談基坑支護(hù)方案選型在某工程中的應(yīng)用

都 智 剛

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030002)

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·巖土工程·地基基礎(chǔ)·

談基坑支護(hù)方案選型在某工程中的應(yīng)用

都 智 剛

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030002)

介紹了基坑工程方案選型的基本原則，并結(jié)合太原市龍城壹號(hào)基坑工程實(shí)例，從支護(hù)結(jié)構(gòu)、水平支撐體系、止水帷幕、降水方案等方面，闡述了基坑工程方案比選時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題和選擇依據(jù)，在確保基坑安全性的基礎(chǔ)上，達(dá)到了節(jié)約成本、減少工期的目標(biāo)。

基坑，支護(hù)結(jié)構(gòu)，止水帷幕，水平支撐體系

1 概述

隨著基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，城市空間日益緊張，建筑空間愈發(fā)向縱深延續(xù)，超大、超深基坑也越來(lái)越多。隨之而來(lái)的基坑安全問(wèn)題也成為建筑行業(yè)日漸凸顯的一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)。建設(shè)部2009年87號(hào)文對(duì)危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程尤其是超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程的安全管理做出了相關(guān)規(guī)定，開(kāi)挖深度超過(guò)5 m(含5 m)或開(kāi)挖深度雖未超過(guò)5 m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜，或影響毗鄰建筑(構(gòu)筑)物安全的基坑(槽)的土方開(kāi)挖、支護(hù)、降水工程，均應(yīng)編制專項(xiàng)方案并組織召開(kāi)專家論證會(huì)進(jìn)行論證。專家論證的主要內(nèi)容有：專項(xiàng)方案內(nèi)容是否完整、可行；專項(xiàng)方案計(jì)算書(shū)和驗(yàn)算依據(jù)是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；安全施工的基本條件是否滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要確保安全，就必須充分考慮到影響基坑的各種因素。這里不只是基坑本身的開(kāi)挖參數(shù)和水文地質(zhì)情況，同時(shí)還包含了周邊環(huán)境、施工荷載、臨近工程的支護(hù)和降水對(duì)本工程的影響以及道路和場(chǎng)地對(duì)施工工藝和機(jī)械的要求等等。這就要求一個(gè)好的基坑支護(hù)方案應(yīng)同時(shí)具備安全可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性以及施工便利性和工期保證性等諸多要素。在確保安全的前提下，盡量為建設(shè)單位節(jié)省每一個(gè)銅板，同時(shí)也要考慮到施工單位的實(shí)際執(zhí)行能力。

因此，基坑工程的設(shè)計(jì)方案編制，不是簡(jiǎn)單地抄錄參數(shù)后進(jìn)行計(jì)算，然后不斷調(diào)整直至安全系數(shù)滿足要求，而是首先應(yīng)該進(jìn)行縝密的支護(hù)結(jié)構(gòu)選型，從滿足本工程適用條件的多種支護(hù)結(jié)構(gòu)形式中，遴選出安全可行、經(jīng)濟(jì)合理、滿足施工要求的最佳方案。下面介紹一個(gè)工程實(shí)例。

2 工程概況

2.1 基本情況

太原市龍城壹號(hào)項(xiàng)目位于太原市龍城大街以北，長(zhǎng)治路以西，山西大醫(yī)院以東。占地面積約為78 000 m2，總建筑面積361 254 m2，總投資138 424萬(wàn)元。設(shè)2層地下室，±0.000=778.800 m，基底標(biāo)高767.10(北)/ 767.30(東、西)/ 766.60(南)/ 766.20(西南角)。基坑深度8.74 m～11.43 m。根據(jù)地質(zhì)條件及水文信息，擬建場(chǎng)地基坑支護(hù)安全等級(jí)為一級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為二級(jí)，安全有限期為一年。

2.2 周圍環(huán)境概況

基坑北側(cè)為已建龍城北街，路寬30 m。該側(cè)地下室距離用地紅線8.5 m，距離龍城北街邊約8.5 m；基坑?xùn)|側(cè)為規(guī)劃許坦渠及已建長(zhǎng)治路，路寬61 m；基坑西側(cè)為已建北三號(hào)路，路寬30 m。該側(cè)地下室距離用地紅線9.0 m；基坑南側(cè)為龍城大街。該側(cè)地下室距離用地紅線15.2 m。

