水平支撐+斜拋撐的深基坑支護案例

王 艷

(上海巖土工程勘察設計研究院有限公司，上海 200032)

1 工程簡介

漕河涇開發區新建酒店項目位于上海古美路以東、田林路以南。擬建項目包括五星級酒店(22+1)層，公寓式酒店(9+1)層，寫字樓(16+1)層，均設2層地下室，總建筑面積約93 136 m2。

基本呈150 m×100 m長方形，周長約為490 m，占地面積約為15 000 m2。車庫區域基坑挖深為9.45 m，主樓區域基坑挖深10.65 m。

2 基坑周邊環境情況

1)場地東側為待拆遷廠房和臨房，環境較為簡單，地下室外墻距用地紅線最小距離13.4 m，距現有圍墻約23.4 m。

2)場地北側為田林路，地下室外墻距用地紅線最小距離29.7 m，現有圍墻在紅線內約10.0 m處。

3)場地西側為古美路，地下室外墻距用地紅線距離為18.0 m，現有圍墻在紅線內約7.0 m。

4)場地南側為正在施工工地，地下室外墻距用地紅線距離為15.8 m，紅線外為約5.0 m寬的臨時道路。在建項目為1層地下室，基坑已經開挖到底，目前正在澆筑地下室底板墊層，并于本工程施工前完成地下結構施工。

5)地下管線分布情況統計表見表1。

綜上所述，本工程周圍環境相對比較簡單。在基坑開挖時最主要的保護對象是古美路上煤氣管和污水管。基坑影響范圍內無重要保護建筑物，故本基坑安全等級和環境波、保護等級均定為二級。

表1 管線分布情況統計表

3 工程地質條件

本工程基坑圍護設計參數見表2。

表2 基坑圍護設計參數

1)本工程場地屬濱海平原地貌類型，位于古河道切割區，基坑開挖深度范圍內涉及的地基土層為①層～④層。第③層淤泥質粉質粘土在水頭差的作用下易產生流砂或管涌現象，基坑開挖前應采取降水措施;處于基坑底部的地基土是第④層淤泥質粘土，該層土性較差，有較明顯的觸變及流變性，在動力作用下強度降低易產生側向位移，在基坑開挖時應盡量減少土體擾動。

2)根據勘察報告，場地北部(臨近田林路)有一條東西向暗浜分布，暗浜寬度約為17.0 m，浜底最大深度為3.7 m。擬建場地第①1層填土厚度不均勻，一般為1.20 m～3.20 m，成分較為復雜，夾多量碎磚、混凝土碎塊等建筑垃圾。在圍護結構施工中需考慮其不利影響。

3)第⑤2層粉砂，層頂絕對標高－15.0 m～18.05 m，埋深不穩定，且第⑤2層粉砂透水性極佳，具有微承壓性。圍護設計時應驗算承壓水穩定性，必要時采取降承壓水措施。

4 圍護設計方案

根據本基坑挖深一般采用鉆孔灌注樁+兩道支撐的形式。但本項目基坑周圍環境較為寬松，對圍護結構的變形要求相對較低，綜合考慮基坑安全性、操作性、工期、場地工程地質條件以及上海地區類似基坑設計經驗等因素，經過多種方案反復比選，在確保基坑安全的前提下，確定了以下圍護方案:

基坑周圍10 m范圍內卸土1.5 m后，采取鉆孔灌注樁+三軸水泥土攪拌樁止水+一道鋼筋混凝土支撐+一道鋼管斜拋撐的方案。

具體設計思路如下:

1)圍護結構。

地下車庫區域卸土后挖深7.95 m，采用φ900@1 050鉆孔灌注樁，有效樁長19.0 m～20.0 m(長度計算至圍檁底面，且樁尖進入第⑤2層粉砂);主樓區域卸土后挖深9.15 m，采用φ900@1 050鉆孔灌注樁，有效樁長21.0 m，靠邊深坑區域采用φ950@1 100鉆孔灌注樁，有效樁長22.0 m;灌注樁外側采用工法三軸3φ850@1 200攪拌樁作為止水帷幕，有效樁長14 m(計算至地面)，水泥摻入量20%。

2)電梯井等局部落深區域，周圍及坑內全部采用6 m長雙軸2φ700@1 000攪拌樁加固封底。

3)為提高坑底土被動土壓力、有效控制圍護結構的變形，在基坑北側靠田林路和南側長邊采用2φ700@1 000水泥土攪拌樁裙邊加固，西側古美路以及東側陽角處坑內采用攪拌樁暗墩加固。加固范圍為坑底以上5 m(水泥摻量8%)和坑底以下4 m(水泥摻量13%)。

