二道內(nèi)支撐方案在三層地下室基坑支護(hù)中的應(yīng)用
——杭州市弄口大酒店地下室基坑支護(hù)實(shí)例分析

孔劍華

(杭州市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州 310012)

二道內(nèi)支撐方案在三層地下室基坑支護(hù)中的應(yīng)用
——杭州市弄口大酒店地下室基坑支護(hù)實(shí)例分析

孔劍華?

(杭州市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州 310012)

介紹了杭州市弄口大酒店地下室基坑支護(hù)工程實(shí)例，該工程為三層地下室，基坑大面積開(kāi)挖深度基本達(dá)到13.3m，地處浙江杭州主城區(qū)，為典型的錢(qián)塘江沖積平原地貌。本工程綜合考慮土質(zhì)、環(huán)境及用地紅線等問(wèn)題，基坑支護(hù)采用上部土釘，下部二道內(nèi)支撐，同時(shí)結(jié)合深井降水的設(shè)計(jì)思路，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)類(lèi)似工程具有借鑒意義。

基坑；土釘；內(nèi)支撐；自流深井；降水

1 工程概況

杭州市弄口大酒店工程位于杭州市弄口村內(nèi)，站前北路西側(cè)，東方商城西南側(cè)。基坑占地面積約7 500 m2，整個(gè)基坑設(shè)三層地下室，主體采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，工程樁采用鉆孔灌注樁。本工程±0.000相當(dāng)于黃海高程6.600，場(chǎng)地自然地面高程在6.000 m左右，則場(chǎng)地內(nèi)自然地面相對(duì)標(biāo)高為-0.600 m(以下均指相對(duì)標(biāo)高)。設(shè)計(jì)中考慮道路標(biāo)高的影響。地下室底板墊層底標(biāo)高-12.550 m，承臺(tái)墊層底標(biāo)高-13.900 m，設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度為13.300 m。

基坑周邊距離用地紅線較近，整體場(chǎng)地放坡空間不大。東側(cè)已建站前路，路下有市政管線，在紅線內(nèi)地下有電纜沿基坑分布；場(chǎng)地南側(cè)已建麥廟路；場(chǎng)地的西側(cè)為規(guī)劃道路及鐵路中學(xué)操場(chǎng)及已建高層公寓；北側(cè)已建高層，設(shè)一層地下室。基坑周邊環(huán)境情況如圖1所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境示意圖

場(chǎng)地涉及基坑開(kāi)挖土層主要為表層填土、開(kāi)挖深度內(nèi)粉土、坑底及下步淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，該場(chǎng)地地質(zhì)情況如表1所示。場(chǎng)地淺部地下水為孔隙潛水，主要受大氣降水和地表水補(bǔ)給，勘察期間于鉆孔測(cè)得地下水位埋深為1.10 m～2.30 m。動(dòng)態(tài)變化幅度1.50 m。

土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 表1

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)思路

本工程基坑規(guī)模較大，開(kāi)挖深度較深，周?chē)h(huán)境條件苛刻。基坑占地面積約7 500m2，總延長(zhǎng)米約401m，大面積挖深13.30m，局部電梯井開(kāi)挖深度達(dá)14.85m；基坑周邊環(huán)境比較復(fù)雜，可放坡空間極為有限，基坑兩側(cè)臨路，道路下有較多市政管線，特別是場(chǎng)地東側(cè)部分高壓電纜進(jìn)入場(chǎng)地圍墻，局部占用紅線內(nèi)場(chǎng)地，進(jìn)一步造成基坑支護(hù)的困難。用地紅線距離基坑側(cè)壁較近，基本為8m～10m，僅西北側(cè)紅線與基坑側(cè)壁距離較為寬松，其寬度達(dá)18m以上，但考慮到整個(gè)場(chǎng)地僅西北側(cè)可以設(shè)置施工堆場(chǎng)等因素，因此西北側(cè)基坑側(cè)壁放坡空間實(shí)際也很有限，且堆載和車(chē)輛荷重較為集中。以上因素決定了本基坑工程等級(jí)為一級(jí)基坑，支護(hù)形式安全度要求很高，總體需要采用內(nèi)支撐的方案。本工程實(shí)際采用了鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐的方案，此方式造價(jià)和對(duì)周邊環(huán)境的影響較地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐方式低廉，安全度較SMW工法樁高(考慮到本工程為三層地下室，工期，地下室施工工期長(zhǎng)，采用工法樁型鋼租賃期在一年以上，實(shí)際工程造價(jià)不會(huì)低于鉆孔灌注樁方案)。

