復(fù)雜環(huán)境條件下深大基坑支護與降水技術(shù)

劉送送

（青島華創(chuàng)建設(shè)集團有限公司，山東 青島 266000）

1 工程概況

1.1 基坑工程概況

工程案例為修建電子商貿(mào)城，修建地點位于市中心附近，建筑結(jié)構(gòu)為地下3層，地上塔樓結(jié)構(gòu)為南北分列，均為38層?；娱_挖深度為15.0m，局部基坑開挖深度為16.0m?；舆吰聜?cè)壁的安全重要性等級評估為一級，安全重要性系數(shù)評估為1.10。

1.2 基坑周邊情況

臨街的路牙石距離工程地下室的輪廓線東側(cè)為9.0m、東北側(cè)為18.5m。臨街地下結(jié)構(gòu)中鋪設(shè)有雨水、污水、通訊和電力等管道工程，雨水和污水管道管頂埋深為3.5m，與基坑距離為6.5m，通訊電力管道管頂埋深為10.5m，與地下室輪廓線距離為8.5m。南側(cè)街路牙石距離工程地下室輪廓線為9.0m，污水和雨水管道與地下室輪廓線的距離為12.0m，通訊和電力管道與基坑的距離為6.0m。西側(cè)街路牙石距離工程地下室的輪廓線為13.0m，地下管道工程為雨水、給水、電力和通訊，其中給水和雨水管道與地下室輪廓線距離為9.0m和11.0m，通訊管道與地下室輪廓線距離為7.5m，電力管道與工程基坑距離為6.0m。工程西側(cè)方向分別有兩棟6層建筑、一棟28層建筑。北側(cè)街路牙石距離工程地下室輪廓線為5.5m，路中建有一座高架橋，橋墩與工程地下室輪廓線細(xì)小距離為18.0m。

本工程的周邊環(huán)境較為復(fù)雜，基坑的3倍范圍內(nèi)含有大量的地下管道工程，還有高架橋建設(shè)，基坑的1倍范圍內(nèi)人流量和車輛流量密集范圍度較高。

1.3 工程水文地質(zhì)條件

1.3.1 土質(zhì)情況

第一層雜填土地層，深度0.3～1.5m，平均厚度0.74m,濕度和密度稍高；第二層粉土地層，深度1.2～4.4m，平均厚度2.21m，濕度和密度稍高；第三層粉土地層，深度3.6～7.0m，平均厚度2.45m，濕度和密度稍高；第四層粉土地層，深度89.5～93.2m，平均厚度2.75m，濕度和密度稍高；第五層粉土地層，深度8.2～15.4m，平均厚度2.73m，濕度更高，密度稍高；第六層粉砂土層，深度9.4～20.6m，平均厚度4.1m，濕度飽和，密度中等，主要位于場地中部，小礫石和原生鈣質(zhì)結(jié)核在土層中分布較多；第七層粉土地層，深度17.2～26.0m，厚度5.10m，濕度稍高，密度中等。

1.3.2 地下水情況

地下水情況為潛水類型，大氣降水為主要補給方式，地下徑流和人工開采為主要排泄方式，施工期間水位埋深為11.0～12.2m，2～3m為水位年度變幅范圍，10m為3～5年內(nèi)最高水位埋深范圍，8.0m為歷史最高水位埋深范圍，8m為抗浮設(shè)防水位埋深。由于15m和16m為基坑的開挖深度和局部深度，超出5m的地下水位深度，需要進行地下水降低至基底標(biāo)高1m以下的降水處理。

2 本基坑工程的重點和難點

由于工程位于市中心附近，工程周邊的地上和地下具有較多的建筑、管道、人流和車流量，環(huán)境的復(fù)雜程度極高，基坑開挖邊線與周邊環(huán)境的距離也非常近，導(dǎo)致基坑嚴(yán)重變形?；诿娣e和深度較大的基坑開挖需求，對地質(zhì)情況進行了詳細(xì)勘察，在基坑開挖范圍內(nèi)，還有兩處被廢棄的防空洞，已經(jīng)局部坍塌。一處位于基坑的中東位置，向南延伸，5m埋深；另一處位于基坑的西北邊線位置，55°斜角于基坑側(cè)壁，9m埋深。對基坑周邊土體水平和垂直位移的控制難度較大，地下水的降低處理，可能會造成周邊水位降低后，由于土體變形導(dǎo)致周邊地面下沉。

