淺談地下車庫深基坑的設計與施工

梁春生

摘要：文章對地下車庫的深基坑的設計和施工進行了分析，表明了該設計施工技術措施具有顯著的社會效益和經濟效益。

關鍵詞：地下車庫；深基坑；降排水

中圖分類號：TV473文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）12-0115-02

隨著建筑業發展，高層大跨和承受重荷的建筑物增多，深基坑的設計和施工成為日益突出的問題。如何根據場地工程地質、水文地質、環境條件制定合理的設計方案;如何在保證穩定性的前提下，設計最經濟的方案;如何吸取失敗教訓、總結成功經驗，指導今后設計與施工，都是值得深入研究的問題。

一、工程概況

某住宅工程由8幢13～21層住宅組成，地下2層，總建筑面積約165772m²，工程基坑占地面積27586m²，基坑開挖深度為9.0m～10.7m，局部坑中坑挖深12.6m，土方量約為27萬m³。本工程基坑平面形狀不規則，呈“槍”型，周邊環境復雜，北側與國道有40m寬的城市綠化帶之隔，東側圍護樁邊距離東側大東路為6.8 m，西側圍護樁邊距綠水江為23.9m，南側距已建住宅樓最小距離僅為7.8m?；娱_挖范圍內除表層雜填土及淤泥質粉質黏土，均為深厚飽和質淤泥質土，含水量高，土層呈流塑狀態，具有一定的流變特性，固結快剪指標低，地質條件復雜。

二、基坑圍護方案

（一）圍護方案

本工程基坑面積大、土方量大，環境保護要求高，選擇采用Φ900@1000鉆孔灌注樁圍護，圍護樁外側一道Φ600的水泥土止水帷幕，設置兩道水平支撐，中心標高分別為-3.700，-8.000，自然地坪至第一道水平支撐采用放坡卸土及土釘墻支護的形式?；訃o方式見圖1。

（二）平面支撐體系

根據基坑形狀不規則，呈“槍”型的特點，結合工程不同區域的工期要求、支撐形成與拆除的時間差異，基坑支撐體系設計分為東西兩塊相互獨立的受力系統。其中西區為典型的長方形區域，采用受力明確的鋼筋混凝土角撐及對撐形式;而東區基坑整體面積較大，采用結構簡明、受力合理、剛度較大的封閉圓環框架支撐體系，支撐體系結構見圖2。采用分區支撐和圓環支撐形式，各區段獨立施工，挖土空間較大，加快了整體地下室的施工進度。

（三）棧橋設計

為解決出土難問題，在第一道環形支撐兩處各設置了一座鋼筋混凝土棧橋，同時將棧橋延伸進入中心島內部，為土方開挖提供便利。

（四）坑內土體加固

為了減小基坑變形，在基坑內沿圍護樁東側靠后墅路、西南陽角采用水泥土攪拌樁進行土體加固，加固寬度達到4 m，同時在電梯井超深坑中坑同樣采用攪拌樁土體加固。

三、坑內降排水方案

基坑內降排水是基坑施工中的重要組成部分，也是確?；油练介_挖成功的一個關鍵環節。根據地質勘察報告，本工程基坑開挖深度范圍內土層含水量較高，但其滲透系數非常小，為10～8級，同時基坑開挖面積大，開挖深度也達到10 m，降排水方案選擇為人工抽排水，根據整個基坑底板后澆帶分為8個抽水區域，抓住“疏、匯、接力、及時”四個方面; 基坑開挖時做好明溝、臨時集水坑，使雨水、淺層地下水能因勢利導，匯聚成點;在基坑放坡線外圍、一道支撐外圍及兩道支撐上各設一道連通排水溝，通過三點接力達到降排水目的，保證基坑內干作業。

四、土方開挖及支撐體系施工

基坑土方總方量約27萬m³，按照基坑圍護方案分東、西兩個獨立分區，共分三層進行。平面分段、對稱均勻開挖，使坑內土方開挖面近似水平下降，以保持水平內支撐接近理論受力，確保水平支撐結構正常發揮作用。

第一層土為自然地坪面開挖至第一道支撐墊層底-4.20 m。開挖時先進行基坑四周放坡卸土，土釘噴混凝土支護，按照分段、分皮開挖的要求進行，每次每段長度不超過30 m，分層厚度控制在1.2 m左右，嚴格控制挖土與土釘施工的配合。同時在挖土過程中穿插第一道支撐的施工。

第二層土為第一道支撐墊層底-4.20m至第二道支撐墊層底-8.50m，待第一道支撐強度達到75%后方可進行?？紤]到本工程圓環支撐體系，根據其特點，先開挖圓環支撐部位及圓環支撐外圍角撐及對撐區域的土方，保留中間部分土方，形成中心島。這樣開挖可以穿插第二道支撐的施工，使其快速形成，同時保留中心島土方，以增加坑內的被動土壓力，防止基坑隆起，加大基坑安全系數。第三層土為第二道支撐底-8.50m至基礎底板，形式同第二層土開挖。根據基坑支護形式，“中心島”挖土時需做到立面分層分次、平面分段對稱、均勻開挖，基坑內第二、三層土方均從棧橋運出。分層分次挖土豎向剖面見圖3。

本工程西區基坑因支撐為對撐及角撐的形式在第二、第三層土施工時采取了分段、開口一次性開挖到位方式的嘗試，即兩道支撐施工一塊，三層土方開挖一塊。西區開口式挖土剖面見圖4。整個西區分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ塊進行開挖，Ⅰ、Ⅲ開挖形式相同，最后在Ⅱ區收尾。施工前提條件：（1）第一道水平支撐完畢施工閉合；（2）開挖時不得超過兩道支撐施工線，根據施工監測結果，此項施工未引起支撐應力及圍護樁外側深層土體位移的劇變。

五、基坑監測

施工期間對整個基坑的監測包括圍護樁及樁后土體水平位移、圍護樁及豎向立柱的豎向位移，基坑周邊建筑及道路、地下管線的沉降位移、內支撐桿件的軸力、地下水位的監測。其中樁后深層土體觀測孔共21個，支撐軸力監測點第一、第二道支撐各17點。實際測得CX16、CX17點深層土體水平最大位移為18mm，南側一、二期聯體排屋的沉降變形很小，土體深層水平位移與地表沉降均滿足設計規定限值要求。根據基坑監測報告及現場實際，基坑施工技術合理、安全可靠。

六、結語

本工程支護方案由于受到基坑形狀、地理位置和工期因素的影響，采用圓環架支撐和角撐及對撐相聯合的支撐體系。實踐證明此方案是成功的，社會、經濟效益顯著。

大型圓環支撐體系與滿堂支撐體系比較，大大降低了工程造價，并且形成寬敞的挖土空間。基坑施工采用立面分層分次、平面分段對稱、限時開挖的原則是必要和正確的選擇。保留中心島土方，增加了被動區土體的穩定，有利于下道支撐形成，充分地利用了軟土的時空效應。

施工過程中的動態監測和信息的及時反饋是預防工程事故、判斷工程進展是否順利的有效手段。由于工期緊迫，在施工過程中西區角撐與對撐圍護區域進行了分塊開口式的開挖實踐，根據監測數據作為下一步施工的標準，實現了支撐的分塊施工與拆除，保證了支撐自成系統及受力平衡。

參考文獻

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