深基坑圍護(hù)方案設(shè)計(jì)、施工及位移變形監(jiān)測技術(shù)

王偉 WANG Wei

（中鐵二十五局集團(tuán)第四工程有限公司，柳州 545007）

1 工程概況

鼎華城水岸佳園位于柳州市柳北區(qū)，地塊北側(cè)為白露大道，西側(cè)為規(guī)劃路，東側(cè)為水天一洲小區(qū)，南側(cè)為濱江西路。該地塊的序號(hào)為4 號(hào)地塊。本次工程包括1#～11#樓及一層地下室，本工程共11 棟樓，包含：1#樓3 層幼兒園，2# 樓32 層住宅樓，3#、5# 樓33 層住宅樓，4# 樓為門衛(wèi)室，6# 樓26 層住宅，7#、8# 樓20 層住宅，9、10# 樓為19層住宅，11# 樓為2 層農(nóng)貿(mào)市場及垃圾站?？偨ㄖ娣e211879.12m2。

圖1 本項(xiàng)目基坑位置示意圖

根據(jù)鉆探結(jié)果及區(qū)域地質(zhì)資料，場地巖土層在鉆探深度范圍內(nèi)，揭露有4 個(gè)主要土層：①素填土；②可塑狀粉質(zhì)黏土；③強(qiáng)風(fēng)化白云巖；④中風(fēng)化白云巖。

設(shè)計(jì)基坑開挖深度3.7～7.2m，周長約為1271.5m。

2 基坑支護(hù)方案

本項(xiàng)目基坑存在面積大，各部位開挖深度相差大，基坑周邊長，周邊各區(qū)段面鄰不同的復(fù)雜條件等特點(diǎn)。部分區(qū)段具有放坡開挖的條件，而有些區(qū)段緊鄰重要的既有（構(gòu)）建筑物，確保既有（構(gòu)）建筑物及基坑工程安全的壓力非常大。本項(xiàng)目基坑支護(hù)原設(shè)計(jì)方案以放坡及灌注樁支護(hù)兩種形式，且放坡開挖及灌注樁支護(hù)均僅按最不利區(qū)段各設(shè)計(jì)了1 種方案，支護(hù)施做的工程量大，造價(jià)高。本項(xiàng)目根據(jù)各區(qū)段不同地質(zhì)情況及外界條件，精心設(shè)計(jì)、科學(xué)優(yōu)化了支護(hù)方案。在確保基坑安全的基礎(chǔ)上，采取適度設(shè)計(jì)，即不浪費(fèi)支護(hù)的過剩支護(hù)功能，使施工成本最低，工期最短。最終本項(xiàng)目基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)如圖2 所示，其中采取放坡開挖的區(qū)段，根據(jù)深度、地質(zhì)情況的不同，設(shè)計(jì)了支護(hù)參數(shù)不同的C、D 兩種方案。灌注樁防護(hù)區(qū)段，設(shè)計(jì)了A、B、E、F等4 種不同支護(hù)參數(shù)的方案。

圖2 基坑總體防護(hù)方案示意圖

2.1 放坡開挖段支護(hù)設(shè)計(jì)

本工程放坡開挖區(qū)段為C、D 段，C 段總長218.39m，D段總長46.64m。最不利地質(zhì)的C-C 斷面、D-D 斷面基坑深均為7.3m，采用二級(jí)放坡，設(shè)1m 寬馬道，第一級(jí)邊坡高2.3m，第二級(jí)邊坡高5m，C-C 斷面第一級(jí)邊坡坡比為1∶1，第二級(jí)邊坡坡比為1∶1.2。D-D 斷面第一級(jí)邊坡與第二級(jí)邊坡坡比均為1∶1。邊坡開挖修整后及時(shí)設(shè)置泄水管并噴射100mm 厚C20 砼面層，封閉暴露的土體，土體暴露時(shí)間不得大于4h。泄水管采用φ50PVC 管制作，長約400mm。泄水管埋設(shè)間距為上下2500mm、水平2500mm，呈梅花狀布置。泄水管安裝前鉆設(shè)φ5～8 孔洞，布置外包尼龍網(wǎng)，并填充碎石。泄水管按照5%的坡度向下傾斜安置。在邊坡頂進(jìn)行地面硬化寬度不小于10m，防止雨水滲透土層里導(dǎo)致邊坡坍塌，按照5%坡度向外，以防雨水流入基坑里。CC 斷面、D-D 斷面示意見圖3。