2.3 工程水文地質(zhì)情況

本工程地質(zhì)條件以雜填土、粉土和砂土為主，地下水穩(wěn)定水位埋深在5.1 m～10.3 m，具體見(jiàn)圖1。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)及降水選型

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)選型

根據(jù)本工程實(shí)際情況，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，主要有以下幾種支護(hù)結(jié)構(gòu)可供選擇：

1)樁錨支護(hù)體系；

2)SMW工法樁；

3)土釘墻支護(hù)；

4)地下連續(xù)墻。

由于場(chǎng)地限制，本工程不宜采用簡(jiǎn)單放坡開(kāi)挖，必須采取必要的支護(hù)措施。在上述幾種支護(hù)結(jié)構(gòu)中，地下連續(xù)墻因其造價(jià)過(guò)高而不予考慮，而土釘墻則因其安全系數(shù)低、變形較大而被放棄。另外兩種支護(hù)結(jié)構(gòu)中，樁錨支護(hù)體系具有安全性較高、支護(hù)體系變形較小且施工工藝成熟、本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)豐富等優(yōu)點(diǎn)，但支護(hù)費(fèi)用略高(見(jiàn)圖2)；SMW工法樁則具有先進(jìn)性強(qiáng)、綠色環(huán)保、施工速度快、工期短、型鋼可回收以較大程度節(jié)省投資等諸多優(yōu)點(diǎn)(見(jiàn)圖3)，在方案比選論證會(huì)上得到與會(huì)專家及建設(shè)單位的一致認(rèn)可。經(jīng)測(cè)算，樁錨支護(hù)體系的總造價(jià)預(yù)算達(dá)到1 680萬(wàn)元，SMW工法樁的預(yù)算則為1 474萬(wàn)元。因此，SMW工法樁被初步確定為本工程擬定的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

但是，SMW工法也存在一個(gè)顯而易見(jiàn)的缺點(diǎn)，就是H型鋼的租賃回收費(fèi)用受基坑工程和主體地下結(jié)構(gòu)工程的工期影響較大，一旦在基坑施工至±0.000并具備回填條件之前耽誤了工期，則成本將大大增加。建設(shè)單位經(jīng)反復(fù)論證，認(rèn)為本工程存在周邊情況復(fù)雜、基坑規(guī)模較大、施工分包單位較多、施工期恰逢雨季受季節(jié)不可抗力影響等可能導(dǎo)致施工工期超出預(yù)期的諸多因素，同時(shí)SMW工法在本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)較少，受地質(zhì)條件、施工和監(jiān)督經(jīng)驗(yàn)缺乏影響，施工質(zhì)量不易控制。最終因基坑工程的總工期不確定因素較多，本工程放棄了SMW工法樁這種支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，而采用可確保安全和工期且施工質(zhì)量易監(jiān)督控制的樁錨支護(hù)體系。

同時(shí)，又仔細(xì)分析了本工程水文地質(zhì)情況。由于地下水位在-5 m以下，則止水帷幕的樁頂標(biāo)高可放在-5 m的位置。本著經(jīng)濟(jì)合理的原則，自然地面下5 m范圍土體采用土釘墻支護(hù)，可在保證安全的前提下進(jìn)一步為建設(shè)單位節(jié)約成本。

3.2 水平支撐體系選型

水平支撐體系主要有錨桿(預(yù)應(yīng)力錨索)和內(nèi)支撐等形式。其中預(yù)應(yīng)力錨索具有施工速度快、質(zhì)量易控制、便于基坑土方開(kāi)挖等優(yōu)點(diǎn)，在本地區(qū)有著廣泛的應(yīng)用。從經(jīng)濟(jì)合理和利于施工的原則考慮，本工程擬采用預(yù)應(yīng)力錨索作為水平支撐體系。

