設(shè)一排豎向錨管樁進(jìn)行超前支護(hù)，深度5 m左右的位置留設(shè)寬度1.5 m的平臺(tái)。為避免土釘施工時(shí)觸碰地下管線，第一排土釘采用洛陽(yáng)鏟成孔，其余土釘采用麻花鉆鉆進(jìn)成孔。典型的土釘墻支護(hù)剖面見(jiàn)圖2。

3)東北角靠近6層建筑位置，坡頂超載大，支護(hù)距離小，采用鉆孔灌注樁+二層錨桿進(jìn)行支護(hù)，見(jiàn)圖3。錨桿采用高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿，克服了地下水位以上普通錨索成孔困難的問(wèn)題。

4)基坑實(shí)施按需降水原則?；娱_挖過(guò)程中，按照土釘開挖工程不斷調(diào)整管井降水深度；基坑開挖到底后，地下水位降至坑底0.5 m～1.0 m，確保基坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)順利施工。

5 結(jié)語(yǔ)

常州紡儀廠項(xiàng)目基坑面積大，基坑開挖深度具有一定的代表性，結(jié)合常州特有的地質(zhì)條件，經(jīng)過(guò)反復(fù)分析論證，采用放坡土釘墻支護(hù)及敞開式管井降水方案。該方案相對(duì)常規(guī)排樁+內(nèi)支撐(或錨桿)的支護(hù)方案，極大地降低了基坑工程造價(jià)，同時(shí)，土釘墻隨著基坑開挖分層分段施工，不在基坑內(nèi)形成障礙，提高了土方開挖及地下主體結(jié)構(gòu)施工的便利性，大大節(jié)約了施工工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

工程已施工結(jié)束，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，基坑開挖引起的坡頂位移值和地面沉降值均在控制范圍內(nèi)，周邊環(huán)境亦處于安全狀態(tài)，這說(shuō)明本工程的設(shè)計(jì)是成功的。本工程可為類似深基坑工程的設(shè)計(jì)提供借鑒。

[1] 陳 暢,戴 斌,王衛(wèi)東.上海世博中心基坑工程設(shè)計(jì)[J].巖土工程學(xué)報(bào),2010,32(1)：397-403.

[2] 代國(guó)忠,王 英,林道富.常州市區(qū)土釘墻支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].江蘇建筑,2008(4)：40-42.

[3] 符新軍.淺談常州某深基坑支護(hù)方案選型[J].山西建筑,2011，37(18)：39-40.

Analysis on selection of foundation pit support scheme for Changzhou textile instrument factory project

Ma Qingping

(NanjingUniversityJinlingCollege,Nanjing210089,China)

According to the characteristics of the Changzhou textile instrument factory project foundation pit and the environment, the selection process of the retaining structure of the foundation pit was systematically analyzed. The soil nailing wall support and the open-type tube well dewatering program were adopted, and good economic effect was achieved. Which can provide reference for similar deep foundation engineering design.

foundation pit， soil nailing wall， well dewatering, anchor bolt

2016-11-13

馬慶平(1982- )，女，碩士，工程師

1009-6825(2017)04-0075-03

TU463

A