湖州市市北分區(qū)SB-03-01-03c 地塊工程總承包（EPC）項目基坑圍護(hù)設(shè)計方案

王順柯，羊群芳

（中國聯(lián)合工程有限公司，杭州310022）

1 工程概況

湖州市市北分區(qū)SB-03-01-03c 地塊項目，南側(cè)為井安路（待建）與環(huán)渚小學(xué)，西側(cè)為潛莊路（在建），北側(cè)為三環(huán)北路，場地北側(cè)和東側(cè)為河流后莊港。本項目總用地面積約88 305.0m2，建筑物主要為8 幢26 層高層、3 幢17 層高層、8 幢8 層多層組成，樁基礎(chǔ)，擬建1 層地下室，地下室周長約為970m。

2 工程地質(zhì)條件及周圍環(huán)境條件

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察資料，場地內(nèi)涉及基坑支護(hù)的土層及土的物理力學(xué)性質(zhì)等見表1。

表1 基阮支護(hù)工層土的物理力學(xué)性策

2.2 地下水條件

本場地勘探深度以內(nèi)地下水主要為孔隙潛水、孔隙承壓水?？紫稘撍饕植加谏喜竣賹印ⅱ趯?、③層和④層土孔隙中，水量較小，逕流緩慢，富水性差，主要受大氣降水和表水的補(bǔ)給，其次為河流等側(cè)向補(bǔ)給，排泄方式主要為蒸發(fā)，④層粉土孔隙潛水基坑開挖施工過程中，瞬時用水量可能較大，對基礎(chǔ)施工影響較大；孔隙承壓水主要分布于⑧、⑩層土孔隙中，賦水性一般，含水層較厚，富水性較強(qiáng)，以側(cè)向逕流補(bǔ)給為主，深井取水為主要排泄方式，各層地下水已貫通，水質(zhì)、水動態(tài)趨同，水動態(tài)較穩(wěn)定。

基坑涉及地下水主要為孔隙潛水，基坑開挖過程中，①層新近填土及原水塘現(xiàn)泥漿沉渣沖填部位及周邊河道瞬時涌水量較大，存在向基坑內(nèi)滲水，從而產(chǎn)生流變等滲透剪切破壞問題。

2.3 基坑周邊環(huán)境

基坑周邊環(huán)境如下所述：

北面：地下室外墻邊距紅線最近處11.9m，紅線外為潛莊港，寬度為10～20m。

東面：地下室結(jié)構(gòu)邊距紅線最近處3.80m，紅線外8.3m 為河流，寬度為18m。

南面：地下室外墻邊距紅線最近處約14.8m，紅線外為井安路（待建），地下室開挖過程中可能施工。

西面：地下室外墻邊距紅線最近處約4m，西南角地下室外墻邊距紅線最近處約3.7m。

3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型分析

3.1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式

必須綜合考慮地下室特點、周圍環(huán)境和工程地質(zhì)條件等因素，才能得到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工方便的基坑支護(hù)方案。

3.1.1 地下室特點

1）地下室開挖面積大，基坑周長約1 040m，基坑開挖深度較深。

2）本基坑屬于二級基坑?；庸こ贪踩燃壍闹匾韵禂?shù)Y0為1.0[1，2]。

3）周邊環(huán)境復(fù)雜，場地北側(cè)、東側(cè)為河流，西側(cè)、南側(cè)為正在施工或待施工市政道路，應(yīng)適當(dāng)控制基坑變形。

3.1.2 擋土結(jié)構(gòu)選擇

一個完整的圍護(hù)體系應(yīng)由擋土結(jié)構(gòu)、支撐體系和地下水控制系統(tǒng)3 部分組成，下面具體闡述這3 部分結(jié)構(gòu)的選擇。

常用的擋土結(jié)構(gòu)形式包括：（1）放坡開挖；（2）復(fù)合土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)；（3）懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)；（4）門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)；（5）拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)；（6）內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)[3]。

3.1.3 放坡開挖

放坡開挖是最為經(jīng)濟(jì)的圍護(hù)形式，具有施工速度快、土方開挖方便等優(yōu)點，在條件許可的情況下應(yīng)優(yōu)先采用。但在軟土地基中邊坡位移較大，穩(wěn)定性較差，尤其雨季時在滲流力作用下易產(chǎn)生整體失穩(wěn)。同時，采用放坡開挖后土方開挖量和回填量大，且回填土密實度難以保證，在今后使用過程中容易出現(xiàn)地下室周邊地面下沉的現(xiàn)象。因此，本工程不具有采用放坡開挖的條件，但在周邊環(huán)境條件較好的區(qū)域可在基坑淺部適當(dāng)放坡。

3.1.4 復(fù)合土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)

土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟(jì)性好、施工方便、施工工期短等優(yōu)點，目前在軟土地基開挖深度在5.0m 以下的基坑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

因本基坑開挖深度較大，不適宜采用復(fù)合土釘墻圍護(hù)。

3.1.5 懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)

懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有施工方便、施工速度快等優(yōu)點；但在軟土地基中變形大，極易引起周邊地表開裂；同時，懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受的剪力與開挖深度的二次方成正比，彎矩則與開挖深度的三次方成正比[4]，故其經(jīng)濟(jì)性較差，因此不建議采用。

3.1.6 門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)

雙排樁門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過前后排鉆孔灌注樁、壓頂梁和聯(lián)系梁形成一個剛度相對較大的門架，從而提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體的抗變形能力。由于不設(shè)置內(nèi)支撐，因此，具有施工速度快、施工方便等優(yōu)點。門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大，能有效限制側(cè)向變形，便于挖土和縮短工期，基坑開挖面積大，在基坑中間采用門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)限制基坑位移[5，6]。

