地下室基坑支護的設計與施工

蔣 波 章曉鵬

1. 漢嘉設計集團股份有限公司 杭州 310005；2. 上海建工二建集團有限公司 上海 200080

1 工程概況及地質條件

某辦公商業金融用房項目位于杭州市拱墅區，周邊環境復雜。工程基坑處于軟土地區，基坑南側、東側為雙蕩新村小區，南側緊鄰32幢居民樓、東側緊鄰27幢居民樓。雙蕩新村小區均為磚混結構，基礎采用沉管灌注樁，以⑨2粉砂層為持力層。小區路面下密布地下管線，分別為電信管線、給水管線、雨水管道和污水管道。基坑西側莫干山路為城市南北向主干道路，車流量較大；基坑北側緊鄰雙蕩弄，雙蕩弄北側為拱墅區體育大廈，設2層地下室，采用鉆孔樁基礎。

本工程設3層地下室，基坑開挖深度11.50～14.40 m，其平面尺寸類似1個80 m×30 m的矩形。基坑總平面見圖1。

圖1 基坑支護總平面示意

根據巖土工程詳細勘察報告，場地土層分布從上至下分別為：①雜填土，②粉質黏土夾黏質粉土，④淤泥質粉質黏土夾黏質粉土，⑥淤泥質粉質黏土，⑧粉質黏土，⑨1粉質黏土，⑨2粉砂。

場地區域內主要分布2層地下水，上層地下水性質屬孔隙潛水，下層地下水性質屬承壓水。上部潛水主要賦存于填土層及硬殼層中，地下水位一般埋深為1.10～2.20 m。承壓水對本工程無影響。

2 基坑圍護設計方案

2.1 本工程的主要特點

1）基坑開挖深度影響范圍存在深厚淤泥質土，土性較差。

2）基坑主要開挖深度為11.50～14.40 m，開挖深度深。

3）基坑東側、南側為雙蕩新村小區，西側、北側為道路，周邊環境復雜。

2.2 圍護墻的選擇

根據本工程的水文地質、基坑開挖深度以及周邊環境對基坑位移控制的要求，圍護墻可選擇鉆孔樁加止水樁和地下連續墻組合形式。

地下連續墻既能擋土又能止水，具有抗彎剛度大、整體性好和防滲性好的特點。采用“兩墻合一”技術，能減小圍護體寬度，可充分利用用地紅線范圍內面積建造地下室。鉆孔樁加止水樁的圍護墻形式應用廣泛，技術相對成熟，在類似基坑的圍護中應用較多，經計算能滿足周邊環境對基坑位移的要求。該圍護墻形式造價相對較低，通過經濟性比較，比地下連續墻造價節省約300萬元人民幣，比較適合本工程[1-3]。

2.3 支撐道數的選擇

本工程可采用2道或3道鋼筋混凝土支撐圍護。采用2道支撐可節省造價約50萬元人民幣，并可加快施工進度。經分析，采用3道支撐比2道支撐可減少約10 mm的基坑位移。因本工程周邊環境比較復雜，周邊環境對土體的變形非常敏感，故決定采用3道支撐。在基坑尺寸較小的情況下，做強支撐桿件，具有很高的性價比。基坑剖面見圖2。

圖2 基坑典型剖面

2.4 其他設計

基坑外采用三軸水泥攪拌樁止水。為有效控制基坑位移，坑底設置了三軸水泥攪拌樁坑底加固區。為優化工程樁設計，本工程底板頂至圍護樁邊，并與圍護樁作有效連接，利用圍護樁作為抗拔樁，節省了工程造價。

為解決本工程施工場地用地緊張的問題，加快施工進度，在第1道支撐上設置了棧橋（圖3）和材料堆場。為更充分利用坑外場地，將第1道支撐面標高設置為地面標高。

圖3 棧橋平面布置

支撐結合棧橋和施工堆場的設計，使棧橋區域支撐桿件既受水平力作用，又受施工荷載引起的豎向力的作用，受力復雜。水平力作用下支撐桿件的計算與常規支撐設計方式相同。施工堆場荷載為靜止荷載，支撐桿件的設計相對較為簡單。支撐結合棧橋設計時，由于棧橋荷載為動荷載，設計時需對棧橋荷載進行一定的簡化。常規設計思路是棧橋板按均布面荷載設計，而支撐梁按集中點荷載或線荷載的不同組合進行設計。施工荷載主要考慮挖土機、運土車和施工材料運輸車輛的荷載[4-7]。

3 基坑工程施工與監測

3.1 基坑工程施工

考慮到本工程復雜的周邊環境，根據后澆帶的劃分，基坑開挖和地下室施工由東向西，按照A區→B區→C區順序進行。土方分層、分塊開挖，施工過程順利。

3.2 監測結果分析

根據周邊環境監測資料，從基坑開挖至地下室施工結束，雙蕩新村小區各測點的最大累計房屋沉降量為12 mm。沉降量較小，且呈現整體下沉趨勢，房屋傾斜非常小。施工過程中未對雙蕩新村小區產生明顯影響，該小區在基坑施工過程中處于安全和受控狀態。

根據基坑深層土體位移監測資料，對普遍開挖深度處的各測斜孔累計土體位移進行分析，靠雙蕩新村小區側各測斜孔（CX1～CX4）累計位移為47.20～55.90 mm。鄰近道路側測斜孔（CX5、CX7、CX8）的累計位移為23.80～44.80 mm。主要是因為雙蕩新村小區房屋采用沉管灌注樁基礎，樁底以⑨2粉砂層作為持力層，基坑開挖對房屋產生一定的沉降，房屋的超載加大了基坑位移。CX6位置電梯井離基坑邊較近，設計時未對該處圍護剛度作重點加強，該處測斜孔累計土體位移較大，為49.80 mm。監測結果表明，本基坑的位移在安全和受控范圍內。

4 結語

1）在周邊環境復雜、軟土深厚的3層地下室基坑中，采用鉆孔灌注樁加3道鋼筋混凝土支撐圍護，并結合坑底加固和棧橋的設置，可有效控制基坑位移，保證施工進行。

2）基坑鄰近建筑物時，應綜合考慮建筑的基礎形式和埋深，選擇合理的超載，分析建筑物和基坑的相互影響。

3）電梯井鄰基坑邊較近位置，設計時應綜合考慮電梯井深度，對該處的圍護剛度作重點加強。

4）將底板頂至圍護樁邊，并與圍護樁作有效連接，利用圍護樁作為抗拔樁，可優化工程樁設計。