基坑圍護體系優化設計方案實例分析及處理

(綠城房地產集團有限公司，浙江杭州 310007)

1 概述

基坑圍護工程是項目建設開發過程當中至關重要的一環，圍護體系方案的安全、經濟、可靠與否往往決定項目的成敗。在方案設計階段，工程管理部門應該對圍護體系方案進行必要的技術經濟性分析比較，以達到成本優化目的。本文以象山白沙灣度假村喜來登酒店地下室基坑圍護工程為例，通過抽水試驗驗證，確定了某關鍵土層的滲透系數，為合理確定基坑降水方案提供了有力的依據，最后取得了良好的經濟效益。

2 工程概況

擬建的象山白沙灣度假村喜來登酒店項目位于寧波市象山縣爵溪鎮白沙灣旅游度假區。場地北側為象山縣爵溪鎮白沙灣度假區已建一期別墅群，擬建酒店距別墅群最小間距約為110 m。場地東側為一山體，西側為空地，南側為一水泥路，水泥路外側為沙灘，工程場區內主要擬建:酒店一幢，地上7層～9層、地下2層，框架—剪力墻結構，單柱最大軸力約10 500 kN，擬采用樁基礎。本工程總用地面積約為18 000 m2，總建筑面積約為30 000 m2。工程±0．00相對于國家85高程基準6．50 m，根據勘察報告，場地自然地面高程在1．00 m～4．00 m之間(1985國家高程，下同)，平整后高程為3．00 m，即相對標高－3．50 m。地下室基礎底板底標高 －5．83 m～ －6．73 m(含18 cm厚墊層)，承臺底標高 －7．18 m～－7．68 m(含18 cm厚墊層)，電梯井基礎底標高 －9．20 m，電梯井坑中坑最大高差3．370 m，沿地下室四周均為單樁承臺，基坑計算開挖深度取至承臺底，即4．18 m。基坑平面形狀不規則，總體呈矩形，基坑周長806延米，開挖面積20 637 m2。根據浙江省標準DB33/T 1008-2000建筑基坑工程技術規程及相關技術標準，本工程基坑等級為二級。

3 工程地質與水文地質條件

該場地的工程地質條件見表1，場地地下水主要為淺部粘性土層及砂土中的孔隙潛水，根據勘察報告，勘察過程中對孔內初見水位進行了量測，水位在0．00 m～3．80 m之間。地下水主要補給條件為大氣降水及海水的滲透補給，排泄區主要為地面蒸發及側向徑流。

4 案例分析

4．1 基坑特點

表1 場地工程地質條件

1)從基坑開挖的深度來看，開挖深度一般，基坑大面積開挖深度為3．23 m～4．68 m，但北側局部區域與現有道路邊坡很近，該區域的基坑挖深應從現有路面算起，則挖深為7．73 m，距離相對較遠的路面同場地高差部分則可按坑邊荷載計算。按浙江省和建設部基坑規程的規定其重要性屬二級基坑;2)從場地地質條件來看，本工程場地地質條件較為復雜，基坑開挖范圍內的土層力學性質一般，場地的④號土層——淤泥質粉質粘土為局部分布，且層厚很小，最厚處約2 m，主要分布在西北角，在北側道路和西側排水箱涵施工時已清除至⑤號土層。現基坑開挖的土層主要為①-1填土、②含粗砂粉質粘土，⑤-1含粘性土礫砂，坑底正好落在⑤-1含粘性土礫砂，該土層厚度約10 m，最厚處近15 m，滲透性極強，越靠近海邊，該土層厚度越大。場地地下水主要為淺部粘性土層及砂土中的孔隙潛水，接受大氣的降水及海水的補給，枯水季節水位較低，雨季或大潮汐時，有大量的水流入場地，場地地層中會形成潮汐性或季節性水位，水位變化較大，很難形成穩定的潛水面，受大氣降水及海水的影響，水位變化與賦存區域的環境關系極為密切。因此，地下水的控制(降水或止水)將是本基坑施工的難點和重點，直接關系到本工程基坑施工的成敗及地下室施工的順利進行;3)從基坑周圍環境來看，基坑北側和西側與既有道路、排水箱涵距離較近，局部區域甚至緊貼地下室基礎，因此在保證基坑圍護結構本身的穩定下，尚應盡量減小該基坑兩側的變形。綜合上述特點，支護方案應重點考慮地下水的處理、北側及西側的基坑支護，保證在土方開挖及地下室施工期間基坑邊坡的安全。

