復(fù)雜周邊環(huán)境下的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

姜龍遠(yuǎn)

（北京金河水務(wù)建設(shè)集團(tuán)有限公司，102206，北京）

復(fù)雜周邊環(huán)境下的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

姜龍遠(yuǎn)

（北京金河水務(wù)建設(shè)集團(tuán)有限公司，102206，北京）

通過對(duì)某具體工程中基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)分析，得出對(duì)于范圍較大、周邊環(huán)境復(fù)雜的基坑，針對(duì)其不同部位、不同安全等級(jí)和邊坡情況選擇不同的支護(hù)方式，可以在保證邊坡安全前提下合理降低支護(hù)成本，做到既安全又經(jīng)濟(jì)適用。

基坑；邊坡支護(hù)；剖面設(shè)計(jì)；護(hù)坡樁

水利水電及民用工程施工中基坑支護(hù)的方式有多種，如何根據(jù)每個(gè)基坑的實(shí)際狀況，選擇適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方案及合理的支護(hù)體系設(shè)計(jì)方法，對(duì)于工程安全來說非常重要。對(duì)于周邊環(huán)境比較復(fù)雜的基坑，應(yīng)該在安全的前提下，根據(jù)實(shí)際情況選擇支護(hù)方式或者多種支護(hù)方式的組合，達(dá)到既保證安全又經(jīng)濟(jì)適用的要求。

土釘墻和護(hù)坡樁是兩種比較常用的基坑支護(hù)形式。土釘墻（Soil Nail Wall）是一種運(yùn)用原位土體加筋技術(shù)的邊坡加固型支護(hù)施工方法——將基坑邊坡通過由鋼筋制成的土釘進(jìn)行加固，邊坡表面鋪設(shè)一道鋼筋網(wǎng)再噴射一層混凝土面層和土方邊坡相結(jié)合。其構(gòu)造為設(shè)置在坡體中的加筋桿件（即土釘或錨桿）與其周圍土體牢固黏結(jié)形成的復(fù)合體，以及面層所形成的類似重力擋土墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)。土釘墻使得工期大大縮短，在節(jié)約了人力、物力、財(cái)力的同時(shí)還保證了工程的質(zhì)量。護(hù)坡樁是沿基坑邊打樁防止邊坡坍塌，通常在邊坡放坡有效寬度工作面不夠情況下采用，可以防止臨近原有工程基礎(chǔ)位移、下沉。通常來說土釘墻費(fèi)用低，護(hù)坡樁費(fèi)用高。

一、工程概況

1.基本概況

北京市昌平區(qū)某工程，基坑開挖深7.9~9.1 m，開挖前基坑地面最大高差1.8 m?；颖眰?cè)約6.3 m處有一棟已完成主體結(jié)構(gòu)施工的18層住宅樓，該住宅樓地基處理方案為CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）復(fù)合地基?；?xùn)|南角有一個(gè)準(zhǔn)備廢棄的魚池，深3.5 m，魚池與基坑有約0.5 m的重疊，魚池準(zhǔn)備在施工前完成用素土回填。

2.基坑及邊坡巖性

整個(gè)場地地基土層上部為人工填土層，其下為新近沖洪積層及一般第四紀(jì)沉積的黏性土、粉土、砂土和卵石層。各土層分述如下：

表層為厚1.3~4.8 m近期人工堆積粗砂素填土①層、細(xì)砂素填土①1層、雜填土①2層及粉土素填土①3層。

近期人工堆積層以下為新近沖洪積層：粗砂②層和細(xì)砂②1層。

新近沖洪積層以下為第四紀(jì)沖洪積層：粉質(zhì)黏土③層，砂質(zhì)粉土、黏質(zhì)粉土③1層，黏土、重粉質(zhì)黏土③2層；粉質(zhì)黏土④層，砂質(zhì)粉土、黏質(zhì)粉土④1層，粉細(xì)砂④2層，黏土、重粉質(zhì)黏土④3層（圖1）。

