緊鄰既有建筑的軟土地區(qū)深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)分析

韓 飛，羅軍堯

（1.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650031；2.中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和城市的迅猛發(fā)展，各大中城市建設(shè)用地銳減，不但房屋建設(shè)施工中基坑開(kāi)挖深度增大，鄰近保護(hù)建筑物也越來(lái)越多，如處在軟土地區(qū)，地質(zhì)條件差、周邊環(huán)境復(fù)雜多樣，基坑工程也迎來(lái)新的挑戰(zhàn)[1-3]。在支護(hù)設(shè)計(jì)方案受限的情況下需采取一定的支護(hù)措施以保證項(xiàng)目工程施工可行及周邊建筑的安全與穩(wěn)定[4]。本文結(jié)合云南距最近既有建筑僅約25.5m 的某工程項(xiàng)目施工基坑根據(jù)場(chǎng)地及周邊實(shí)際情況運(yùn)用分區(qū)分級(jí)的支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)了不同支護(hù)方案與止水型式，以供類似工程參考[5]。

1 工程概況

擬建項(xiàng)目位于云南省昆明市區(qū)內(nèi)，總建筑面積約為535 893.00m2，地塊規(guī)劃4 棟主樓，高度均約99m，用地面積約35 114.9m2，整體下設(shè)2 層地下室，深度為各單體棟號(hào)設(shè)計(jì)±0.00～9.65m，含夾層。擬建基坑周長(zhǎng)約765m，現(xiàn)狀地面較平緩，基坑深度為8.25～9.85m。基坑范圍如圖1 所示。場(chǎng)地東北側(cè)為萬(wàn)景路道路，基坑邊線距道路邊線2.5m；西北側(cè)為官渡中心小學(xué)、官渡古鎮(zhèn)大酒店、居民樓；東南側(cè)為萬(wàn)景路支路，道路緊鄰萬(wàn)景園；西側(cè)為規(guī)劃拆遷的居民樓，局部有一2 層單車棚緊靠基坑邊線；南側(cè)為施工項(xiàng)目部，基坑圍擋邊線距離項(xiàng)目部邊線最近距離6.4m。場(chǎng)地內(nèi)地基土構(gòu)成自上而下為：第四系人工活動(dòng)層填土（Q4ml），第四系沖、洪積層黏土層（Q4al+pl）包括②1層黏土和②2層黏土，第四系湖沼積層（Q4l+h)包括③1層淤泥和③2層黏土（Q4l+h），第四系湖積（Q4l)層包括④1層黏土、④2層粉土、⑤1層黏土、⑤2層粉土和⑤3層泥炭質(zhì)土。擬建場(chǎng)區(qū)處原為農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)地段，實(shí)測(cè)鉆孔穩(wěn)定水位埋深為1.00～2.10m，地表廣泛分布混凝土地坪，有利于地表水體的快速疏排，因此在現(xiàn)場(chǎng)野外工作期間，未見(jiàn)明顯的、對(duì)本工程建設(shè)有影響的大面積地表水體分布。

圖1 基坑衛(wèi)星圖

2 基坑支護(hù)方案

擬建基坑周長(zhǎng)約765m，現(xiàn)狀地面較平緩，基坑深度為8.25～9.85m。根據(jù)項(xiàng)目基坑的工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、采用分區(qū)分級(jí)的支護(hù)方法，將基坑劃分為9 個(gè)剖面分別進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)，確定A-B、B-C、C-D、D-E、G-H、H-I、I-A 即1～4、7、8、9 剖面基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，重要性系數(shù)γ0=1.1；E-F、F-G 即5、6 剖面基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，重要性系數(shù)γ0=1.0。

2.1 單排樁+錨索+樁頂放坡支護(hù)形式

基坑南側(cè)與東側(cè)（1-1 剖面）及東北側(cè)（2-2、3-3、4-4 剖面）采用單排樁+錨索+樁頂放坡支護(hù)形式，考慮基坑南側(cè)及東側(cè)深度最大以1-1 剖面為例，采用樁長(zhǎng)均為28.1m 的?800mm 長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁，樁間距1.2m，嵌固深度2.750m，并施加2 道錨索，錨固長(zhǎng)度分別為20m、15m，采用全液壓鉆機(jī)、移動(dòng)式空壓機(jī)、螺旋鉆桿、潛孔錘鉆具沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔，在錨索注漿完成12h 以內(nèi)，若錨索孔還有滲水，可采用灌漿機(jī)按固結(jié)灌漿要求灌注。

上部采用1 ∶2 放坡，坡面掛網(wǎng)噴砼，噴射采用混凝土噴射泵，同一分段內(nèi)噴射順序應(yīng)自下而上均勻噴射，分2 次噴射，一次噴射厚度為40～50mm；加設(shè)排樁后采用?650mm 三軸攪拌樁止水帷幕，長(zhǎng)度13m（圖2），攪拌樁采用P.042.5 級(jí)水泥，樁徑650mm，套打一孔，攪拌翼（含鉆頭）下沉噴漿、攪拌和提升噴漿、攪拌各一次，即二噴二攪的施工工藝，樁體范圍做到水泥攪拌均勻。漿液泵送流量應(yīng)與攪拌機(jī)的噴漿攪拌下沉速度或提升速度相匹配，確保攪拌樁中水泥摻量的均勻性。

