南京河西地區某深基坑工程設計與監測分析

孫 茜

1 工程概況

某工程位于南京河西地區集慶門大街，北側臨近集慶西路，西側臨近經四西路，南側及東側南段與已建C區、F區接壤。A區由10幢高層住宅(16層～27層)和一個整體地下車庫組成。該工程±0.00 m相當于絕對標高+7.90 m，場地自然地面相對標高－1.0 m，地下車庫實際挖深5.3 m，主樓基坑實際挖深6.6 m，局部挖深8.6 m。基坑開挖面積約24000 m2，周長約640 m。

2 水文、工程地質條件

2.1 工程地質條件

場地地貌屬長江漫灘，基坑開挖影響深度內土層分布如下:①-1雜填土:褐灰～灰色，松散狀態，主要由碎磚瓦、建筑垃圾組成，粉質粘土充填;層厚0.6 m～3.8 m。①-2素填土:褐灰～灰黃色，軟～可塑，土質不均，夾植物根，主要由粉質粘土夾少量碎磚填積;埋深0.8 m ～2.7 m，層厚0.5 m ～1.7 m。②-1粉質粘土 ～ 粘土:灰黃色，軟～可塑，有光澤，韌性高，干強度高，無搖振反應，含少量植物根系;大部分缺失，埋深 0.5 m ～3.5 m，層厚0.4 m ～2.0 m。②-2淤泥質粉質粘土～粉質粘土:灰色，流塑，稍有光澤，韌性中等，局部稍有搖振反應，干強度中等，含腐殖物，層理發育，局部夾少量粉土;埋深 1.2 m ～ 3.9 m，層厚 9.0 m ～13.0 m。②-2a粉細砂:灰色，稍密～中密，搖振反應迅速，干強度低，層理發育，夾有薄層粉質粘土、粉土;埋深10.7 m ～15.5 m，層厚2.5 m ～8.0 m。

2.2 水文條件

場地地下水類型分為表層潛水和下部弱承壓水，潛水主要賦存于填土及新近沉積土層中，水量小，透水性及給水性相對較弱。弱承壓水主要賦存于砂性土層中，水量較豐富，透水性較好。野外勘探期間所量測的地下水位，在地面下0.3 m～1.6 m，地下水補給來源主要為大氣降水，水位受季節性變化影響，年變化幅度在0.5 m ～1.0 m。

3 基坑周邊環境

基坑北側地下室外邊線距離集慶西路約16 m，路崖有電線桿。西側地下室外邊線距圍墻8.0 m～10.0 m，圍墻外為經四西路，西北角距電線僅9 m左右。南側及東側南段與已建C區、F區接壤。已建C區和F區建筑物為管樁基礎，設有一層地下室。

4 支護結構方案選型

該工程位于南京河西地區，場地上部分布土層主要為淤泥質粉質粘土，土質差［1］，是基坑安全事故高發區域，支護方案必須安全可靠，但同時要盡可能減少工程造價。本工程地下車庫實際挖深5.3 m，按常規采用深攪樁重力式擋墻支護，但主樓基坑實際挖深6.6 m，局部挖深達8.6 m，按常規需采用灌注樁或SMW工法加一層內支撐方案［2］。如果這樣設計，基坑的安全是有保證的，但造價高，工期長。由于基坑到馬路有一定距離，可充分利用場地條件，卸土減壓。如果水泥土抗拉強度不夠，在外排深攪樁中插鋼管分配彎矩。

4.1 支護結構選型

根據“安全可靠、經濟合理、施工方便”的設計原則，通過分析和計算，本設計支護形式如下:1)基坑南側及東側南段與已建C區、F區地下車庫接壤部位采用放坡開挖;2)對于靠近馬路挖深5.3 m范圍，采用格柵式深攪樁擋墻支護形式，樁頂2.5 m以上采用1∶1放坡。對深攪樁前后排插毛竹(構造);3)對于挖深6.6 m范圍，采用格柵式深攪樁擋墻支護形式，樁頂卸土2.5 m，卸土平臺寬4.0 m;對深攪樁前后排插φ48×3.5小鋼管(構造)，如圖1所示;4)對于挖深8.6 m范圍，采用格柵式深攪樁擋墻支護形式，樁頂卸土2.5 m，卸土平臺寬8.0 m，由于深攪樁抗拉強度不滿足，外排深攪樁中插φ108×4鋼管(參與計算)。

4.2 深攪樁中插鋼管計算模型

由于鋼管插在深攪樁中，深攪樁凝固后，鋼管與深攪樁之間產生很大的握裹力，使得鋼管與深攪樁共同作用，類似于鋼筋與混凝土的作用關系，所以深攪樁中插鋼管的內力計算，可采用剛度分配法計算，分別驗算水泥土和鋼管的強度。對于深攪樁重力式擋墻的外部驗算(抗傾覆、抗滑移及抗隆起)，不考慮鋼管作用，按常規計算。

