黃土地區某工程深基坑支護方案比選分析

伍麗珍 黃小平

(1.陜西能源職業技術學院，陜西 咸陽 712000; 2.中鐵十七局集團第二工程有限公司，陜西 西安 710043)

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黃土地區某工程深基坑支護方案比選分析

伍麗珍1黃小平2

(1.陜西能源職業技術學院，陜西 咸陽 712000; 2.中鐵十七局集團第二工程有限公司，陜西 西安 710043)

結合黃土地區某工程的地質條件以及周邊環境，對該工程深基坑支護方案進行比選分析，得出宜采用SMW工法樁+預應力錨索聯合支護方式，為類似工程深基坑支護方案選擇提供參考。

黃土地區，深基坑支護，SMW工法，預應力錨索

目前，地下空間的類別、數量越來越多，規模也越來越大[1,2]，為了開發和建造這些地下空間和設施，首先就要進行大規模的深開挖，要保障基坑開挖的穩定和周邊建筑物及地下管線的安全，從而必須進行基坑支護。由于不同的工程地質與水文條件及周邊環境存在差異性，深基坑支護仍是一項綜合性很強風險性很大的工程[3],尤其對基坑支護方案的選擇仍具有片面性。因此，以黃土地區某深基坑支護工程為研究背景，結合該工程地質與水文條件以及周邊環境，對該工程1期深基坑支護方案進行比選分析。

1 工程概況

1.1 基坑概況

某工程位于西安市東大街南側，馬廠子西側，擬建建筑地上8層，地下3層，高36 m，結構形式為框架剪力墻，采用梁筏基礎，基礎埋深18.0 m，基礎底面按照規范要求設計壓力值為300 kPa。現場地形南高北低，場地在基坑支護前，場地整平至405.50 m(即為±0.00高程)，建筑基坑北邊、東邊及西邊土體開挖深度都為19 m，南邊開挖深度最深達23.5 m(南側基坑開挖前，在坡頂卸土深度4.50 m，卸土寬度約7 m)。

1.2 周邊環境

1)基坑南側開挖線距紅線最小距離為7 m(該7 m為規劃路)，距離磚混結構的市中醫院家屬樓(5層)北墻約15 m，基礎埋深約為1.0 m。

2)基坑西邊有2棟已建6層磚混樓，地基深度為1.0 m左右，離基坑開挖邊緣線大約6.0 m。

3)基坑北側距離東大街中心線約為25 m，距馬路側石約為17 m，西側距離馬廠子中心線約10 m，距馬路側石約為6 m，管線均布設在人行道內。

2 地質條件與水文條件

根據巖土工程勘察報告，場地土層結構如表1所示。

根據區域水文地質資料、含水層的巖性、埋藏條件及地下水的賦存條件等特征，場地地下水賦存于黃土、古土壤及粉質粘土層中，含水層厚度大于50 m，主要為第四系孔隙水。其中黃土地層透水性中等，古土壤地層透水性稍差，粉質粘土地層滲透性較弱，作為相對隔水層。地下水位埋深在5.00 m～8.85 m范圍內，對應的水位標高在400.17 m～400.57 m之間。在一定的條件下，下部的古土壤層由于滲透性差，承壓水會滲透到粉質粘土層頂面，從而在粉質粘土層頂面形成層間滯水，導致坑壁發生滲流現象。

3 深基坑支護方案確定

3.1 深基坑支護方案比選及分析

結合本工程及各支護結構的特點進行分析與比選。

方案一：地下連續墻加內支撐。

地下連續墻加內支撐由于施工振動小、整體穩定性好、防滲性能好、安全可靠、適用多種地層等優勢被廣泛應用在深基坑工程中[4]。尤其針對地下水位埋深淺且地層條件較差的場地通常采用該支護方式。但是地下連續墻加內支撐結構施工時需要采用大量的機械設備，對場地面積有要求，不能適合狹窄的施工現場。其次，施工周期長，工程成本較高。針對本工程特點，該基坑工程由于開挖面積大、場地復雜、房屋拆遷等問題分兩期開挖施工，1期開挖面積小且平面性狀不規則，故不宜采用該支護方案。