圖3 C-C 斷面、D-D 斷面支護(hù)設(shè)計(jì)圖

2.2 灌注樁防護(hù)區(qū)段參數(shù)設(shè)計(jì)

其余無放坡空間的地段采用灌注樁防護(hù)，排樁樁徑1m，樁間距3m，樁長根據(jù)各區(qū)段的不同，通過承載驗(yàn)算而定（A、B、E、F 段樁長各為10.2m、11.5、13.0m、15.6m），樁頂設(shè)1.0×0.8m 冠梁，樁間設(shè)拱板。其中最不利F-F 斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4 所示。

圖4 最不利F-F 斷面支護(hù)設(shè)計(jì)示意圖

拱板做法（如圖5 所示）如下：先將2.5m 長的φ14 鋼筋釘打入土體，隨后在樁身植膨脹螺釘，將加強(qiáng)鋼筋與膨脹螺釘、鋼筋釘焊接。拱形板采用C20 混凝土，噴射制作，厚度20cm。土層分層開挖，拱形板分層制作，分層高度1.0m。每層拱形板中留一泄水孔。

圖5 樁間拱板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3 基坑驗(yàn)算

3.1 支護(hù)設(shè)計(jì)C-C 剖面

本工程C-C 剖面安全等級(jí)均為三級(jí)，支護(hù)重要性系數(shù)為γ0=1.0，要求邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)大于1.25。本基坑支護(hù)使用年限為一年。天然放坡支護(hù)，土層參數(shù)如表1 所示。

表1 土層參表數(shù)

整體穩(wěn)定驗(yàn)算采用瑞典條分法，應(yīng)力狀態(tài)：有效應(yīng)力法。計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

表2 天然放坡C-C 斷面整體穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果

3.2 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)D-D剖面

深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)D-D 剖面驗(yàn)算結(jié)果見表3。

表3 天然放坡D-D 斷面整體穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果

3.3 灌注樁防護(hù)段驗(yàn)算結(jié)果

最不利F 區(qū)段的灌注樁防護(hù)驗(yàn)算結(jié)果如下：

坑底抗隆起驗(yàn)算：安全系數(shù)KL=2.97＞2.5。

抗傾覆驗(yàn)算：安全系數(shù)KC=2.26＞1.2。

樁頂最大水平位移4.2mm；最大彎矩363.7kN·m；最大剪力105.3kN。

計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求，樁體承載能力滿足施工要求。

4 基坑降水措施

在基坑頂部及坡腳處均做好防排水處理，在邊坡頂進(jìn)行地面硬化寬度不小于10m，防止雨水滲透土層里導(dǎo)致邊坡坍塌。地面按5%坡度向外，以防雨水流入基坑里。在坡頂及坡腳均設(shè)置排水溝，坡頂排水溝距坑頂邊2m，坡底排水溝距坑邊0.2m，排水溝采用磚砌，表面用15mm 厚1∶3 水泥砂漿抹面，。集水井沿基坑周邊設(shè)置，間距20～30m，實(shí)際施工根據(jù)基坑開挖情況及水量程度作調(diào)整。磚砌集水井表面用15mm 厚1∶3 水泥砂漿抹面。

由于基坑處地下水較豐富，需采取必要的降水、排水措施。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，采取在基坑內(nèi)部設(shè)置集水坑，一般間隔30m，集水坑直徑0.7～0.8m。為了避免影響后續(xù)的施工作業(yè)，集水井開挖尺寸需嚴(yán)格控制。

5 變形監(jiān)測設(shè)計(jì)

基坑按《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）的相關(guān)規(guī)定設(shè)置觀測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測時(shí)段為基坑開挖前至基坑回填土方施工完成。本工程按監(jiān)測等級(jí)三級(jí)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測方案需審批后方可實(shí)施。

監(jiān)測點(diǎn)位置設(shè)在基坑的頂部和基坑底部，監(jiān)測點(diǎn)的間距均控制在20m 內(nèi)，并結(jié)合基坑支護(hù)總說明和現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，對(duì)于現(xiàn)場坡頂附近場地15m 范圍的未拆除建筑物，在建筑物四周增設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。