圖2 1-1剖面圖

2.1.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算

經(jīng)計(jì)算得出變形最大的工況下內(nèi)力位移包絡(luò)圖與地表沉降如圖3 所示。

圖3 內(nèi)力位移與沉降圖

由圖可知樁頂位移最大為29.29mm≤30mm，滿足規(guī)范要求。

2.1.2 整體穩(wěn)定驗(yàn)算

運(yùn)用瑞典條分法，將土條寬度設(shè)為1.00m，滑裂面圓弧半徑R=32.926，圓心坐標(biāo)X（m)X=-2.052，Ks=2.038＞1.35。

2.1.3 抗隆起驗(yàn)算

從底部開(kāi)始運(yùn)用逐層驗(yàn)算抗隆起穩(wěn)定性，結(jié)果如下

Ks=2.838＞1.800，抗隆起穩(wěn)定性滿足。

2.1.4 流土穩(wěn)定性驗(yàn)算

運(yùn)用式（4)計(jì)算得

K=1.718＞1.60，滿足規(guī)范要求。

2.1.5 突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算

運(yùn)用式（5)計(jì)算得

K=1.353＞KH=1.10，基坑底部土抗承壓水頭穩(wěn)定。

2.1.6 嵌固深度構(gòu)造驗(yàn)算

嵌固構(gòu)造深度=嵌固構(gòu)造深度系數(shù)× 基坑深度=1.970m，嵌固深度采用值20.750m＞1.970m，滿足構(gòu)造要求。

2.1.7 嵌固段基坑內(nèi)側(cè)土反力驗(yàn)算工況

Ps=5888.065＜Ep=8147.648，土反力滿足要求。

2.2 放坡+錨噴支護(hù)形式

基坑西北側(cè)及西側(cè)（5-5、6-6、7-7、8-8、9-9)采用錨噴支護(hù)，以5-5 剖面為例，坡率1 ∶1.75，4.35m 高處設(shè)一2m 寬平臺(tái)，坡面采用?6.5@200mm×200mm 鋼筋網(wǎng)片掛網(wǎng)噴砼，厚度150mm。

坡面橫向設(shè)置5 道鋼管土釘，入射角20°，長(zhǎng)度為9m，豎向間距1.5m，技術(shù)要求如下。

1）土釘采用打入式鋼管土釘，鋼管端部應(yīng)制成尖錐狀；頂部焊接?8mm 鋼筋環(huán)繞防止鋼管頂部施打變形。

2）鋼管采用外徑為48mm，壁厚為3.0mm；鋼管的注漿孔設(shè)置在鋼管里端2/3 管長(zhǎng)范圍內(nèi)，每個(gè)注漿截面的注漿孔取2 個(gè)，且應(yīng)呈梅花形布置，注漿孔的孔徑宜取10mm，注漿孔外應(yīng)設(shè)置保護(hù)倒刺，倒刺應(yīng)采用Q235B 角鋼，基本尺寸為寬30mm，厚3mm，長(zhǎng)度40mm。

3）注漿體采用P.S.A 32.5，水灰比為0.5～0.55，外加水泥用量的0.05%的三乙醇胺早強(qiáng)劑，注漿體28 天強(qiáng)度不低于30MPa。

4）一次注漿時(shí)壓力0.8～1.2MPa，應(yīng)在注漿至管頂周圍出現(xiàn)返漿后停止注漿，注漿水泥用量不小于50kg/m。

坡頂采用?650mm 三軸攪拌樁止水帷幕，長(zhǎng)度15m（圖4）。

圖4 5-5剖面

3 基坑降排水及截水方案

基坑地處軟土地區(qū)且開(kāi)挖深度范圍分布中至強(qiáng)透水粉土層，且擬建場(chǎng)地地下水位埋藏淺，地下水儲(chǔ)量較為豐富，若不采取止水措施，開(kāi)挖過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生涌水現(xiàn)象，伴隨滲流可能出現(xiàn)流泥及流砂現(xiàn)象，對(duì)坑壁穩(wěn)定性不利，因此在基坑四周設(shè)置一圈封閉的止水帷幕，止水帷幕能夠有效阻斷水平向的滲流[6]，采用?650mm 三軸攪拌止水樁，長(zhǎng)度為13～15m，形成封閉的止水帷幕，以阻斷坑內(nèi)外地下水滲流。

沿基坑外周邊設(shè)置300mm×300mm截水溝，將坑邊地表水疏導(dǎo)沉淀池匯集，經(jīng)沉淀池沉淀達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排入市政管道。

沿基坑底邊線布置300mm×300mm 排水盲溝，將坑內(nèi)地下水疏導(dǎo)至集水井匯集，再用抽水泵輸送至沉淀池沉淀，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排入市政管道。

