某綜合體工程的深基坑支護選型及分析

董巖峰

摘要：軟粘土中超大型深基坑工程的支護設計關鍵在于確?；幼陨斫Y構及周邊環(huán)境的安全，同時為后續(xù)土方工程及主體施工提供方便。本文以南京某綜合體項目為例，根據工程所處的地質條件及環(huán)境條件，比選了各種基坑支護方案后采用了鉆孔灌注樁結合水泥土攪拌樁止水帷幕的支護方式，通過合理布置內支撐保證了基坑工程和周圍管線的安全，該方法既加快了施工速度，又達到了經濟合理、施工方便的目的。

Abstract： The key to the support design of ultra-large deep foundation pit in soft clay is to ensure the safety of the foundation pit and its surrounding environment， and to facilitate the subsequent earthwork and main construction. Taking a comprehensive project in Nanjing as an example， according to the geological conditions and environmental conditions of the project， the support method of the bored pile combined with the cement soil mixing pile water curtain is adopted after selecting various foundation pit support schemes. The safety of the foundation pit engineering and surrounding pipelines is ensured by reasonable arrangement of internal supports. This method not only accelerates the construction speed， but also achieves the purpose of economic rationality and convenient construction.

關鍵詞：深基坑；支護體系；支撐

Key words： deep foundation pit；support system；support

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）32-0165-02

0 引言

隨著經濟發(fā)展及城市化步伐的加快，高層建筑越來越多，由于大部分高層建筑都設計地下室，深基坑的開挖成為一種必然，但是在當前用地緊張的密集城市中心開挖深基坑要涉及諸多因素，其支護方案的安全性、經濟性和施工工期等對整個工程都有著較大影響，如何通過合理的支護來保證基坑穩(wěn)定性、減少對周圍環(huán)境影響一直是本行業(yè)的研究熱點。本文以南京某綜合體大型深基坑工程為例，探討了大型深基坑工程的支護方案、支護設計等內容，可為類似基坑工程提供參考。

1 工程概況

南京某綜合體項目主樓24層，輔樓6層，基坑開挖總面積約40000m2，挖深9.85m，局部深度13.85m?；舆吘€緊鄰四周用地紅線，南面和西面為主干路，東面為待建道路，北面在地鐵線保護范圍線內，該基坑與周圍紅線的距離見表1?；又苓叺缆芬韵侣裨O各類管線，基坑開挖必須對管線進行保護，部分重要管線與基坑邊線的距離見表2。

2 地質條件

工程場地屬長江漫灘，主要巖土層分布如下：①～1素填土，軟～可塑，屬新填土，密實度較差，層厚0.4～4.5m；①～2素填土，軟～可塑，由粉質粘土、粘土混少量碎磚石填積，層厚0.8～3.0m；①～2a淤泥、淤泥質填土，流塑，含腐植物，層厚0.3～1.8m；②～1粉質粘土，軟～可塑，夾薄層粉土，層厚0.3～3.2m；②～2淤泥質粉質粘土，流塑，含少量腐植物，夾薄層粉土，層厚7.3～12.7m；②～3淤泥質粉質粘土，灰色，局部為互層狀，水平層理發(fā)育，層厚6.5～13.7m；②～4粉細砂，中密，砂顆粒成分以石英質為主，層厚2.7～10.2m；②～5細砂，密實，顆粒成分以石英質為主，含云母碎片，層厚13.3～17.9m；③強風化泥巖、泥質粉砂巖，風化強烈，遇水極易軟化，層厚0.7～7.4m。

根據以上巖土分布情況可知，該場地淺層分布較厚的高含水量、高壓縮性軟弱土，止水處理和圍護選型將是該基坑工程重點考慮的問題。

3 支護選型分析

3.1 總體分析 本工程屬于超大深基坑。支護方案的選擇直接關系到工程造價、施工進度及周圍環(huán)境的安全?？傮w上基坑支護分順作法和逆作法兩類方法，兩種方式具有各自鮮明的特點，順作法是先施工周邊支護結構，然后由上而下分層開挖，并依次設置水平支撐，待基坑開挖至坑底后，再由下而上施工主體結構的基礎底板、豎向墻柱構件及水平樓板構件等，最后按一定順序拆除支撐系統(tǒng)，完成地下結構施工全過程。順作法施工便捷、經濟性和施工進度比較均衡，對施工單位的管理和技術水平要求不高，因而選擇面廣，但是臨時支撐的拆除工程量大且控制基坑的變形能力相對較低。逆作法是開挖一定深度的土體后支設模板用澆筑的永久結構梁板代替臨時支撐和平衡作用在支護墻上的土壓力，一旦土方開挖結束，地下結構也就施工完成，逆作法的優(yōu)點是工期短，經濟性好，有利于降低能耗、節(jié)約資源，且地面樓板的施工可為后續(xù)土方工程提供作業(yè)空間，解決施工場地狹小的問題，但逆作法作業(yè)環(huán)境差，施工質量難以控制。

