成都市南門某廣場(chǎng)深基坑工程設(shè)計(jì)與探討

鄒 力，吳 波，羅 康

(成都市建工科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，四川成都610051)

1 工程概況

成都市南三環(huán)路與劍南大道交界處旺多姆廣場(chǎng)項(xiàng)目由十二棟多層公建(1～3層)組成，設(shè)1～3層地下室。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)±0.00相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高499.150 m，基坑頂設(shè)計(jì)標(biāo)高為497.450～498.850 m，最大高差約1.4 m。根據(jù)建設(shè)方提供的地下室定位及標(biāo)高圖，基坑底標(biāo)高分別為491.800 m、491.050 m、487.350 m和483.500 m，基坑邊坡高度最低6.40 m，最高15.00 m。

基坑場(chǎng)地北側(cè)為正在建設(shè)的高新區(qū)10×104t中水回收工程，距離基坑開挖線約27 m;場(chǎng)地南側(cè)為在建的和記黃埔開發(fā)的南城都匯五期高層建筑，距離基坑開挖線約11 m;場(chǎng)地西側(cè)為成昆鐵路，距離基坑開挖線約20 m;場(chǎng)地東側(cè)為劍南大道，距離基坑開挖線約23 m。綜上所述，本項(xiàng)目周邊環(huán)境條件較復(fù)雜。

2 地質(zhì)概況

場(chǎng)地所處地貌單元屬岷江水系Ⅱ級(jí)階地。地基土按時(shí)代成因及土性特征自上而下劃分為四個(gè)工程地質(zhì)層，依次為:第四系全新統(tǒng)填土層①(Qml4)、第四系上更新統(tǒng)沖洪積粘性土、粉土層②和砂卵石層③(Qal+pl3)以及白堊系灌口組泥巖層④(K2g)。其中③工程地質(zhì)層按其土質(zhì)類別、密實(shí)度差異等進(jìn)一步劃分出若干個(gè)亞層。

根據(jù)地勘報(bào)告:粘土層自由膨脹率為31% ～50%，平均值為42.2%，具弱膨脹潛勢(shì);根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)及土工試驗(yàn)結(jié)果，本場(chǎng)地粘土具有以收縮作用為主的特性。因此進(jìn)行基坑坑壁支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)上更新統(tǒng)粘土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取用如下。抗剪強(qiáng)度指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)值，可塑粘土②抗剪強(qiáng)度指標(biāo):粘聚力C=32 kPa，內(nèi)摩擦角=12°;硬塑粘土②抗剪強(qiáng)度指標(biāo):粘聚力C=30 kPa，內(nèi)摩擦角 =13°。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和鉆探揭露，場(chǎng)地內(nèi)主要存在三種類型的地下水。一種為局部地段上部填土中的上層滯水，水位埋深一般位于地面以下2.5～5.0 m，水量不大。一種為賦存于砂卵石層中的孔隙潛水，靠上游河水、地下水及大氣降水補(bǔ)給，水量較豐富，水位變化主要受季節(jié)控制。勘察期間正值地下水平水期，受附近施工降水影響，水位較正常水位低，于鉆孔中測(cè)得地下水水位埋深較大，為11.2～12.8 m，相應(yīng)絕對(duì)高程為485.70～487.90 m，預(yù)計(jì)至豐水期，在自然條件下無降水影響時(shí)，場(chǎng)地地下水位將上升。另一種地下水類型為賦存于基巖風(fēng)化帶的裂隙水，其水量一般不大。

3 基坑降排水及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 基坑降排水設(shè)計(jì)

本工程基坑開挖最大深度為15.0 m，地下水應(yīng)降至16.0 m以下(考慮電梯井、集水坑)。

3.1.1 參數(shù)取值

地下靜水位埋深:h0=7.00 m(按最高水位考慮);滲透系數(shù):K=18.00 m/d;潛水含水層厚度:H=11 m;設(shè)計(jì)降深:S=9.00 m;降水面積:A=27 617.00 m2;降水井半徑:rw=0.29 m;降水井設(shè)計(jì)深度:22.50 m;降水井成井直徑:600 mm。

3.1.2 降水設(shè)計(jì)計(jì)算公式

根據(jù)設(shè)計(jì)的降水井邊界條件，降水計(jì)算按照潛水完整井穩(wěn)定流公式進(jìn)行計(jì)算。(1)基坑等效半徑:r0===93.8 m;(2)降水井影響半徑:R=2 S=2×9×=253 m;

(3)基坑總涌水量:Q=1.366 k(2H－S)S=1.366×18×lg(1+R)r0

［(2×11－9)×9］/lg(1+253/93.8)=5 065.8 m3/d;

(4)單井出水量:q=120πrsl=120×3.14×0.29×1.0×3=286;

(5)降水井?dāng)?shù)量計(jì)算:n=1.1Q=1.1×5 056.8/286=q19.4，取 n=20;

(6)降水深度驗(yàn)算:

故本工程共布置20口降水井，可以滿足降水要求。

3.1.3 降水井井徑設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

降水井采用內(nèi)徑為300 mm的鋼筋混凝土井管。設(shè)計(jì)過濾器為填礫過濾器，填礫規(guī)格為:8～10 mm礫石，填礫厚度大于100 mm，礫石填至距地面3.00 m時(shí)，用粘土封孔。井管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:22.50 m深降水井，上部5根井壁管，下部5根纏絲間距3 mm過濾管，每根井管長(zhǎng)度均為2.5 m。

