慶春路商貿大廈地下室基坑支護

鄧高萍（廣東重工建設監理有限公司）

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慶春路商貿大廈地下室基坑支護

鄧高萍
（廣東重工建設監理有限公司）

【摘要】本工程主要從技術與經濟角度出發，綜合考慮深基坑支護方案，根據周邊建筑物環境及地質情況來合理布置鉆孔樁、高壓旋噴樁以及多層井點降水，并對基坑位移、地下水位進行嚴密監測，從而取得較好的支護效果并在位于市中心的基坑施工提出相應的安全控制措施。

【關鍵詞】深基坑；鉆孔樁；高壓旋噴樁；井點降水

1　工程概況

本工程位于慶春路與皮市巷交叉南側，占地面積6公頃，總建筑面積27000.0m2，地下室2層，地上14層，總高50.0m，系框架剪力墻結構。

本工程建筑按結構分為A、B、C三區組成。其中A、B二區為第一期工程，C區為第二期工程。圖紙軸線編號自西由東編號，基坑平面布置呈不規則形見圖1。

圖1　

地下室底板厚度1m，承臺底標高-9.70m，厚1.80m，底板塊石墊層標高-10.0m，電梯井局部最深處標高-10.40m，外墻板厚0.60m。室外地坪±0.00m，部分挖土最深為10.40m，大部分挖土深為9.70m。其開挖條件為：

地下室外墻北距慶春路臨街商鋪僅5.0m，東面軸線距6層民宅為6m，圍護樁離建筑物為4m，兩邊緊靠臨時道路。

場內無電纜、電線和煤氣、上下水道穿越。地質情況見表1。

表1　地質情況

2　圍護方案的確定

本工程地處市區主要干道邊，周邊建筑物距離較近，根據業主要求，工期要求也十分嚴格，故合理地采取圍護形式是加快工期保證安全和降低圍護造價的關鍵，根據有關專家和建設單位的建議，擬采用以下三種方案供在制定方案時選擇：

⑴內撐外錨圍護方案

根據實際地形狀態，基坑內采用鋼筋混凝土桁架或大直徑鋼管進行內支撐，并在可能拉錨的區段進行拉錨。

由于采用拉錨受周邊環境影響，僅能在慶春路一側和東南側，可進行拉錨地段所占比例很少，故無法采用。若采用內撐方案，由于挖土將近10m，液壓挖土機有效挖土深度只能在6.0m左右，若考慮成角度挖土，深度僅到5.4m，內撐桁架只能設置在-5.7m處，但由此帶來工期較長和必須解決挖土機穿越支撐桿件加固技術及挖土機進入基坑二次路基問題，感到工期及費用壓力較大。

⑵采用懸臂式支護方案

采用懸臂樁形，雖然解決了上述難度，但作為挖土深度將近10m，剛度要求較大，插入深度也較大，是否經濟也存在一定問題。

⑶根據實際地形狀態，分別采用鏈式、角撐及雙排梅花形樁墻，原則為懸臂自立式樁墻。

①靠東側宿舍一側采用φ1000mm鉆孔樁，由于長度約30m，在轉角處加設剛性混凝土支撐，并在樁墻后面進行壓密注漿，加固主動區土體；

②在緊靠慶春路一側采用密型φ1000mm鉆孔樁，并每隔2m設φ1000mm鉆孔樁進行加固；

③在南側離居民住宅僅10m，故按φ800mm雙排梅花形排樁；

④西側進行高壓旋噴樁止水，形成止水帷幕；

⑤基坑內設二級井點，進行基坑內地下水位下降，確保施工質量和創造施工便利。在南側圍護樁外設井點對基坑外水位降水，減少樁墻壓力。

最終經有關專家、業主及有關單位四次論證，確定方案三為最終方案。詳見地下圍護方案圖（圖2）。

3　圍護樁墻的荷載、參數及內力計算

3.1荷載

⑴地面荷載：在實際施工中，圍護外的建筑材料堆放及卸土后3.0m高度的地面仍需搭施工腳手架，為安全考慮，取地面荷載q=20kN/m2。

⑵水壓力：圍護樁外的井點由于挖土深度較深，井點排水后仍有一部分水壓力對圍護樁產生影響。

3.2設計參數

由地質資料及挖土深度可得以下參數：

3.3計算簡圖和計算公式選用

⑴采用古典庫侖──朗肯土力學計算公式。

⑵采用德國H.BIUM彈性嵌固懸臂樁計算公式。

3.4計算簡圖（圖3）

圖中：

q——地面荷載；

Ei——土壓力水壓力；

Ep——被動土壓力；

H——挖土深度；

μ——反彎點深度。

3.5計算結果

⑴懸臂樁入土深度為11.0m。

⑶配筋采用GBJ10-89第4.1.19條規定計算。

3.6樁頂位移計算

圖2　商貿大廈一期地下室圍護平面圖

圖3　

該圍護樁屬彈性嵌固懸臂梁，在土壓力下，樁身繞樁腳下入土一定距離的反彎點（零點）轉動，零點處樁身無位移，現近似按樁零點處剛性嵌固計算，地下水位按暴雨時，排泄遲緩，水位達地表考慮。