圖1 代表性地層剖面示意圖

3.地下水

根據(jù)本場區(qū)地層資料情況，透水層、弱透水層相互連通，經(jīng)綜合分析本場區(qū)最大深度40.0 m內(nèi)主要有3層穩(wěn)定地下水，詳見表1。根據(jù)場地地層情況，基槽開挖深度內(nèi)有一層潛水分布。該層潛水天然動(dòng)態(tài)類型屬滲入—蒸發(fā)、徑流型，主要接受大氣降水入滲、地下水側(cè)向徑流等方式補(bǔ)給。擬建建筑物基礎(chǔ)位于地下水水位以下，基槽開挖前需采取適當(dāng)?shù)慕邓蚪厮胧?/p>

表1 地下水水位綜合統(tǒng)計(jì)表

二、支護(hù)方案設(shè)計(jì)

1.支護(hù)設(shè)計(jì)原則

①設(shè)計(jì)方案必須確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，保證基坑周圍建筑物、地下管線和市政道路安全。

②支護(hù)結(jié)構(gòu)在保證安全的前提下力求經(jīng)濟(jì)合理，滿足國家有關(guān)法規(guī)和規(guī)范。

③在現(xiàn)有的施工場地內(nèi)充分考慮施工可行性，保證施工的順利進(jìn)行。

④基坑周邊堆載限制要求。

2.基坑安全等級(jí)判定

依據(jù) 《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（DB 11/489—2007）確定本工程的基坑側(cè)壁安全等級(jí)：1-1剖面為二級(jí)（h=7.9 m≤10 m，α＜0.5，其中 h表示基坑開挖深度，α表示臨近建筑物及管線離坑口內(nèi)壁的水平距離與基礎(chǔ)底面距基坑底垂直距離的比值，下同）；2-2~6-6剖面安全等級(jí)為三級(jí) （h=7.9~9.8 m≤10 m，α＞1.0）。

3.基坑設(shè)計(jì)

本工程根據(jù)周邊環(huán)境、基坑深度及地質(zhì)環(huán)境可按6個(gè)剖面考慮。對(duì)于基坑上部堆載，本工程考慮結(jié)構(gòu)施工期間堆場、施工行車、臨時(shí)辦公室和工人宿舍荷載，基坑北側(cè)臨近高樓部位按地面下3.0 m矩形附加荷載100 kPa考慮，其他部位按地面矩形附加荷載20~30 kPa考慮，從而保證結(jié)構(gòu)施工期間能夠在基坑上部順利進(jìn)行平面布置，保證施工正常進(jìn)行（圖2）。

圖2 基坑平面圖

（1）1-1 剖面、4-4 剖面設(shè)計(jì)

1-1剖面北側(cè)約6.3 m處為已建的18層高樓房，地基處理采用CFG樁，放坡無法滿足要求，且可能帶來對(duì)北側(cè)地基承載力的破壞，故支護(hù)設(shè)計(jì)采用護(hù)坡樁+錨桿。如果北側(cè)降水，會(huì)降低北側(cè)樓座下地基承載力，因此同時(shí)采用止水帷幕進(jìn)行止水。

4-4剖面緊鄰魚塘，雖然魚塘已干涸，但由于長期蓄水，土質(zhì)含水量較高，邊坡穩(wěn)定性差，因此采用護(hù)坡樁進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。

基坑設(shè)計(jì)采用理正深基坑7.0 PB1軟件進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)，1-1剖面基坑安全等級(jí)為二級(jí)，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)為1.0。計(jì)算護(hù)坡樁荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.25，錨桿荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.25，基坑整體穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.3，抗隆起安全系數(shù)為1.6。4-4剖面基坑安全等級(jí)為三級(jí)，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)為0.9，護(hù)坡樁荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.25，基坑整體穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.25。

（2）2-2 剖面、3-3 剖面、5-5 剖面、6-6剖面設(shè)計(jì)

該4部分剖面周邊無特殊建筑物，考慮安全、經(jīng)濟(jì)、適用原則，基坑支護(hù)采用土釘墻+地錨。

表2 基坑支護(hù)報(bào)警值

基坑設(shè)計(jì)采用理正巖土計(jì)算6.0 PB1軟件進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)，基坑安全等級(jí)為三級(jí)，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)為0.9，基坑整體穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.25。