3.2 支護體系分析

3.2.1 圍護體系 根據基坑工程的實踐經驗，國外軟土地區(qū)的基坑圍護結構一般選擇型鋼水泥土攪拌即SMW工法，地下連續(xù)墻、灌注排樁結合止水帷幕等形式。SMW工法是在連續(xù)套接的三軸水泥土攪拌樁內插入型鋼形成的復合擋土結構，在開挖深度較大的深基坑中，該工法支護體系的變形較大，而變形超過一定范圍后會引起基坑滲漏水事故；地下連續(xù)墻的抗側移剛度大、施工工藝成熟，近年來在環(huán)境保護要求高以及開挖深度大的基坑工程中得到了大量的應用，但是在軟粘土場地，該方法的施工難度大，易出現(xiàn)相鄰槽段不對齊或滲漏水等質量問題，而且在城市中施工地下連續(xù)墻，廢泥漿的處理也是問題；鉆孔灌注排樁支護工藝簡單、質量容易控制，施工對周邊環(huán)境的影響小，常用于順作法基坑工程，特別是其止水帷幕可根據工程的土層情況、周邊環(huán)境、開挖深度以及經濟性等要求綜合選用。

3.2.2 支撐體系 目前，深基坑支護體系中常用的水平傳力體系有內支撐和外拉錨兩種形式，內支撐根據材料的不同又分為鋼筋混凝土支撐和鋼支撐。鋼筋混凝土支撐具有剛度大、變形小的特點，對減小支護體系的水平位移，保證支護體系穩(wěn)定性方面效果良好，而且鋼筋混凝土支撐適應性強，可用于各種復雜形狀的基坑工程；鋼支撐自重小，施工方便，安裝和拆卸的速度快，重復利用性好，在一定程度上可以降低成本，節(jié)約工程造價，但這種支撐體系需要保證各個節(jié)點的焊縫質量和拼裝質量，施工不當時會造成節(jié)點變形甚至出現(xiàn)節(jié)點大范圍破壞的現(xiàn)象；土層錨桿是埋設于地層中的錨桿，該體系依靠錨桿與周圍地層的抗剪強度傳遞拉力或使地層自身得到加固，由于錨桿與地層緊密地聯(lián)系在一起，可以保證結構物和土體的穩(wěn)定，但不能超出紅線，在土質條件較差的地區(qū)，其控制變形的能力較弱。

4 本工程支護結構設計

在本工程中，基坑緊鄰道路，支護面狹小，缺乏逆作施工的必要條件，因此采用順作法開挖，而對于超大基坑，根據基坑的開挖深度、平面面積和周邊環(huán)境條件，既可選擇臨時性圍護，也可選擇與主體結構相結合的永久圍護。本基坑面積大，采用SMW工法存在安全隱患，而且SMW工法的型鋼租賃成本也很高，因此，該方法不適合用于本工程；“兩墻合一”的地下連續(xù)墻需要占用較大的場地，施工工期長，施工隊伍的選擇范圍小，也不適合本工程。相比之下，鉆孔灌注樁工藝成熟，工期短，可分區(qū)進行施工，用作本工程的基坑支護是可行的，止水帷幕的選擇要考慮基坑面積、周長，周邊環(huán)境等情況進行綜合分析。經過反復比選后，本工程采用了灌注樁+三軸水泥土攪拌樁止水帷幕的結構形式，用鋼筋混凝土支撐抵抗水平荷載。

4.1 支護樁和止水帷幕設計

本工程基坑支護結構為Φ900@1100的鉆孔灌注樁，該灌注樁的有效樁長為22.15m，插入坑底以下14.05m；基坑北側臨近地鐵區(qū)域，考慮地鐵的影響，采用了Φ1100@1300的鉆孔灌注樁，該樁的有效長度為22.15m，插入坑底以下的深度與前面相同，鉆孔灌注樁的混凝土設計強度為C30。在灌注樁外側200mm處設計了單排三軸水泥土攪拌樁止水帷幕，由于本工程基坑開挖深度大且含有潛水和弱承壓水，采用了Φ850@1200的三軸水泥土攪拌樁，攪拌樁長度25.00m，水泥摻量為22%。

4.2 水平支撐設計

本工程豎向設計了二道鋼筋混凝土水平支撐，其布置方式如圖1所示。第一道支撐圍檁兼作圍護結構的壓頂梁，對撐可用于挖、運土的施工棧橋，這樣既增大了施工操作面，又加快出土效率，有效解決了工程施工場地狹小的問題，兩道支撐的具體尺寸見表3。

根據土性參數(shù)，采用彈性地基梁法計算得出支撐軸力，每一側的最大軸力值見表4。

根據表3軸力值設計了支撐配筋，第一層圍檁主筋選用12？準25、箍筋選用？準10@150的四肢箍；第二層圍檁主筋選用16？準28、箍筋選用？準12@150的六肢箍；第一層對撐和八字撐選配8？準25的鋼筋；第二層對撐和八字撐選配9？準25的鋼筋。

5 結語

超大深基坑工程圍護方案的選型至關重要，不同圍護方案在工期、造價以及施工便利性方面差異很大，如何在滿足基坑安全的前提下提高經濟性以及施工的便捷性一直是基坑工程支護設計和施工所考慮的主要問題。本工程在綜合考慮土質條件差、地下水豐富、環(huán)境保護要求苛刻以及基坑面積大等諸多不利因素后采用了鉆孔灌注樁結合止水帷幕的支護形式，通過合理設計內支撐保證了基坑工程和周圍管線的安全，達到了經濟合理、安全高效的目的。

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