方案二：鉆孔灌注樁+錨桿+土釘復合支護。

土釘墻因造價相對較低，施工工藝簡單且工期短等特點[4]，在基坑支護工程中首先考慮該支護形式。但是土釘不具備止水效果，因此，只適合于地下水位以上且地層條件較好的場地。鉆孔灌注樁+錨桿支護是目前常用支護形式之一，本工程若地下水位以上采用土釘支護，地下水位以下采用鉆孔灌注樁+錨桿支護，該支護方案可行，但由于本工程開挖深度大，地下水位埋深淺，降水幅度大，施工場地緊鄰建筑物與繁華的街道，若采用該支護方案，可能工期較長，造價較高，坑外降水風險較大。因此，考慮基坑開挖施工期間和周邊構筑物的安全問題，該支護方案不宜采用。

方案三：SMW工法方案。

SMW工法在南方地區已廣泛使用，由于對地層條件幾乎無要求，施工工藝方便快捷且無振動，對環境影響小，水泥土防水性能好。占優勢的是SMW工法內插型鋼可回收重復利用，降低了其工程成本。但是SMW工法承載力主要由型鋼來承擔，而型鋼的剛度和強度與材料有關，且該工法屬于柔性支護結構，一般適用于開挖深度6 m～10 m的基坑。由于本工程開挖深度19 m～23.5 m，為了保證該基坑1期工程的整體穩定性，同時為2期支護方式選型作參考，應嚴格控制好基坑的變形，所以不宜采用該支護方案。

總結以上，根據該地區基坑支護工程的經驗及結合本工程的特點，考慮到該工程開挖范圍內地層大部分為粘性土，該土層能提供給錨索比較大的抗拔承載力。同時，SMW工法樁可兼做止水帷幕，本工程地處鬧市，基坑周邊既有建筑物、管線多且對沉降敏感，降水深度大。由于降水引起的附加沉降大，該工法可做到階梯降水，有效的減少因降水引起的附加沉降。因此，結合方案二和方案三支護形式的優點，選用兩種支護方式：樁錨支護與SMW工法樁+預應力錨索聯合支護。

3.2 深基坑支護設計方案比較

方案一樁錨支護：支護樁選用鋼筋混凝土灌注樁，樁徑取850 mm,樁間距取1 500 mm，樁長取26 mm，樁頂距地面1 m并在樁頂設置混凝土壓頂梁，梁高取0.8 m，梁寬取1.1 m，與支護樁協調作用。方案二SMW工法+預應力錨索支護：水泥土墻厚度取1.0 m,工法樁內插型號為H700×300×13×24的型鋼，插二跳一布置形式，墻頂距地面1.0 m。共設6道錨索，錨索位于地面以下-1.30 m，-4.30 m，-7.30 m，-10.30 m，-13.30 m和-16.30 m處，入射角為25°，前兩道錨索總長達23 m，其中錨固段長為10 m，第三道錨索總長達21 m，其中錨固段長為12 m，第四道錨索總長達20 m，其中錨固段長為12 m，后兩道錨索總長18 m，其中錨固段長為12 m，錨索預應力值取350 kN。計算時，基坑開挖深度取19.0 m，支護樁嵌固深度取8.0 m，在基坑邊距坑邊4 m作用有20 kPa的超載，作用寬度為4 m，其中坑內降水最終深度為地表面以下22 m，坑外水位深度為地面以下7.5 m。土體計算參數及錨索設計參數相同，基坑土層信息見表1，采用理正深基坑7.0軟件進行計算，內力計算結果如圖1～圖4所示。