3 基坑工程支護與降水方案

3.1 基坑支護設(shè)計方案選型

基坑支護是為了提高基坑的穩(wěn)定和安全程度，必須針對基坑和周邊環(huán)境的實際情況，根據(jù)對基坑穩(wěn)定和安全造成不利影響的因素，采取具有防范作用的處理措施。影響因素主要包括地質(zhì)條件、工程要求、氣候條件、施工技術(shù)、基坑開挖深度、周邊地下管道等。本工程中，由于較大的基坑開挖深度，周邊的地上建筑物和地下管道較多，基于諸多因素的考量，基坑支護設(shè)計方案選型可采取內(nèi)支撐、斜支撐和樁錨，或內(nèi)支撐與樁錨相結(jié)合的方式。當(dāng)選定可行的基坑支護設(shè)計方案后，還需要根據(jù)工程其他情況，如工程工期、施工技術(shù)水平、成本經(jīng)濟限制等，選擇最適宜的基坑支護設(shè)計方案。在本工程中，出于施工周期較短、便于后續(xù)施工銜接、施工技術(shù)水平較高和成本費用較低等情況考量，以樁錨的基坑支護設(shè)計方案最為適宜。選定適宜的基坑支護設(shè)計方案后，需制定具體的基坑支護設(shè)計方案。本工程中，土釘墻、預(yù)應(yīng)力錨索和鋼筋混凝土排樁作為支護設(shè)計方案的具體形式，在進行具體實施時，基于前期勘察結(jié)果，由于東西兩側(cè)基坑開挖深度內(nèi)的粉砂地層厚度僅為0～1.2m，可利用短構(gòu)筑土釘與樁錨支護結(jié)合的方式；中部南北兩側(cè)基坑12.0～17.5m深度下的粉砂地層厚度為3～8m，可在樁錨支護的同時，利用較長的密集土釘對坑壁砂層進行補強加固；東部基坑需要根據(jù)工程的使用要求進行更早地開挖和澆筑等主體施工，因此，在施工時會形成東西兩側(cè)坑中坑的情況，對于臨時邊坡就可以利用天然放坡的支護設(shè)計方案。

3.2 基坑設(shè)計與施工

3.2.1 樁錨支護體系

以預(yù)應(yīng)力錨索、鋼筋混凝土排樁聯(lián)合短土釘掛網(wǎng)噴面作為具體的支護形式。首先，在地面-1.5m處設(shè)置1.0m寬的1∶0.2放坡平臺；然后，將0.8m的混凝土排樁以1.5m的間距在放坡平臺上設(shè)置一排，具體排樁情況為27m樁長、HRB335樁縱筋、HRB235螺旋箍筋、φ16φ20配筋、φ16·2000加強筋、φ8·200箍筋。預(yù)應(yīng)力錨索為φ15.2有黏結(jié)型鋼絞線，23～27m長度，200mm孔徑，20°成孔傾斜角度，上為兩束，下為四束；土釘需要在預(yù)應(yīng)力錨索中間打入，1.0m的橫向和縱向間距，土釘長度為2.0m、φ20配筋、0°傾角；配制純水泥漿為0.5的水灰比，P·C32.5級的水泥強度，注入土釘孔中；將12加強筋焊接于錨索端部；φ8·250 鋼筋網(wǎng)掛于樁間土，40mm厚度和C20強度的混凝土噴射。

3.2.2 樁錨結(jié)合土釘支護體系

粉砂土層在地面下12.5～17.8m處分布為3～8m厚度，需要在樁錨支護的同時，利用密集構(gòu)造土釘墻對12～16m的坑壁砂層進行補強加固，土釘6～9m長度、φ20配筋、20°傾角、1.5m的水平間距和垂直間距；同樣，將配置0.5水灰比、P·C32.5級水泥強度的純水泥漿打入土釘孔中。12加強筋焊接于錨索端部；φ8·250 鋼筋網(wǎng)掛于樁間土，40mm厚度和C20強度的混凝土噴射。

3.2.3 放坡支護體系

本工程中的邊坡屬于階段性成因邊坡，是由于施工順序造成的坑中坑，側(cè)壁的安全等級評估為二級，支護方式可利用放坡支護結(jié)合素噴。放坡比為1∶1，二層平臺位置處于地表-4.0m，1.0m的平臺寬度。進行40mm厚度、C20強度、13.5m的剖面垂直高度的混凝土素噴。

3.2.4 基坑降水設(shè)計

根據(jù)前期勘察結(jié)果可知，地表-11.1m深度的地下水位埋深，需要采取降水措施達(dá)到大于基底深度1.0m的降水深度。在基坑降水設(shè)計方案過程中，根據(jù)實際工程情況，由于開挖場地的限制、含水層的特征、施工技術(shù)水平等情況，將管井降水作為基坑降水設(shè)計方案。以20～50m間距布置管井，嚴(yán)格按照市政降水工程設(shè)計要求進行具體施工。

3.2.5 變形監(jiān)測結(jié)果

對于基坑開挖引起的周圍土體應(yīng)力變化和坑壁土體、支護結(jié)構(gòu)的位移與變形變化，需要精確監(jiān)測，以免對基坑穩(wěn)定性和安全性造成影響。在本工程中，通過對地下水位變化、支護結(jié)構(gòu)位移、錨索內(nèi)力和周圍建筑物沉降等情況的監(jiān)測，存在27.8mm的坡頂水平最大位移、39.4mm的最大深層水平位移和22.6mm的最大沉降量，均未超過基層監(jiān)測預(yù)警允許范圍。

4 結(jié)語

建筑工程周邊環(huán)境的復(fù)雜性需要選擇適宜的基坑支護和降水技術(shù)，才能有效確?；又ёo和降水的效果，確?；拥姆€(wěn)定性和安全性。并隨著對基坑支護和降水技術(shù)的實踐應(yīng)用，不斷積累更多的工程經(jīng)驗，促進基坑支護和降水技術(shù)的不斷完善與提高，更好地解決其他建筑工程周邊環(huán)境的復(fù)雜性難題，使城市化建設(shè)得以更加高效率和高質(zhì)量推進。