3.1.4 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

排水管采用鋼管直接從降水井排入沉淀池。沉淀池采用紅磚砌筑，內(nèi)外面1∶2水泥砂漿抹面，沉淀池長(zhǎng)約3 m，寬約1.5 m，深度1.2～1.4 m，沿長(zhǎng)度方向分隔成三個(gè)沉淀池，抽出來的水經(jīng)三級(jí)沉淀后排入城市雨水管中。

3.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)基坑深度、地層條件及周邊環(huán)境，本項(xiàng)目基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用排樁、排樁+錨索、排樁+內(nèi)支撐、排樁+錨索+內(nèi)支撐和土釘墻護(hù)壁的方案。

(1)場(chǎng)地北側(cè)為空地，具備放坡條件，采用土釘墻護(hù)壁的方案(QRAB段);

(2)場(chǎng)地西側(cè)臨近鐵路線，且支護(hù)措施不得進(jìn)入鐵路線旁20 m范圍內(nèi)，故采用排樁(BC段)、排樁+錨索(CDEF段)的支護(hù)方案;

(3)場(chǎng)地南側(cè)為空地，具備放坡條件，采用土釘墻護(hù)壁的方案(FGH段);

(4)場(chǎng)地東側(cè)因緊鄰地鐵控制線及地下水管，采用排樁(HIJK、PQ段)、排樁+錨索+內(nèi)支撐(MN段)、排樁+內(nèi)支撐(KLM、NOP段)的支護(hù)方案;

(5)支護(hù)樁均為旋挖鉆孔灌注樁;

(6)樁間采用掛鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土護(hù)壁;樁頂設(shè)置冠梁，冠梁截面0.80 m×0.80 m、1.00 m×0.80 m 和1.20 m×0.80 m，冠梁寬度與其所在段落的樁徑一致。

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)平面布置見圖1。

典型剖面設(shè)計(jì)如圖2、圖3。

內(nèi)支撐可在地下室向上施工過程中逐層拆除，距支撐以下最近的一層地下室梁板完成施工后可拆除該道支撐。支撐拆除條件:支撐以下地下室梁板施工完成，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%，地下室外墻與支護(hù)樁之間回填(砂礫石回填，壓實(shí)系數(shù)不小于0.9)，梁板標(biāo)高位置設(shè)置厚度1.0 m的C20素混凝土換撐帶，其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%后，可拆除該道支撐。支撐應(yīng)采用人工拆除，不得產(chǎn)生過大的水平荷載，影響支護(hù)體系的穩(wěn)定性。

4 關(guān)于該基坑工程設(shè)計(jì)的探討

(1)對(duì)于基坑南北兩側(cè)深度較淺部位，采用土釘墻方案是經(jīng)濟(jì)合理的。

(2)對(duì)于基坑西側(cè)緊鄰成昆鐵路段落，在設(shè)計(jì)階段及以后施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格注意錨索不能逾越鐵路控制線。

圖1 旺多姆廣場(chǎng)基坑支護(hù)平面布置

圖2 MN剖面錨拉樁+內(nèi)支撐支護(hù)

(3)對(duì)于HL段，因基坑緊鄰即將施工的地下水管，故護(hù)壁樁樁徑控制在800 mm，對(duì)于較深的KL段，應(yīng)施加內(nèi)支撐(斜撐+角撐)，才能確保基坑穩(wěn)定。

(4)對(duì)于基坑?xùn)|側(cè)，基坑深度達(dá)到15.0 m，且處于Ⅱ級(jí)階地膨脹土區(qū)域，膨脹土層埋深達(dá)到8～10 m，若使用兩排錨索，上排錨索的錨固段即處于膨脹土內(nèi)，錨固效果較差，故MN段應(yīng)采用本設(shè)計(jì)方案中的上排內(nèi)支撐+下排錨索的方案(見圖2)。

(5)對(duì)于基坑?xùn)|側(cè)的NO段，因緊鄰地鐵控制線，使用錨索會(huì)對(duì)以后的地鐵盾構(gòu)施工造成不利影響，根據(jù)成都市地鐵部門的相關(guān)要求，錨索不能進(jìn)入地鐵控制線內(nèi)，故本設(shè)計(jì)方案中采用排樁+雙排內(nèi)支撐方案(見圖3)。

圖3 NO剖面排樁+雙排內(nèi)支撐支護(hù)

(6)該基坑工程位于Ⅱ級(jí)階地膨脹土區(qū)域，根據(jù)成都市建設(shè)工程施工安全監(jiān)督站相關(guān)文件要求，基坑護(hù)壁樁樁頂不能降至地面0.5 m以下，且該基坑工程周邊環(huán)境較復(fù)雜，故應(yīng)優(yōu)先考慮使用排樁+內(nèi)支撐方案，而不能盲目采用錨拉樁或樁頂下降幾米、樁后放坡開挖等措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

該基坑位于成都市南門Ⅱ級(jí)階地膨脹土區(qū)域，緊鄰鐵路、地鐵、市政中水回收工程及在建高層建筑，周邊環(huán)境較復(fù)雜，基坑深度1～3層地下室不等。本次基坑設(shè)計(jì)嚴(yán)格依照成都市建設(shè)及地鐵部門的相關(guān)文件，充分考慮基坑深度、地層條件及周邊環(huán)境因素，因地制宜，對(duì)基坑各個(gè)段落采用適宜的支護(hù)方式，起到了確保基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定，設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理的效果。本文為該地區(qū)類似基坑工程設(shè)計(jì)提供參考，歡迎業(yè)內(nèi)同行指正，相互交流、共同進(jìn)步。

［1］ JGJ 120－99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］

［2］ DB 51/T5026－2001成都地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［3］ DB 51/T5072－2011成都地區(qū)基坑工程安全技術(shù)規(guī)范［S］

［4］ 劉國(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)(第二版)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009