不過(guò)錨索支撐雖利于本基坑施工，但因其長(zhǎng)度較大，對(duì)周邊建筑和道路將不可避免的造成影響。為降低對(duì)周邊環(huán)境的影響，本工程經(jīng)反復(fù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，最終采用了擴(kuò)大頭式錨索。與普通錨索相比，擴(kuò)大頭錨索與土體作用面積大，錨固力強(qiáng)，且縮短了錨索長(zhǎng)度，對(duì)基坑外建(構(gòu))筑物影響相對(duì)更小。

3.3 止水帷幕選型

根據(jù)本工程水文地質(zhì)情況和本地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)，常見(jiàn)的止水帷幕形式主要有普通單軸水泥土攪拌樁咬合、三軸攪拌樁、高壓旋噴樁等。

其中普通單軸水泥土攪拌樁施工工藝成熟，價(jià)格也相對(duì)便宜，但用于止水帷幕的可靠性較低。尤其是在深基坑中應(yīng)用，近年來(lái)漏水事件頻出，導(dǎo)致流沙并嚴(yán)重威脅基坑安全。而三軸攪拌樁因其施工效率高、工期短、適用范圍廣、成樁質(zhì)量高、止水效果好等優(yōu)點(diǎn)已日益成為需要降水的深基坑工程止水帷幕首選。本工程因地處市區(qū)、臨近多條主要道路，為保證止水效果，確保基坑降水對(duì)周邊環(huán)境影響降到最低，選擇了三軸攪拌樁作為止水帷幕。

高壓旋噴樁造價(jià)較高，但其適用范圍廣，止水效果也優(yōu)于普通水泥土攪拌樁，在一些特殊地質(zhì)條件下有很好的效果。本工程基坑西側(cè)局部受場(chǎng)地條件限制，無(wú)法施工三軸攪拌樁帷幕。此部位遂變更為2排高壓旋噴樁φ600@400，其中一排在灌注樁間插打，完美解決此特殊部位的止水問(wèn)題。

3.4 降水方案選型

本地區(qū)施工成熟、應(yīng)用范圍廣的降水形式主要有輕型井點(diǎn)降水和管井降水。本工程的主要含水層為砂層，且降深較大，采用管井降水方案降水范圍大，成井?dāng)?shù)量少，后期降水費(fèi)用低，在保證降水效果好的前提下還能最大程度節(jié)約成本。因此，管井降水是本基坑方案最容易確定的方案。

另外，本工程井管采用325 mm螺旋鋼管，進(jìn)一步減少了管井?dāng)?shù)量，并增強(qiáng)了管井強(qiáng)度，土方開(kāi)挖更為便捷，保證了地基基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程設(shè)計(jì)方案充分考慮了基坑自身及周邊情況，通過(guò)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系、止水帷幕、降水等各個(gè)環(huán)節(jié)的認(rèn)真分析，多角度比對(duì)，體現(xiàn)了確保安全的前提下盡量節(jié)約成本并方便施工、節(jié)省工期的設(shè)計(jì)理念。該工程現(xiàn)已順利竣工，各項(xiàng)基坑監(jiān)測(cè)指標(biāo)均符合規(guī)范安全要求。

在基坑工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)謹(jǐn)記確保安全、節(jié)約成本、施工便捷、縮短工期等多要素并行考慮，做到該花的錢(qián)不能省、不用花的錢(qián)不浪費(fèi)。設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單的計(jì)算，首要的方案選型才是重中之重。根據(jù)每個(gè)工程的不同特點(diǎn)，可采取多種結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方案，最大程度優(yōu)化設(shè)計(jì)。

Discussion on the application of foundation pit support scheme selection in a engineering

Du Zhigang

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Corporation,Taiyuan030002,China)

This paper introduced the basic principle of foundation pit engineering scheme selection, and combining with the foundation pit engineering example of Taiyuan Longchengyihao, from the support structure, horizontal support system, waterproof curtain, dewatering scheme and other aspects, elaborated the matter needing attention and selection basis of foundation pit engineering scheme selection, in order to gain the target of saving the costs, reducing the construction period based on ensuring the safety of foundation pit.

foundation pit, support structure, waterproof curtain, horizontal support system

1009-6825(2016)32-0067-02

2016-09-03

都智剛(1978- )，男，高級(jí)工程師

TU463

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