從內力計算結果圖可看出，基坑開挖到基底(-19.0 m)后，樁錨支護結構的最大水平位移為29.88 mm；SMW工法樁+預應力錨索支護結構的最大水平位移為23.99 mm。兩者支護方案的最大水平位移值相差不大且變形曲線相似，都能滿足設計規范要求。樁錨支護形式產生地表沉降最大值24 mm，SMW工法樁+預應力錨索支護結構產生的坑周地表沉降最大值18 mm，無較大區別。

3.3 深基坑支護方案優選

在設計計算結果很難區分優劣的情況下，實際工程中，應對兩者支護方案進行優選，優選的原則主要從三個方面來考慮：施工期間對周圍環境的影響，施工工藝及經濟性。現將兩者支護方案就其三方面來分析，最終確定本工程的支護形式。

1)施工期間對周圍環境的影響分析。本工程處于城市中心，周邊環境復雜，基坑開挖和降水深度大，樁錨支護方案有可能因降水過大會對鄰近建筑物和道路產生破壞，其次，鉆孔灌注樁施工過程中，由于機械設備本身原因會產生施工噪聲與余漿污染。SMW工法樁+預應力錨索支護方案中，水泥土攪拌樁兼做擋土與止水結構，且施工中無振動、低噪聲，無泥漿污染等問題。從施工對周圍環境的影響角度來看，本工程宜選用SMW工法+預應力錨索支護方案。

2)施工工藝分析。樁錨支護結構施工設備簡單，但工期長，且適合對周圍環境變形要求不高的基坑工程[2]。SMW工法樁+預應力錨索支護體系適用土質范圍廣，機械化程度高，安全性好，與樁錨支護結構施工相比，由于沒有鋼筋籠安放等工序，成樁速度快，施工效率高，從而降低了建設周期，因此，本基坑支護工程采用SMW工法樁+預應力錨索支護方案可縮短施工期限。

3)經濟性分析。樁錨支護方案中，建設周期長會導致工程費用高；SMW工法樁+預應力錨索支護體系中，由于型鋼可回收重復利用，大大節約了工程成本，同時，水泥土樁抗滲性能好，可以省去止水帷幕的費用，因此，降低了總工程造價。故本工程采用SMW工法樁+預應力錨索支護結構比樁錨支護形式經濟。

4 結語

以黃土地區某工程為例，結合該工程地質與水文條件以及周邊環境，通過對該工程深基坑支護方案比選、理正設計軟件方案比較、優選等對比分析，最終得出該1期工程宜采用SMW工法樁+預應力錨索聯合支護方式，能滿足基坑開挖穩定性及經濟性要求，為類似工程深基坑支護方案選擇提供參考。

[1] 劉建航,侯學淵.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社,2009.

[2] 高大釗,陳忠漢.深基坑工程[M].第2版.北京：機械工業出版社,2003.

[3] 王衛東,王建華.深基坑支護結構與主體結構相結合的設計、分析與實例[M].北京:中國建筑工業出版社，2007.

[4] 顧曉魯.建筑基坑支護技術規程[M].北京：中國建筑工業出版社,2012.

Comparison analysis on deep foundation pit supporting scheme of one project in loess area

Wu Lizhen1Huang Xiaoping2

(1.ShaanxiEnergyVocationalTechnologicalCollege,Xianyang712000,China； 2.TheSecondEngineeringCompanyofthe17thBureauGroupoftheRailwayBuildingCorporationofChina,Xi’an710043,China)

On the basis of one project in loess area， combined with the engineering geological and hydrological conditions and surrounding environment， comparison analysis on deep foundation pit supporting scheme for the project, the results that the support structure suitable of prestressing anchor and SMW construction method, it

are provided for the similar deep foundation pit supporting engineering of scheme choice.

loess area, deep foundation pit supporting, SMW engineering method, prestressed anchor

1009-6825(2016)11-0094-03

2016-02-01

伍麗珍(1987- )，女，碩士，助教； 黃小平(1986- )，男，助理工程師

TU463

A