漳州軟土超深基坑支護設計研究

李 偉

(湖北萬泰巖土勘察設計有限公司,湖北 宜昌 443000)

0 引言

隨著城市化建設的推進和我國經(jīng)濟發(fā)展的需要，對地下空間的開發(fā)和利用受到重視，深基坑工程越來越常見，但復雜的周邊環(huán)境和地質條件導致對支護結構和土體的變形限值要求更高。基坑設計選型不合理或者施工不當，當變形擴大到一定程度，基坑周圍的建筑物或道路、管線就會發(fā)生破壞。因此，加強支護結構選型和變形監(jiān)測是確保基坑安全的重要手段[1-2]。

對此，國內(nèi)學者們有針對性的做了大量研究工作。蘇秀婷等[3]基于改進MSD法，研究軟土深基坑支護側移的發(fā)展規(guī)律；龍林等[4]以長沙市某深基坑工程的監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，研究基坑變形和發(fā)展的規(guī)律；金國龍等[5]提供了圓環(huán)形內(nèi)支撐的基坑支護設計分析思路和設計方案；龔昕等[6]研究基坑雙圓環(huán)形內(nèi)支撐體系的應用。

本文以漳州恒大城市之光深基坑項目為研究背景，詳述圓環(huán)形內(nèi)支撐的基坑支護設計方案和地下水降排水方案，經(jīng)理正軟件計算，對薄弱部位采取加固措施。并獲取基坑監(jiān)測實測數(shù)據(jù)進行分析，研究基坑在開挖至坑底工況下，排樁支護結構的受力特點和變形規(guī)律。

1 工程概況

1.1 周邊環(huán)境

漳州恒大城市之光項目位于漳州龍文區(qū)，建元東路與碧湖路交匯處(碧湖公園北岸)，有2幢38層～39層超高層住宅擬建物及2層裙樓(占地面積5 210 m2、建筑面積98 026.49 m2)，3層地下室，地下室分布于二期的整個地塊，占地面積約15 498 m2。

本工程±0.00 m相當于黃海標高8.00 m。場地地勢局部有起伏，周邊地面現(xiàn)狀標高約為黃海5.50 m～8.00 m，西高東低，施工前場地東側應整平至黃海7.00 m以下。該基坑地下室外墻距離紅線約3.5 m～5.0 m。

地下室主要參數(shù)如下:本建筑物共設3層地下室(電梯井局部加深2 m)。地下1層板面標高-5.20 m，地下2層板面標高-9.70 m，地下3層底板面標高為-13.90 m，板厚700 mm，底板下設素混凝土墊層，厚100 mm, 基坑開挖至承臺(底板)墊層底的深度為13.5 m～15.8 m。該建筑物地理位置示意圖見圖1。

1.2 水文地質條件

場地內(nèi)地下水主要有潛水(或上層滯水)、承壓水和孔隙及基巖裂隙水3種。上層滯水賦存于雜填土(填石)中，主要接受降雨入滲或場地外圍地下水的側向補給；承壓水主要賦存和運移于②細砂、④卵石中，這些主要地下水含水層在較大的區(qū)域上是相通的，局部或頂部有相對弱透水層的阻隔而呈承壓水，水量豐富，主要接受大氣降水及外圍地下水的補給；網(wǎng)狀孔隙裂隙水主要賦存和運移于殘積層及全風巖和砂礫狀強風化巖的網(wǎng)狀孔隙裂隙之中，水量一般為貧乏，主要接受上層(外圍)地下水的補給；基巖裂隙水存在于碎塊狀強風化巖和中(微)風化巖的裂隙中，水量一般為貧乏。

初見水位在1.00 m～2.00 m,穩(wěn)定水位一般為2.90 m～3.40 m(高程3.00 m～3.50 m),承壓水水位埋深為4.83 m～5.73 m(標高為0.30 m～-0.45 m),地下水位年變化幅度約為1 m～2 m。

基坑開挖范圍內(nèi)主要土層抗剪強度參數(shù)詳見表1，基坑底所在土層主要為淤泥。

表1 基坑支護設計參數(shù)表

2 基坑支護結構設計

2.1 圍護結構選型

基坑西側緊鄰已建綜合樓，北側靠近建元東路，東側和南側為碧湖路，且基坑開挖深度極深，四周無放坡空間，考慮到周邊環(huán)境條件，建議采用樁錨支護或樁撐等支護形式，但基坑周圍臨近建筑、道路及管線，深厚軟土淤泥地層，使用錨索控制變形效果較差，故優(yōu)先選用樁撐支護。

鋼筋混凝土內(nèi)支撐的支點剛度系數(shù)足夠大，變形非常小，可靠性強，施工方便，可以滿足較大間距的要求。常用的鋼筋混凝土支撐有對撐和角撐及圓環(huán)形支撐等體系，其中圓環(huán)形支撐體系充分利用了環(huán)撐均衡受力特征，削減支撐桿件數(shù)量，且擴大土方挖運空間，能有效的縮短施工工期。本基坑在平面上呈扇形，利用圓環(huán)形支撐的3處環(huán)梁部位和冠梁重合的特點，可以較好的分擔圍護樁的側向土壓力，減少支撐桿件數(shù)量，節(jié)省工程造價。

