軟弱地盤32 m深開挖案例探討

摘要：文章主要以目前臺北市大面積開挖深度最深的建筑案例為研究對象，該案例以施作扶壁式連續(xù)壁進行改良，以提高擋土結(jié)構(gòu)物的勁度，經(jīng)比對基地連續(xù)壁側(cè)向位移監(jiān)測結(jié)果顯示，施作扶壁側(cè)的連續(xù)壁可降低約40％無扶壁側(cè)連續(xù)壁最大側(cè)向位移量，對于鄰近建筑物保護具有顯著的改良成效，文章的分析以供類似工程參考。

關(guān)鍵詞:軟弱地盤；深開挖

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）26-0168-02

臺北盆地中的基隆河流域沉積平原，地層中多由深厚的軟弱粘土層所組成，此軟弱粘土一般具有以下特性：自然含水量等于或高于液性限度，SPT-N值約介于1～4之間，具極軟弱至軟弱稠度；靈敏性高，地層極易受擾動而導致不排水剪力強度大幅降低的情形。

在上述厚層軟弱粘土層中，為確保開挖區(qū)內(nèi)的穩(wěn)定性及區(qū)邊建物的安全，擋土壁往往須貫入開挖面下一定長度，且由于被動側(cè)土壓力過小，在深開挖過程中擋土壁將產(chǎn)生較大側(cè)向位移，同時也將引起開挖區(qū)外側(cè)地面及建物過量沉陷，危及建物及公共安全。本文主要介紹目前臺北市建筑基地中大面積開挖深度最深的工程案例，并針對其利用扶壁式連續(xù)壁進行改良的成效進行探討。

1 工程及鄰近建物概況

1.1 工程概況

本工程基地位于臺北市八德路四段、東寧路及市民大道間，基地長約125 m、寬約125 m，建筑面積約16 485 m2，本建筑物為地上12層、地下8層的休閑購物中心，地下3層以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；地下3～5層為SRC/S結(jié)構(gòu)；而地面層以上則為鋼結(jié)構(gòu)。整區(qū)的最終開挖深度約為31.68 m，是目前臺北市建筑基地中開挖深度最深工程。地下室擋土結(jié)構(gòu)采用1.5 m厚、52 m深達卵礫石層的連續(xù)壁，分成九階（地下8層）進行開挖，并采用逆打方式配合臨時支撐施工構(gòu)筑。

1.2 鄰近建物概況

有關(guān)本基地周圍建物概況簡述如下：①基地西北側(cè)，有十棟3～4層的樓房，其基礎(chǔ)型式均為部分地下室；②基地西側(cè)，該側(cè)緊鄰公園廣場，公園廣場西側(cè)隔11 m寬的巷道（八德路106巷）是4～5層民房，基礎(chǔ)多屬獨立基腳，僅少數(shù)樓房有部分地下室，而靠近北側(cè)巷口的7層樓房，則采地下1層的筏式基礎(chǔ)；③基地北側(cè)隔22 m寬的八德路為2～9層的樓房，除7～9層的樓房采用地下2層的筏式基礎(chǔ)外，余下2層樓的民房均無地下室；④基地東側(cè)隔22 m寬的東寧路為4層樓房，其基礎(chǔ)型式多為部份地下室；⑤基地南側(cè)，隔8~9 m的市民大道與臺北市鐵路地下明挖覆蓋隧道的臨時擋土結(jié)構(gòu)相鄰，該隧道的擋土措施系采用厚度1 m，深度24 m的連續(xù)壁構(gòu)筑，開挖深度約11～13 m，已構(gòu)筑鋼筋混凝土隧道箱涵供雙線鐵路通行。

2 土層及地下水概況

2.1 土層分布概況

2.2 地下水位及水壓分布

本基地淺層的地下水位約在-0.5～1.5 m之間，且在-10 m以內(nèi)大致呈靜態(tài)水壓分布，而其下方土層的地下水壓則略低于靜態(tài)水壓，甚至在-32 m以下，地下水壓平均較靜態(tài)水壓低約14 t/m2，基地簡化土層參數(shù)如表1所示。分析系受過去臺北盆地景美礫石層抽水的影響，唯自地下水抽水管制后，景美層地下水壓自1984年起普遍已有逐年回升的趨勢。

3 建物保護工法

一般開挖引致鄰近地表沉陷的原因，主要有擋土壁構(gòu)筑、基地內(nèi)開挖和抽降基地內(nèi)地下水等三部份，而在軟弱土層中又以開挖所引致沉陷屬最主要部分。本基地開挖面以上的土層，大部分為軟弱粘土層，因粘土層具潛變的特性，且基地四周除建物外，又有臺北市地鐵從旁經(jīng)過，考慮本深開挖工程可能對鄰近建物及鐵路隧道造成不良影響，因此如何有效降低開挖引致壁體過量變形，便為建物保護的首要課題。有關(guān)軟弱土層的建物保護工法，一般可分為下列幾項：①加大壁體勁度─如加大壁厚或采T型壁；②加大支撐勁度與預力─如增加支撐斷面、層數(shù)及預壓力； ③地中扶壁或地中壁； ④地中梁；⑤地中版及深層混合地質(zhì)改良（SMW）。

4 監(jiān)測結(jié)果分析

基于施工安全考慮，本基地于連續(xù)壁施工前即完成沉陷觀測點及建物傾斜計的裝設(shè)工作并定期進行量測，另配合連續(xù)壁的構(gòu)筑，同時進行壁體內(nèi)傾度管及鋼筋計的裝設(shè)作業(yè)，其余監(jiān)測儀器則于開挖施工前裝設(shè)完成。本文僅就至筏基開挖完成后壁體內(nèi)傾度管及沉陷觀測點監(jiān)測結(jié)果分析說明如下。

4.1 連續(xù)壁側(cè)向位移

4.2 基地周圍沉陷量

5 結(jié)論與建議

①在軟弱土層中進行深開挖工作，需要考慮適當?shù)慕ㄖ锉Ｗo工法，以達建筑物保護及施工安全的目的。經(jīng)本案例顯示，扶壁式連續(xù)壁約可降低40％\\無扶壁連續(xù)壁最大側(cè)向位移量。

②由基地四周的沉陷觀測點監(jiān)測結(jié)果顯示，基地北側(cè)的建筑物因采用扶壁式連續(xù)壁進行保護，建筑物沉陷量多小于警戒值；西北側(cè)建筑物因距連續(xù)壁最近，建筑物沉陷量雖有部分超過行動值，但其傾斜量均在建筑物容許范圍內(nèi)，分析扶壁式連續(xù)壁亦發(fā)揮保護功效。而由現(xiàn)場建筑物的實際狀況顯示，因開挖導致非主結(jié)構(gòu)體的鄰損確有發(fā)生，但并不影響其房屋結(jié)構(gòu)的整體安全，而施作扶壁式連續(xù)壁確實可降低因開挖導致的建筑物沉陷量，對于鄰房保護具有顯著的改良成效。

參考文獻：

[1] 何政道，陳水龍.臺北市軟弱地基改良后之深開挖分析.巖土工程學報，2008，(2).