復雜環境深基坑工程設計與施工

□文/謝文祚

復雜環境深基坑工程設計與施工

□文/謝文祚

文章以實際工程為例，介紹了地處繁華地段，周邊環境復雜的深基坑工程的設計和施工。

深基坑；復雜環境；設計；施工

1 工程概況

大沽北路121號配套公建工程地上7層，地下2層，基坑凈深度10.00m，框架結構、樁基礎。建筑平面形狀為90m×100m的“L”形，基坑面積約6500m2。

2 周圍場地概況

擬建建筑位于天津市區繁華地段，由和平區大同道、解放北路、大連道、大沽北路所圍地塊內。基坑東北側是4層和5層辦公樓，新建建筑基礎底板外邊線距5層辦公樓7.2m；北側是3～4層的南洋飯店，距新建建筑基礎底板外邊線5.74～10.3m；西北側是新建的地下2層，灌注樁基礎的建筑物，距新建建筑基礎底板外邊線12.5m；西南側是大沽北路；東南側是大連道。建筑周邊紅線距新建建筑基礎底板外邊線4.5～10.0m。紅線內無任何管線，見圖1。

圖1 基坑平面

3 場地工程地質條件

基坑涉及到的土層呈褐色、褐黃色、灰色，土質結構性差，屬于中高壓縮性土，土層均屬于微透和不透水層，見表1。

表1 場地地質水文情況

4 基坑支護方案的確定

根據本工程地質勘察報告，綜合分析基坑周邊已有建筑、道路、管線等環境情況，本著安全、經濟、方便施工的原則，把保護南洋飯店、周邊道路及管線作為設計的重點。

4.1 擋土及內支撐結構設計

坑底標高位于土層4粉質粘土層，該層呈灰色，軟塑狀態，土性相對較差，為減小由于圍護結構的深層變形對周邊已有建筑、道路及管線的影響，擋土采用直徑800mm@1000mm的鉆孔灌注樁，支撐采用2道鋼筋混凝土桿式內支撐的設計，在南洋飯店側采用坑內設置支桿，坑外設置拉桿的措施，控制南洋飯店處陽角的變形。

4.2 隔水和止水帷幕設計

地下水處理是保護基坑周邊環境的關鍵之一，土層均屬于微透和不透水層，坑底所在的土層4粉質粘土層為微透水層，該層上下土層均為不透水層，所以該層為典型的承壓水層，長期降水勢必會加速坑外土體的固結，造成地表及周邊已有建筑沉降，為此，采用φ850mm三軸深層水泥攪拌樁套接施工作為隔水和止水帷幕，樁底插入土層5不透水層1.5m，有效截斷了土層4粉質粘土層的水路聯系。土層6粉土層為承壓水層，埋深較深對基坑無影響，見圖2。

圖2 基坑支護剖面

5 基坑支護設計計算

基坑支護設計計算采用同濟啟明星深基坑計算軟件，圍護結構計算采用直剪固結快剪指標，矩形荷載水土分算。圍護樁內力計算結果見圖3和圖4。

圖3 南洋飯店側圍護樁內力計算結果

圖4 其他側圍護樁內力計算結果

6 基坑土方開挖及效果分析

基坑土方開挖遵循分層、均勻、控制嚴格一側后開挖的原則。大沽北路和大連道的出口處各設置出土口一個。土方開挖分為3步進行，土方開挖施工流程：第1步土方挖至第1道支撐底→施工第1道支撐→第2步土方開挖至第二道支撐底→施工第2道支撐→第3步土方開挖至坑底。

為保護南洋飯店，控制該側基坑變形，在出土口處加固部分混凝土支撐作為挖土挑臺，既可以做到每一步土方均最后開挖南洋飯店側土方，又可以加快施工工期。

土方開挖40d完成，南洋飯店側基坑累計變形最大值17mm，累計沉降12mm；其他側基坑累計變形最大值21.5mm,地表累計沉降15mm。

7 結語

1）對于深基坑陽角位置有重點保護的已有建筑物，采取內部支頂，外部設拉梁的設計方案，對于保護已有建筑物，控制基坑變形有利。

2）施工過程中隔水和止水帷幕的成樁質量至關重要，采用φ850mm三軸深層水泥攪拌樁套接施工，有效的截斷了土層4粉質粘土層的水頭壓力，減小了降水對坑外地表和已有建筑的沉降。

3）土方開挖順序按照基坑變形控制嚴格一側后開挖的原則，對于保護了已有建筑物，起到了關鍵性的作用，實際監測變形結果與計算相比小6.1mm；其他側實際監測變形結果與計算相比大4mm。

4）常規挖土采用反復填墊運土道路退挖方法，本工程利用部分混凝土支撐作為挖土挑臺，加快了土方開挖工期的同時，通過調整挖土順序，實現了對南洋飯店側圍護結構向坑外方向施加支撐力，減小了基坑變形，確保了已有建筑物的安全。

TU473

C

1008-3197（2011）04-20-02

2011-07-14

謝文祚/男，1954年出生，高級工程師，天津海河建設發展投資有限公司，從事工程技術管理工作。