3.1.7 拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)

拉錨式排樁墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過預(yù)應(yīng)力錨桿來提供支點，也具有受力合理、對周圍環(huán)境影響小、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點。本基坑場地土層以淤泥土為主，拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)提供的拉錨力較小，且基坑北側(cè)和東側(cè)為河道，不建議采用。

3.1.8 內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)

內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有受力合理、變形易控制、可靠性高、對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點，但圍護(hù)造價相對較高，且施工周期相對較長。本基坑周邊環(huán)境條件較復(fù)雜，基坑周邊有在建、待建的市政道路、河道、道路分布，對變形控制要求相對較高。本基坑開挖面積大，采用大角撐或?qū)螘r造價較高，因此，在4 個角部采用內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)比較合適。

綜合上述分析，本基坑角部采用內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑中部采用門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

3.2 擋土樁選擇

擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)目前可采用地下連續(xù)墻、咬合樁排樁墻、SMW 工法樁或鉆孔灌注樁排樁墻形成。

地下連續(xù)墻整體剛度大，抗?jié)B性好，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形小，適用于環(huán)境保護(hù)要求特別高的基坑工程；但圍護(hù)造價高，施工工藝相對復(fù)雜。對于本工程沒必要采用。

咬合樁排樁墻施工方便，抗彎剛度較大；但造價仍然偏高，因此不建議采用。

SMW 工法形成的型鋼水泥攪拌墻具有施工速度快、經(jīng)濟(jì)性好、型鋼可回收、綠色環(huán)保等優(yōu)點，同時可兼作為止水帷幕，節(jié)約圍護(hù)結(jié)構(gòu)所占用的空間。目前，已在12m 以下的基坑工程中得到逐步推廣應(yīng)用。但由于本基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜，開挖面積大，開挖深度范圍內(nèi)有較深厚軟土層，采用SMW 工法樁變形較大，因此不宜采用。

鉆孔灌注樁排樁墻具有施工工藝成熟、抗彎能力強(qiáng)、施工質(zhì)量可靠、造價相對較低等優(yōu)點[7]，目前已在杭州地區(qū)許多深基坑過程中得到了成功的應(yīng)用。因此，本工程采用鉆孔灌注樁（單排局部雙排）結(jié)合雙軸水泥攪拌樁作為擋土樁。

3.3 支撐體系

3.3.1 支撐道數(shù)選擇

根據(jù)本基坑開挖深度及地基土質(zhì)條件，結(jié)合臨近項目基坑的成功經(jīng)驗，本基坑可以考慮采用一道支撐的排樁墻圍護(hù)方案。

3.3.2 支撐材料選擇

在支撐材料的選擇上，可考慮采用鋼支撐和鋼筋混凝土支撐。鋼支撐理論上具有施工速度快、拆撐方便等優(yōu)點，但支撐剛度小、支撐密度大；而鋼筋混凝土支撐剛度大，形式多樣，布置靈活，有利于土方開挖及出土運輸，且在浙江地區(qū)的應(yīng)用非常廣泛，積累的經(jīng)驗較多。因此，采用鋼筋混凝土內(nèi)支撐。

3.3.3 支撐平面布置

基坑尺寸較大如采用對撐的形式，支撐利用率不高，且對撐跨度超過200m，支撐剛度底、安全度較差。在支撐的平面布置上，采用4 個小角撐的支撐形式，該形式在基坑中部形成較大的挖土空間，大型機(jī)械可直接進(jìn)入坑內(nèi)挖土并設(shè)置挖土的臨時通道，可大大加快挖土和出土速度。

基坑?xùn)|側(cè)緊貼紅線，局部不具備設(shè)置小角撐及雙排樁的位置則設(shè)置懸臂樁，加大樁徑提高剛度。

綜合以上分析，結(jié)合本基坑開挖深度和開挖面積，以及周邊環(huán)境，對上述各方案進(jìn)行了比選，角部采用單排鉆孔灌注樁排樁結(jié)合1 道鋼筋混凝土支撐，中部采用雙排鉆孔灌注樁，局部位置采用大直徑懸臂樁。

3.4 降水排水方案

1）地表排水：在基坑邊坡上方設(shè)置300mm×400mm 排水溝，排水溝貫通，并間隔25m 左右設(shè)置一個700mm×700mm×1 000mm 集水井，將其排入下水管道，防止地表水流入坑內(nèi)。

2）坑內(nèi)排水：基坑內(nèi)積水采用明排，根據(jù)現(xiàn)場施工情況設(shè)縱橫向排水溝，并每隔25m 左右設(shè)坑底集中排水井，并根據(jù)開挖過程中坑內(nèi)水量隨時增加集水井?dāng)?shù)量，做好基坑內(nèi)有組織的排水工作。排水溝與基坑下坎線的距離應(yīng)不小于4m。局部坑中坑筏板墊層底已開挖至4 層粉土，坑中坑采用水泥土攪拌樁滿堂加固封閉，并準(zhǔn)備一定量輕型井點降水設(shè)備，出水量較大時采用輕型井點臨時降排水。

3）在基坑邊坡上還應(yīng)設(shè)置PVC 排水管排出坑壁積水。排水管具體數(shù)量可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整。

4 結(jié)語

通過上述針對本項目的基坑圍護(hù)設(shè)計方案的論述，希望能夠為其相關(guān)項目有所幫助，并通過上述論述和大家一起學(xué)習(xí)交流。