2.2 基坑支護設計方案

基坑支護形式采用排樁加兩道大直徑圓環(huán)形內(nèi)支撐[7]。圍護樁采用咬合灌注樁φ900@1 300 mm，兼做止水帷幕，樁長28 m～29.2 m。立柱上部采用鋼格構柱，下部采用φ900 mm沖(鉆)孔灌注樁作為基礎。地下室下沉位置與主樓承臺位置采用放坡支護。場地西高東低，西側緊挨已建2層綜合樓，為解決西東場地高低差2.5 m的問題，西側多設置一道腰梁和東側的冠梁同標高連接，剖面圖如圖2所示。

2.3 基坑降排水設計

雜(素)填土中的上層滯水，采用集水明排方式進行排水?；娱_挖面以上細砂層中的潛水，采用管井進行疏干降水。地下水位應降低至承臺墊層底下0.5 m，降水深度約11.4 m。卵石層中的承壓水，采用管井降壓，防止基坑突涌。

本工程基坑降水采用動態(tài)設計，預先設計管井降水，然后根據(jù)現(xiàn)場涌水量和排水進度進行適當調(diào)整。內(nèi)布置降水井25口井深約24 m(從自然地面算起)，布置回灌井23口，井深約24 m(從自然地面算起)。抽水泵的流量不小于30 t/h。根據(jù)抽水效果必要時增加井數(shù)或提前關閉部分降水井。抽水停止時間：一般至結構施工至地上4層，如有后澆帶則應至后澆帶施工完畢，且須滿足結構的抗浮驗算方可停止抽水。基坑降水方案布置如圖3所示。為基坑降水共布置25口降水井,為防止地面沉降，必要時回灌共布置23口回灌井，均為成井直徑400 mm，管徑219 mm。

3 基坑監(jiān)測方案及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

圍護樁深層水平位移監(jiān)測(測斜)15個點，測斜管的管底標高不得高于圍護樁的樁底標高。坡頂水平位移和沉降監(jiān)測29個點。樁身鋼筋應力監(jiān)測3根，每根樁3個斷面，每個斷面2只應力計；支撐梁鋼筋應力10個點，每個監(jiān)測點布設2只鋼筋應力計,梁面和梁底鋼筋均布置。立柱變形監(jiān)測(所有立柱)。地下水位觀測，通過設置觀測井進行測量，共4點。鄰近建筑物及構筑物沉降、傾斜觀測根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定，每幢建筑物或構筑物布置4個點～6個點。周邊地下管線變形監(jiān)測，根據(jù)現(xiàn)場實際情況布置，每15 m左右布置1點?；颖O(jiān)測布置見圖4。

研究基坑最薄弱的5個部位，采用測斜管實測基坑土體深層水平位移監(jiān)測曲線(見圖5)，監(jiān)測點平面布置如圖4所示。CX1在基坑東南角，CX2在東側，CX3在東北角，CX4在北側，CX10在西側緊挨2層綜合樓。

由圖2剖面圖可知，基坑開挖面標高上下數(shù)米范圍內(nèi)均為淤泥軟土，未經(jīng)處理時，理正計算結果顯示，最大變形發(fā)生在基坑開挖面標高，最大變形超過40 mm，不符合規(guī)范要求。

本文采用多排三軸攪拌樁進行坑內(nèi)加固，約束坑底的水平位移，加固效果經(jīng)過監(jiān)測數(shù)據(jù)驗證：支護結構的水平位移值均小于20 mm，符合一級基坑要求的變形限值，在規(guī)范允許的變形范圍內(nèi)，監(jiān)測結果也沒有達到設計預警值，可見，基坑處于安全狀態(tài)。

4 結論

1)本文詳細介紹了漳州恒大城市之光基坑的設計，并進行了理正計算和基坑監(jiān)測，將實際監(jiān)測數(shù)據(jù)進行研究和分析，結果均顯示，該一級超深軟土基坑支護采用“咬合灌注樁+兩道環(huán)撐+對撐”組合方案是安全可行和經(jīng)濟合理的。

2)圓環(huán)型內(nèi)支撐具有十分顯著的優(yōu)點，能有效分擔支撐軸力，均衡支護結構抗側向剛度。此外，環(huán)型支撐整體性強，可有效分擔各邊傳遞的側向土壓力，可以有效控制基坑整體變形。與對撐結構體系比較，有效減少支撐梁數(shù)量，降低工程造價，并提供大面積的出土空間，縮短施工工期。

3)深基坑支護具有顯著的空間效應，基坑開挖面處水平位移值最大，西側陽角處變形均比其他各邊大，基坑施工過程中，應采取坑底加固和加強措施。