本場(chǎng)地影響基坑開(kāi)挖的主要土層為開(kāi)挖深度內(nèi)的深厚粉土層以及坑底以下深厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，且本工程的一個(gè)極為顯著的特點(diǎn)是基坑底部基本就是粉土層和淤泥質(zhì)土層的分界處。

基坑開(kāi)挖深度內(nèi)的土層，基本為力學(xué)性質(zhì)和透水性良好的粉土層，但如果不對(duì)粉土層進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕邓畡t意味著水土分算的總側(cè)向土壓力很大，因此就這一角度而言，能夠降水則能大大減小由地下水所產(chǎn)生的側(cè)向壓力。另一方面場(chǎng)地土層在降水后力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步提高，可采用土釘?shù)戎ёo(hù)形式，不但造價(jià)低廉，而且施工快捷。綜合場(chǎng)地周邊環(huán)境條件，本工程只能控制性地適當(dāng)降水，否則可能對(duì)周邊環(huán)境的影響過(guò)大；另一方面本工程基坑側(cè)壁大部分地段距離紅線僅8 m～10 m，這一因素限定了土釘可采用的長(zhǎng)度，考慮到土釘墻墻面本身需要一定的放坡坡度，因此土釘長(zhǎng)度基本被限定在6 m以?xún)?nèi)。綜合以上因素，本工程采用了較為折中的支護(hù)方式，即基坑上部4.5 m范圍采用6 m長(zhǎng)度的土釘墻進(jìn)行支護(hù)，其余下部8.8 m采用鉆孔樁加二道內(nèi)支撐的支護(hù)形式，樁外側(cè)采用三軸水泥攪拌樁作為止水帷幕，基坑外側(cè)采用自流深井進(jìn)行控制性降水，以滿(mǎn)足土釘施工的要求。這一形式滿(mǎn)足了安全性的要求，同時(shí)降低了基坑側(cè)向土壓力，降低了工程造價(jià)，提高施工速度，并且也保證了土釘不超紅線的要求。具體剖面支護(hù)形式如圖2所示。

圖2 基坑支護(hù)典型剖面

其次，本工程場(chǎng)地土層的一個(gè)特點(diǎn)是坑底以下為深厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，且深度13.3 m的坑底處即為粉土層和淤泥質(zhì)土層的分界處。就坑底淤泥質(zhì)土層而言，本工程一方面需要提高坑底土層的力學(xué)性質(zhì)以提高被動(dòng)土壓力，另一方面需要減少坑底土層的變形，因此需要適當(dāng)?shù)貙?duì)基坑內(nèi)側(cè)坑底被動(dòng)區(qū)土層進(jìn)行加固，本工程采用三軸水泥攪拌樁進(jìn)行坑底土層加固，豎向加固范圍為三層地下室底板以下4.5 m，此加固范圍不但加固效果良好，且能方便靠近基坑側(cè)壁處基礎(chǔ)承臺(tái)及地梁的開(kāi)挖，具體平面布置形式如圖3所示。

圖3 坑底加固樁平面布置形式

由于本工程基坑底部正好位于粉土層及淤泥質(zhì)土層分界處，也即為透水層和弱透水層的分界面，這一特點(diǎn)導(dǎo)致坑底附近降水極為困難，而一旦坑底無(wú)法進(jìn)行有效降水，則因?yàn)榉弁梁滋奶匦远鵁o(wú)法開(kāi)挖承臺(tái)，因此坑底需要加強(qiáng)降水，僅僅依靠坑內(nèi)自流深井是無(wú)法有效抽干基坑底部粉土層中的液態(tài)水，需要采用具有一定真空壓力的吸水設(shè)備。如果采用普通的井點(diǎn)管抽水則由于存在排水總管而布置困難，用量很大，并且對(duì)坑底施工行走造成很大困難。本工程采用構(gòu)造簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)易型自吸泵，每個(gè)自吸泵帶2～3根吸水管，按承臺(tái)布置，并且在承臺(tái)磚胎膜固化后即可移除，不但節(jié)約成本且方便施工，使用極為靈活，起到了很好的效果。