樁頂位移公式采用：

式中：

f——樁頂水平位移量；

q1——水壓力；

q2——土壓力；

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Lv——樁有效彎位長度；

Bd——樁墻抗彎剛度。

4　降水與排水措施和土方開挖

基坑外布置五套微輕型井點，每套50m，采用6m長井點管，井點管的濾水管上口設在-7.0m處。

基坑內布置五套1級輕型井點，采用6m長井點管，井點管的濾水管上口設在-1.2m處。

坑內布置4～6只集水井，用鋼筋做成籠狀，落深于底標高1.5m，用水泵抽出地面水。

地下室土方量為35000m3，采用反鏟式挖掘機挖土為主，人工修整為輔，挖土采用分三層開挖，第一層土挖至-3.0m，進行圍護壓頂梁及鋼角架施工，并設置圍護樁外的井點管，井點工作5d后，進行第二層土方挖至-7.0m，設置坑內井點管，在井點降水3夜晝后，再進行第三層挖土至設計標高。

5　施工過程中的技術處理

在地下室土方開挖的實際過程中，由于地質情況的復雜，在施工中遇到了一些問題并進行了技術處理。在土方進行第二層開挖，挖至-6.0m左右時，基坑側壁出現流砂現象，使挖土無法進行，主要原因是梅花樁之間的高壓旋噴樁成型較差，出現縮頸、偏位，空隙，止水效果減弱，因此，經研究采取了以下措施：

⑴增加基坑內的井點管，原單排井點管改為雙排，增加降水量加深井點管深度與降低真空泵高度，用以增大水力坡度和充分發揮真空泵的真空度。

⑵樁與樁的空隙，鑿開圍護樁的鋼筋，并采用φ10鋼筋進行焊接，立模后用快速混凝土澆搗形成板墻。

⑶對東面五層住宅，在圍護樁外靠近住宅基礎用高壓水泥進行二次注漿，防止降水過量造成住宅出現不均勻沉降。

⑷對梅花樁間下陷的土層采用草包土回填至地面。

6　樁體位移對四周建筑物的影響及圍護效果

為了確保基坑施工安全及周圍建筑物及道路安全，對圍護樁位移、地下水位觀測及建筑物進行監測。

圍護結構的水平位移測斜管共布置8根，水位管4根，基坑南北邊較長，各布置有3根測斜管，其東西周邊各布置一根測斜管，后在開挖過程中，東面出現嚴重的流砂現象，導致測斜管撓度過大，測頭不能順利下行，在原有測斜管附近另打了一根測斜管，測斜管有效深度為24m左右。

基坑外圍水位由埋設于壓頂梁內4根水位管進行測試，有效深度10m，其中東西面也因流砂原因而另設過一根水位管。3-2號為另設，8號施工時被破壞。

基坑測點布置圖見圖4。水位測試結果見表2。

圖4　

表2　水位測試結果

由上述圖表分析可知：

⑴本基坑開挖深度深，面積大，施工期間又經常下雨，但各測點處最大位移均未超過6.0cm，圍護設計是成功的。

⑵所有土體位移方向都朝向坑內，在開挖階段隨著時間的推移，位移也逐漸增加，開挖完結后，隨著墊層和底板的澆筑，基坑的變形基本穩定，土體甚至有回彈。

⑶1號、2號、3號、4號、5號、6號測斜管處位移基本上是樁頂最大，呈現出一種懸臂結構受力狀態，3-2號、7號測斜管由于埋設于加角撐短邊中，其位移曲線并不表現頂部最大，而是類同于簡支梁受力狀態。

⑷本基坑土層粉砂土較多，開挖過程中易出現流砂現象，雖然采取了旋噴樁止水以及多層井點降水的方案，但未能有效地防止流砂的發生，以3-1號，4號和5號測斜管和位移曲線得到充分反映。

對東面5層住宅及對慶春路5層住宅的沉降觀測結果最大為3cm。墻體無裂縫，住宅圍墻及室外地坪裂縫為1.5cm，慶春路人行道有細小裂縫。

7　體會

本工程采用的懸臂自立式圍護，根據所處不同的環境分別采用角撐、梅花樁墻、單排鏈狀樁墻的支護方法，在經受了不良地質條件、危險環境和氣候的考驗后，基本達到了預期的效果和目的。

采用了密集式的井點排水方案，降低了地下水，穩固了被動土層，對樁墻位移的控制起到了較大的作用。

本工程是目前杭州懸臂式圍護挖土深度較深的項目之一（挖土平均深度為10.0m）。但本方案采用梅花形樁布置旋噴樁，止水效果不理想，流砂現象嚴重，在壓頂梁下部分地方出現較大的空洞，這是今后處理此類地基需引起重視的一個問題。

本工程的施工成功地為在粉砂土層中的深基圍護取得了較為實際的施工經驗和教訓。●