沿基坑內(nèi)周邊設(shè)置集水井，基本尺寸為1 000mm×1 000mm，深度為1 000mm。

4 土方開(kāi)挖

本工程土方開(kāi)挖量大，外運(yùn)量大，需配置好合理的機(jī)械及人力，據(jù)各個(gè)剖面的具體形式，采取不同的開(kāi)挖方案。

1）盡量避免采用大型設(shè)備，反鏟挖掘機(jī)需選擇小型反鏟，坑內(nèi)運(yùn)土車輛選擇10t以下的車輛，坑內(nèi)的挖土機(jī)嚴(yán)禁使用斗容大于0.3m3的挖機(jī)，下層土體開(kāi)挖過(guò)程中需在中間增設(shè)小型挖機(jī)進(jìn)行接力轉(zhuǎn)土，傳送給地面挖機(jī)進(jìn)行裝載。

2）每層土方開(kāi)挖先挖基坑四周土方，開(kāi)挖點(diǎn)由3-3 剖面（D2 區(qū)）開(kāi)始，沿順時(shí)針和逆時(shí)針同時(shí)開(kāi)挖，為邊坡支護(hù)提供作業(yè)面。邊坡支護(hù)養(yǎng)護(hù)階段進(jìn)行坑內(nèi)土方挖運(yùn)，挖運(yùn)順序?yàn)橛晌飨驏|開(kāi)挖。土方順著坑內(nèi)出土坡道進(jìn)入西側(cè)D2 區(qū)，通過(guò)D2 區(qū)設(shè)置的臨時(shí)路段通往工地大門，進(jìn)入萬(wàn)景路支路，再運(yùn)往土方堆放場(chǎng)地。

5 基坑監(jiān)測(cè)

按各方有關(guān)條文規(guī)定及基坑分段開(kāi)挖的原則，應(yīng)對(duì)基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平及垂直位移、深層水平位移、周邊環(huán)境、地下水位等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

擬建基坑工程的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)宜采用儀器監(jiān)測(cè)與巡視檢查相結(jié)合的方法，根據(jù)本工程的特點(diǎn)及周邊環(huán)境情況，監(jiān)測(cè)內(nèi)容及要求如下。

1）周邊道路及建筑監(jiān)測(cè) 基坑邊緣外1～3倍的開(kāi)挖深度范圍內(nèi)的道路作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿基坑開(kāi)挖線方向設(shè)置水準(zhǔn)儀與測(cè)斜儀，主要監(jiān)測(cè)道路的不均勻沉降；周邊建筑主要監(jiān)測(cè)其沉降與傾斜度。

2）周邊地下管線監(jiān)測(cè) 施工前應(yīng)查明周邊地下管線的詳細(xì)分布情況，并根據(jù)管線年份、類型、材料、尺寸及現(xiàn)狀等情況確定監(jiān)測(cè)，采用目測(cè)法監(jiān)測(cè)。

3）地下水監(jiān)測(cè) 通過(guò)孔內(nèi)設(shè)置水位管，采用水位計(jì)進(jìn)行量測(cè)，按時(shí)觀測(cè)回灌井內(nèi)水位，發(fā)現(xiàn)井內(nèi)水位低于基準(zhǔn)水位應(yīng)及時(shí)回灌，并查明原因。

4）基坑圍護(hù)墻頂水平、垂直位移監(jiān)測(cè) 在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂設(shè)置多個(gè)水平和豎向位移觀測(cè)點(diǎn)，沿基坑周邊布置，周邊中部、陽(yáng)角處應(yīng)布置全站儀。水平和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)為共同點(diǎn)。變形允許值按設(shè)計(jì)文件要求取用。

5）深層水平位移監(jiān)測(cè) 圍護(hù)墻或土體深層水平位移的監(jiān)測(cè)宜采用在墻體或土體中預(yù)埋測(cè)斜管、通過(guò)測(cè)斜儀觀測(cè)各深度處水平位移及傾斜度的方法。測(cè)斜儀的系統(tǒng)精度不宜低于0.25mm/m，分辨率不宜低于0.02mm/500mm。

6 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目基坑底部均坐落于黏土層之上，通過(guò)注漿和加筋的土釘支護(hù)改善了土體性質(zhì)，在土體變形時(shí)發(fā)揮一定錨固作用，采用上部土釘下部樁錨結(jié)合的支護(hù)手段，可以有效減小樁的懸臂長(zhǎng)度，增加基坑的穩(wěn)定性，減小對(duì)緊鄰既有建筑的影響。

對(duì)項(xiàng)目深基坑適當(dāng)?shù)胤牌绿岣吡松喜客玲斨ёo(hù)的穩(wěn)定性，也節(jié)省了成本，放坡深度越大，下部錨樁支護(hù)的基坑變形越小，但過(guò)大會(huì)受限于附近管線通道等設(shè)施，還有可能破壞土釘支護(hù)的土體，應(yīng)在保證上部穩(wěn)定及可行的情況下盡可能加深。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)采用的復(fù)合土釘墻及樁錨支護(hù)結(jié)合的形式滿足要求效，對(duì)緊鄰建筑物區(qū)段影響較小，可保證周邊重要建筑物安全。