3 基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)及施工介紹

為確保施工的安全和開(kāi)挖的順利進(jìn)行，在整個(gè)施工過(guò)程中進(jìn)行了全過(guò)程監(jiān)測(cè)，實(shí)施信息化施工。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)深基坑的土方開(kāi)挖和地下室施工的安全至關(guān)重要，只有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，才能及時(shí)獲取基坑開(kāi)挖過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周?chē)馏w的受力與變形情況，掌握基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，對(duì)地下室施工的順利及時(shí)提供指導(dǎo)作用。本工程共設(shè)置深層土體側(cè)向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)14個(gè)(孔深45m)，地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)14個(gè)，支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)22組，另在基坑坡頂、周邊路面、圍墻(每隔20m一只)和臨設(shè)(角點(diǎn)處)設(shè)置若干沉降觀測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)預(yù)警值設(shè)定如下:水平累計(jì)位移達(dá)55mm，或日位移速率連續(xù)3天大于3mm/d，或者單日位移量超過(guò)5mm；地下水位日變化超過(guò)50 cm；地表沉降累計(jì)超過(guò)2 cm。

本工程在拆除第一道支撐之前(第二道支撐已拆除)的實(shí)測(cè)最大位移為51.18 mm；在支撐完全拆除后的位移在34.16 mm～59.87 mm之間，其中僅2個(gè)測(cè)斜孔的位移量略微超55 mm的預(yù)警值。基坑測(cè)斜、水位等數(shù)據(jù)均符合設(shè)計(jì)預(yù)期。

4 小 結(jié)

對(duì)本基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)及施工，總結(jié)如下:

(1)在粉土地層中開(kāi)挖基坑，降水很重要，降水后能大幅減少水壓力對(duì)基坑側(cè)壁的影響，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體受力，經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益顯著；并且由于降水后粉土力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步提高，自立性良好，十分有利于采用土釘墻方式支護(hù)，此支護(hù)方法技術(shù)成熟，造價(jià)低廉，施工快捷，因此在環(huán)境條件(包括紅線問(wèn)題)允許的前提下應(yīng)盡可能考慮此方法作為基坑支護(hù)的手段。

(2)對(duì)于類(lèi)似三層地下室的基坑，應(yīng)盡可能減少支撐道數(shù)，因?yàn)槊恳坏乐螌?duì)地下室施工的影響都很大，不但影響基坑內(nèi)施工的空間，而且支撐的養(yǎng)護(hù)和鑿除都對(duì)工期造成很大影響，因此有條件的基坑在淺部采用土釘支護(hù)不失為一個(gè)好的方法。

(3)對(duì)于坑底為透水層和弱透水層分界面的基坑，自流深井無(wú)法有效抽干坑底附近的地下水，需采用有真空吸力的吸水設(shè)備，自吸泵布置靈活，效果良好，相比傳統(tǒng)的井點(diǎn)管有較大優(yōu)勢(shì)。

[1] 劉建航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

[2] DB33-2000.建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 蘇宏陽(yáng)，酈鎖林.基礎(chǔ)工程施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2002.

[4] 孔劍華，朱安寧.預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)合土釘、內(nèi)支撐在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用——杭州濱江慶春大廈地下室基坑支護(hù)實(shí)例分析[J].城市勘測(cè)，2005(4).

[5] 楊柳鈁，朱安寧.土釘技術(shù)在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用——蕭宏大廈地下室基坑支護(hù)實(shí)例分析[J].城市勘測(cè)，2006(5).

Application of A Scheme of Two Braced Cuts in Three Layers Basement’s Bracing of Foundation Pit——Analysis on the Basement’s Bracing of Foundation Pit of Hangzhou Nonkou Hotel

Kong Jianhua
(Hangzhou Investigation and Design Institute，Hangzhou 310012，Zhejiang)

An instance of the basement’s bracing of foundation pit of Hangzhou Nonkou hotel was descried in this article.The engineering is three layers basement，whose general excavation depth is 13.3meters，it is located in the core district of Hangzhou，and it is the typical alluvial plain landscape of Qiantang River.The soil quality，environmental and land red linewere taken into account in this engineering，a design concept of the upper portion of the foundation pitusing soil nail，the underpants using two braced cuts in combination with the deep well for dewatering was adopted，which had obtained good technical and economic benefits，and could be reference for similar engineering.

foundation pit；soil nail；braced cuts；artesian deep well；dewater

1672-8262(2013)04-173-04

TU753.1

B

2013—03—20

孔劍華(1955—)，男，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事巖土工程設(shè)計(jì)、施工和技術(shù)管理工作。