4)支撐。

第一道支撐采用邊桁架+對撐+角撐的混凝土支撐形式(見圖1)。支撐軸線較坑外地面落低0.4 m，軸線標高－2.7 m，頂部設置貫通封閉的1.2 m×0.8 m壓頂圈梁兼作支撐圍檁，以增加圍護結構的縱向整體性，主撐截面0.9 m×0.8 m，聯系桿0.7 m×0.8 m。第二道圍檁采用 C30鋼筋混凝土，截面1.0 m×0.8 m，軸線標高－6.75 m，支撐采用φ609×16鋼管斜撐，鋼管與底板處設置混凝土支座。斜撐長度根據底板實際情況，角度按20°控制，采用盆式開挖(見圖2)。

圖1 第一道支撐平面布置

圖2 第二道支撐平面布置

典型剖面圖見圖3。

圖3 典型剖面圖

5)立柱。

采用灌注樁內部插鋼格構柱的方法，在坑底以下為15 m長的φ800灌注樁，坑底以上采用10 m長450×450格構柱(4根L140×14角鋼及若干扁鋼焊接)，插入灌注樁2 m以上。

6)降水。

采用深井降水，水位需降至坑底以下1 m～2 m，局部落深深坑內應單獨設置深井井點。

5 基坑開挖對環境的影響

基礎施工監測工作自2008年10月25日工程樁施工前進場測試初始值開始，到2010年2月7日，地下結構全部施工至±0.000，監測數據基本穩定為止，總歷時近16個月。

本工程監測主要可分以下幾個階段:

1)第一階段(2008年10月25日～2009年5月9日):工程樁、圍護結構、地基基礎加固及第一道臨時支撐施工。

2)第二階段(2009年5月10日～2009年10月11日):土方開挖階段，直至2010年10月11日基礎底板全部澆筑結束。

3)第三階段(2009年10月12日～2010年2月7日):地下結構施工、臨時支撐拆除施工，直至2010年2月7日地下結構施工完成。

表3 周邊地下綜合管線垂直位移監測數據 mm

圖4 周邊地表沉降圖

圖5 圍護樁頂位移圖

圖6 測斜圖

通過表3，圖4～圖6來看:

1)基坑開挖后，圍護結構向坑內側向位移逐漸發展，周邊土體隨之發生一定的垂直位移，周邊地下管線因而出現向下位移的現象，隨著開挖深度的增加，周邊地下管線的垂直位移量不斷增加，且速率也不斷增加，直至地下結構全部施工完成為止，管線測點最大垂直位移量為－23.40 mm。

2)在圍護結構與工程樁施工過程中，基坑周邊的地表剖面有小幅隆起，在基坑開挖施工期間，剖面線測點的隆沉起伏變化逐漸發展，隨著開挖深度的增加，垂直位移速率也不斷增加;至土方開挖到設計坑底標高后，隨著基坑大底板澆筑完成，剖面線測點垂直位移速率逐漸趨于穩定狀態。其變化規律與管線等周邊環境的情況基本一致。

3)圍護頂部在開挖過程中受坑底土體卸載后回彈影響，除個別測點外，其他測點均表現為向上隆起現象。原因可作如下解釋:每次大面積開挖時，土體卸荷量相當大，坑底土因卸荷產生較大隆起，帶動圍護體一起抬升。

圍護頂圈梁在垂直方向上位移最大值為+15.74 mm;在水平方向上均表現為向基坑方向位移，最大值為+11 mm。

4)基坑大底板澆搗后，圍護頂部各變形測點逐漸趨于穩定，各測點在地下結構施工期間變化較為平緩。

6 結論及建議

1)在整個基坑施工過程中，圍護結構總體變形不大，表明地下圍護結構始終處于安全可控的范疇，基坑運行正常。

2)開挖10 m左右的基坑，采用一道水平支撐+一道斜拋撐可以控制基坑變形，經濟性較好，但在工期和施工方便性上并無較大優勢，尤其對承臺基礎的基坑，斜拋撐的架設反而使施工更加復雜化。

3)立柱頂部應有足夠的長度錨入支撐梁，尤其在棧橋下的立柱，必要時須用剪刀撐加固，否則重車荷載作用下，立柱容易失穩。

4)開挖至各層支撐及底板的標高時，應迅速采取澆筑墊層、各層支撐等措施，這對于有效控制圍護結構變形大有益處。

5)施工監測是保障工程施工安全，減少經濟損失，同時驗證圍護設計準確性的不可缺少的強有力手段。

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