（3）設(shè)計(jì)工作量

①1-1剖面：護(hù)坡面積940.1 m2；護(hù)坡樁85根，設(shè)計(jì)樁徑800 mm，施工樁長 12.2 m，C25 混凝土 521.0 m3；錨桿84根，設(shè)計(jì)長度20m，總長1680m；冠梁長119.0 m，C25混凝土57.12 m3；22b工字鋼腰梁119.0 m。

②2-2剖面：護(hù)坡面積 798.2 m2；土釘305根，總長2 074 m；坡頂防滲混凝土板 86.8m2；C20 混凝土 88.50m3。

③3-3剖面：護(hù)坡面積438.7 m2；土釘174根，總長1276m；坡頂防滲混凝土板 45.7 m2；C20 混凝土 48.23 m3。

④4-4剖面：護(hù)坡面積約165.2 m2；護(hù)坡樁27根，設(shè)計(jì)樁徑 800 mm，施工樁長 11.6 m，C25混凝土 157.35 m3；冠梁長41.6 m，C25混凝土19.97 m3。

⑤5-5剖面：護(hù)坡面積 586.34 m2；土釘 204 根，總長 1 632 m；坡頂防滲混凝土板 53.42 m2；C20混凝土63.98 m3。

⑥6-6剖面：護(hù)坡面積1 060.1 m2；土釘 396 根，總長 2 604 m；坡頂防滲混凝土板104.2 m2；C20混凝土116.42 m3。

三、沉降與位移監(jiān)測

1.基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測報(bào)警值

為確保開挖期間基坑安全，本次基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測報(bào)警值設(shè)計(jì)按照以累計(jì)變化量和變化速率共同控制的原則進(jìn)行，基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)報(bào)警值如表2。

2.監(jiān)測點(diǎn)布置

為了反映基坑和北側(cè)建筑物的實(shí)際狀態(tài)及其變化趨勢，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，將觀測點(diǎn)布置在如下位置：

①按照水平和豎向位移監(jiān)測點(diǎn)共用的原則，沿基坑周邊分別在基坑中部和陽角處布置水平和豎向位移監(jiān)測點(diǎn)。

表3 監(jiān)測儀器設(shè)備表

②在基坑北側(cè)建筑物周邊布置沉降監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)沿平行、垂直于坑邊的方向設(shè)置在北側(cè)樓房的結(jié)構(gòu)外墻和柱上。

3.主要監(jiān)測儀器設(shè)備

主要監(jiān)測儀器設(shè)備如表3所示。

四、結(jié) 語

本項(xiàng)目施工過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工。截至基坑回填完成，各監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測結(jié)果顯示，采用護(hù)坡樁+錨桿支護(hù)的1-1剖面邊坡，其相鄰的住宅樓位移和沉降沒有受到基坑開挖影響。采用護(hù)坡樁支護(hù)的4-4剖面邊坡和采用土釘墻+地錨支護(hù)的其他邊坡，位移和沉降均在控制范圍內(nèi)，整個(gè)過程中邊坡穩(wěn)定，未發(fā)生失穩(wěn)。由此可見，本支護(hù)方案完全滿足安全要求。同時(shí)，由于對(duì)基坑安全等級(jí)較低的邊坡采用了土釘墻，大大降低了支護(hù)成本，做到了既安全又經(jīng)濟(jì)適用。

[1]李云，張杰.深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)探析 [J/OL].建筑知識(shí)，http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1243.TU.20160504.0915.036.html.

[2]王梅.土釘墻施工工藝探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(18).

[3]李沙,等.論深基坑護(hù)坡樁＋土釘墻支護(hù)措施[J].建筑知識(shí)，2013(B02).

Design of slope retaining and protection structures of foundation pit under complex environment//

Jiang Longyuan

By means of analyzing design of retaining and protection structures of foundation pit of a specific proejct,supporting methods are selected for different parts of the foundation considering the level of safety and slope conditions,in particularly the foundation pit has a relatively large scope and complex environment.The selected method is safe and cost-effective,not only can ensure safety of the slope but also reduce the cost.

foundation pit;slope support and protection;profile design;slope-retaining pile

TV5

B

1000-1123（2017）16-0051-03

2017-07-07

2017-08-16

姜龍遠(yuǎn)，工程師。