淺基坑工程中支護方案比選

□文/穆鳳麟 榮 偉 翟國利

工程概況

天津灣B2地塊工程位于河西區臺兒莊路與古海道交口處，海河西畔，見圖1?；娱L約240 m，寬約70m；平面面積約13000m2,基坑深度5.91～7.16m，屬于大面積淺基坑工程。

圖1 工程位置

基坑北側地下結構距紅線11.2 m；南側地下結構距紅線2.48 m；西側和西北側地下結構距紅線14～15 m；東側地下結構距紅線4.67 m，東南側地下結構距紅線約2.6 m?；訓|北側有一煤氣管線，距地下室外墻外邊線約3.3 m。工程地質情況見表1。

表1 工程地質情況

基坑支護設計方案的優選

該工程基坑具有面積大、基礎埋深淺、臨近環境緊張（復雜）的特點，采用有內支撐的設計方案，基坑工程造價非常高而且施工工期長。所以，最終采用無內支撐的支護體系，傳統的無內支撐的支護結構有2種方案。

（1）重力式擋土墻方案。采用直徑700mm的水泥攪拌樁相互搭接200mm的格構式擋土墻，墻體寬度4.7 m，墻體高度11 m，通過計算抗傾覆安全系數為1.31，水平變形為2.26mm，可保證基坑的安全使用。計算結果見圖2。

圖2 重力式擋土墻抗傾覆計算結果

這種方案的優點是可以有效控制基坑變形；缺點是占用坑外場地較大，工期長且多排攪拌樁亦不經濟。

（2）懸臂樁方案。懸臂樁采用直徑900mm的混凝土灌注樁，間距1.1 m。樁長16 m，樁頂設置混凝土冠梁，經計算抗傾覆安全系數為1.32，水平變形45.2mm，可見水平變形對保護臨近管線和道路不利。

這種方案的優點是占用坑外場地較小，工期較短；缺點是圍護結構變形較大，不易控制，嵌固深度大，造價高。

在對比考慮基坑安全、經濟、方便施工等因素條件下，東側和南側采用單支點灌注樁支護體系。這種支護體系是介于懸臂樁和有內支撐結構之間的一種支護體系，占用坑外場地小，單支點灌注樁設置在基坑底部，和其后排的灌注樁及拉梁構成穩定的三角形穩定體系，使樁頂部的冠梁以此作為固定端，一同抵抗土壓力，見圖3。

圖3 單支點樁構造節點

單支點間距8～12m，可以有效控制冠梁的跨度，減小樁頂的水平變形。斜撐采用460mm×460mm鋼格構柱，兩端與灌注樁頂錨固連接，坑底部設置900mm×400mm的混凝土拉梁，拉梁與兩端灌注樁鋼筋錨固連接，見圖4。

圖4 拉梁兩端連接處理示意

內排灌注樁按照支點力的20%進行計算及配筋設計；其他80%的土壓力由外排樁承擔，經計算外排樁的最大水平變形為22.2mm，對保護臨近管線和道路較為有利。

這種支護體系的優點是安全可靠，可以有效控制基坑水平變形，占用坑外場地小，工期短，造價較低。

方案效果實施的保證

為有效地控制臺兒莊路和古海道的水平變形，采取跳倉開挖鋼斜撐下土方，分段寬度≯15m，有效地控制開挖區域的單跨長度，待鋼支撐連梁混凝土強度達到設計要求的80%后方可繼續開挖基坑剩余土方。開挖過程中遵循分層、分段開挖，安排專人隨時檢查槽壁支護樁、帷幕和邊坡的狀態并充分發揮信息化施工的手段，委托第三方監測單位對基坑施工過程進行監測，監測頻率2次/d，監測數據當天及時反饋相關單位。

實施效果分析

（1）目前臺兒莊路和古海道基坑土方開挖已完成土方量的60%左右，基坑側壁安全，帽梁水平位移累計值為23mm，臨近道路累計變形值為30mm；有效保護了臨近道路和管線的安全。

（2）采取單支點樁的設計起到了保證基坑安全、節省投資、方便施工的效果，與傳統的內支撐設計方案比較，可節省投資500萬元，節省工期30 d。

（3）跳倉開挖在淺基坑工程中有效控制單跨長度，可以減小由于跨度大產生的水平變形。

（4）基坑開挖過程中嚴格按照設計文件的要求，控制臨近坑邊的堆載和規范基坑周邊機動車的行走路線是成功實施的關鍵。

（5）內排灌注樁按照支點力的20%進行計算及配筋設計；其他80%的土壓力由外排樁承擔，這樣的受力分配較為合理計算變形與實測變形基本吻合。

（6）基坑開挖過程中的信息化施工手段的實施，對邊坡的穩定性、水平變形進行了有效地監控也是本基坑工程成功實施的關鍵。

（7）單支點樁在天津灣B2地塊工程中成功應用，為大面積淺基坑工程的設計開辟了一種新的思路。