4.3 地下水的處理

場地下部存在微承壓水層，對于挖深5.3 m和6.6 m范圍抗突涌驗算滿足規范要求，不需要降水減壓;局部挖深8.6 m，抗突涌驗算不滿足規范要求，采取管井降水減壓。

5 監測結果及分析

根據基坑開挖的深度、面積、所處的周邊環境條件等因素，基坑開挖監測項目設置四項:

1)樁頂圈梁(壓頂梁)的水平位移監測:沿壓頂圈梁頂面每隔20.0 m左右布設1個水平位移監測點，共布設25個監測點。基坑水平位移基本向坑內方向發展，開挖第1層土(2月8日)，挖土對連續墻側移影響很小，變化曲線接近于直線。開挖第2，3層土時墻頂水平位移增量較大，開挖坑底至地下室施工期間，曲線變形增量較小，變形漸趨穩定，見圖2。從變形量大小來看，基坑中部的水平位移發展最快，而兩側的水平位移量較小，這符合基坑的“長邊效應”理論［3］。

2)基坑周邊道路的沉降監測:沿基坑周邊道路每隔15.0 m左右布設1個道路沉降變形觀測點，累計布設24個觀測點。影響地表沉降的因素主要有:a.地下水位的下降引起土的固結沉降;b.支護墻體的位移引起周圍地表的凹陷［4］。由于在監測過程中地下水位變化不大，故地表沉降主要是由支護墻體的位移引起的。隨著開挖深度的增加，地表下沉量增大，開挖第3層土至澆筑墊層前地表下沉速率較大，在完成底板澆筑后，沉降減小并逐漸趨于穩定。地面最大沉降值為－8.1mm，見圖3。每開挖一層，坑后地表都有一定量沉降的增加，每層形成的沉降分布曲線形狀相似。

3)支護結構外側土體的深層水平位移監測(測斜):在基坑支護樁外側土體中共布設10個深層位移監測孔，各測斜管深度預計平均管長為11.0 m。開挖階段，墻體變形最大、最危險的地方不在樁頂而出現在基坑中部到2/3基坑深度處(約基坑面下3.5 m位置)。從開挖至澆筑底板期間墻體上部位移增量較大，深層水平位移監測孔最大累計位移量發生在 CX4管口下3.5 m，其值為27.3mm，見圖4，滿足變形控制標準。

4)基坑周邊建筑物的沉降監測:在基坑南側C區已建房屋上分別布設沉降變形觀測點。道路沉降監測點R14累計沉降量最大，其值為9.1mm，未超過報警值，說明基坑的開挖對周邊房屋的影響較小。

從監測結果看，各項監測結果均未超過報警值，深攪樁未出現開裂現象，周圍房屋、道路變形很小，在設計控制范圍內。

6 結語

1)對于基坑挖深大于6.0 m的軟土地區，一般采用灌注樁或SMW工法加一層內支撐支護形式。本設計充分利用場地條件，通過卸土減壓和深攪樁中插鋼管，使得深攪樁重力式擋墻支護形式在本工程中成功應用，節省了造價，縮短了工期，保證了基坑順利開挖和周圍道路、房屋的安全，取得了很好的社會與經濟效益。

2)基坑深層土體開挖會引起較大的墻體側移和地表沉降，且這部分土體變形不可完全恢復。應盡量加大墻體嵌固深度，施工中應盡量減少深層土體開挖后的暴露時間。基坑開挖到底后，及時澆筑墊層和混凝土底板，降低基坑開挖卸荷引起的土體側移和地表沉降。

3)在施工時要處理好各工序的穿插、銜接與組織，周密合理的組織施工可以有效減少基坑工程事故發生的可能性，尤其是基坑開挖到底至澆筑底板這段時間更應引起重視，合理安排好分塊施工的順序。

4)信息化施工是基坑工程取得成功的保障。本工程對關鍵部位(道路，附近建筑物)進行全面監測，保證了基坑的穩定及周邊環境的安全。

［1］ 黃廣龍，張 楓，衛 敏，等.某軟土深基坑險情分析與處理［J］.巖土力學，2009，30(6):1735-1739.

［2］ 陳忠漢，程麗萍.深基坑工程［M］.北京:機械工業出版社，2002.

［3］ 劉國彬，王衛東.基坑工程手冊［M］.第2版.北京:中國建筑工業出版社，2009.

［4］ 李 琳，楊 敏，熊巨華.軟土地區深基坑變形特性分析［J］.土木工程學報，2007，21(4):136-173.