4．2 降水方案技術性比較與分析

4．2．1 方案一(降水，在坑內外布置自滲管井降水)

由于基坑南側靠近海邊，本工程基坑上坎線與海岸邊最短距離約105 m，場地地層既非均質又不等厚，地層分布極其復雜，因此降水計算時，采用典型剖面進行。地層如下:含礫砂粉質粘土厚2．5 m，含粘性土礫砂厚12 m。將各層含水層滲透系數經過疊加，可近似為均質土層中的層流，同時該剖面基坑屬近海降水，且含水層厚度很大，因此根據以上條件，該抽水井適用于潛水含水層的非完整井。經計算，基坑日涌水量為6 504 m3/d，每口井每日出水量約50 m3，需要的管井數量為:6 504/50×1．15=150口。降水方案的造價約為:150×120 000．00=180萬元。注:降水工期按3個月計，已含電費及管井施工及維護費。

4．2．2 方案二(在坑外止水，坑內布置少量管井降水)

在基坑四周設置止水帷幕，帷幕底端進入透水性相對較差的含礫砂粉質粘土，阻斷周邊對坑內地下水的補給，則坑內布置少量的管井即可。場地內⑤-1土層較厚，止水帷幕采用常規的單頭或雙頭攪拌樁機施工難度很大。為確保止水效果，須采用SMW三軸工法樁或高壓旋噴樁進行止水，三軸攪拌樁止水可靠性及經濟性均好于高壓旋噴樁，因而采用三軸攪拌樁作為止水帷幕。另外，在坑內設置約40口簡易管井進行降水。方案二造價約380萬元。

4．2．3 技術性比較與分析

1)方案一的實施受降雨、臺風、潮汐等影響的限制，開挖至坑底及承臺、基礎底板施工階段需避開汛期及大潮汐等自然及氣象因素的影響，而方案二不受上述因素的影響;2)在造價方面，方案一經濟性優于方案二;3)工期方面，方案一工期較難估計，主要是在最后一層土方及承臺開挖時可能需較長時間降水，若遇惡劣天氣，降水的難度將更大，而方案二能按部就班地進行。根據勘察報告，⑤-1層含粘性土礫砂層的水平和豎向滲透系數量級都達到E-02級別。如若按方案一開挖，則開挖時涌水量肯定巨大，勢必給土方開挖造成很嚴重的影響。而根據現場試坑的情況，初步判斷涌水量應該沒有達到這個級別。因此建設單位積極與設計、施工和監理單位協商，并及時組織了專家論證。最后通過抽水試驗驗證前面判斷屬實，最終選擇了方案一，節約投資200萬元。

5 結語

基坑工程受場地情況、工程特點、地區差異等因素影響，不同項目基坑工程可能差異很大，這給基坑工程技術管理工作帶來了很大的難度。而基坑工程又是決定項目成敗的關鍵環節，項目管理者因此應對基坑工程管理特別加以重視，除嚴格控制基坑安全防范基坑工程事故發生以外，還應注意基坑工程的經濟性。對基坑工程專業管理水平的提升，除平時注重理論知識的學習以外，更應側重于對工程實際案例知識的收集和學習。本文正是出于此目的，希望可以和各位同仁更多地交流和探討。

［1］JGJ 120-99，建筑基坑支護技術規程［S］．

［2］DB33/T 1008-2000，建筑基坑工程支護技術規程［S］．