本項(xiàng)目基坑監(jiān)測的重點(diǎn)在于緊鄰既有建（構(gòu)）筑物，采用灌注樁支護(hù)的區(qū)段，因建（構(gòu)）筑物出現(xiàn)過大沉降前，往往體現(xiàn)在支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的水平位移，故以灌注樁的水平位移監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析為重點(diǎn)。

從最終監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，放坡開挖坡頂實(shí)測最大水平位移為D-36 監(jiān)測點(diǎn)，為9.5mm，未超過累計(jì)報(bào)警值（15mm）；灌注樁防護(hù)區(qū)段的樁頂最大水平位移為F-22 監(jiān)測點(diǎn)，為23.6mm，未超過累計(jì)報(bào)警值（28mm）。

6 基坑支護(hù)作業(yè)注意事項(xiàng)

基坑開挖前，進(jìn)一步對(duì)基坑周邊相鄰建（構(gòu)）筑物及地下管線的情況進(jìn)行勘察，以確認(rèn)支護(hù)設(shè)計(jì)方案的合理可行性。不妥之處及調(diào)整支護(hù)參數(shù)，確?；蛹班徑ㄖ锏陌踩苊鈱?duì)地下管線造成破壞。

完成支護(hù)灌注樁的施做，且樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方進(jìn)行基坑的開挖。為了確?；影踩笆┕みM(jìn)度，基坑土石方開挖與基坑支護(hù)（放坡段的錨噴、樁體支護(hù)段的拱板）工作組織流水作業(yè)，交叉施做。為了避免開挖與支護(hù)之間脫節(jié)，導(dǎo)致坑壁土體松動(dòng)，或是出現(xiàn)局部坍塌等問題，開挖與支護(hù)工序間需密切配合，互相協(xié)調(diào)。當(dāng)支護(hù)未能按設(shè)計(jì)要求施做時(shí)，嚴(yán)禁開挖下層土體。

土石方開挖嚴(yán)格按設(shè)計(jì)邊坡及支護(hù)工藝要求進(jìn)行認(rèn)真開挖，避免超挖或欠挖，按每天的開挖計(jì)劃進(jìn)行基坑的開挖。支護(hù)工作緊跟土石方開挖，確保及時(shí)按質(zhì)量完成支護(hù)的施做。如有險(xiǎn)情或是遇到不良的復(fù)雜地質(zhì)時(shí)，與支護(hù)的施做協(xié)調(diào)，以保障邊坡安全。

基坑周邊停放的機(jī)械、工程材料及車輛等地面荷載不得超過設(shè)計(jì)要求的限值?？禹斠酝?m 線內(nèi)不得有堆載，5m 線外的地面活荷載不得超過15kN/m。

按設(shè)計(jì)要求在坡頂、坡腳設(shè)置排水溝及坡頂硬化。并在基坑底部的邊角處及中間按一定距離設(shè)置集水井進(jìn)行基坑內(nèi)排水。配備足夠的排水設(shè)備以應(yīng)對(duì)雨季排水。

基坑施工加強(qiáng)信息化，施工中出現(xiàn)與設(shè)計(jì)條件（如地質(zhì)情況）不符的情況時(shí)，立即通知設(shè)計(jì)單位復(fù)核。

7 結(jié)束語

本項(xiàng)目通過根據(jù)基坑邊坡不同區(qū)段地質(zhì)情況、開挖深度及周邊既有建（構(gòu)）筑物分布情況，設(shè)計(jì)不同的基坑支護(hù)方案，在確?；邮┕ぐ踩幕A(chǔ)上，按適度的原則對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較和優(yōu)化，最大限度降低了施工成本，為公司取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

在基坑的施工使用期間，設(shè)置了合理分布的監(jiān)測點(diǎn)對(duì)基坑、周邊建筑物、道路及地下管線等沉降及位移進(jìn)行監(jiān)測，隨時(shí)把握基坑支護(hù)及周邊建（構(gòu)）筑物的安全狀況，評(píng)估支護(hù)方案的合理性。并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及其分析結(jié)果及時(shí)反饋給現(xiàn)場施工技術(shù)人員，以指導(dǎo)現(xiàn)場施工。