緊鄰高層建筑地下車庫基坑支護分析

別小勇 秦海蘭

(1.無錫市建筑設計研究院有限責任公司，江蘇 無錫 214001； 2.無錫都市建筑設計有限公司，江蘇 無錫 214001)

緊鄰高層建筑地下車庫基坑支護分析

別小勇1秦海蘭2

(1.無錫市建筑設計研究院有限責任公司，江蘇 無錫 214001； 2.無錫都市建筑設計有限公司，江蘇 無錫 214001)

以某緊鄰既有高層建筑的地下車庫基坑設計過程為例，經充分分析計算及采取概念設計，在確保既有建筑安全的同時采用最經濟的方案實現了基坑開挖，實踐證明效果良好，具有一定的推廣價值。

基坑支護，高層建筑，地下車庫

隨著現代社會經濟的快速發展，住宅小區配套地下車庫以滿足出行需求已經成為常態。然而，由于開發進度需要往往都是先建住宅后施工地下車庫，而且地下車庫的埋深一般都要大于住宅。這時，基坑支護設計不僅需要考慮邊坡的穩定與安全，更要確保緊鄰既有建筑的安全。如何充分考慮新建建筑對基坑的影響并建立科學合理的計算模型來計算分析進而選擇經濟合理的支護設計方案顯得十分必要。本文以某典型新建住宅群內的地下車庫開挖為例，通過概念設計與分析計算選擇經濟、快速的土釘墻支護形式，既保證了基坑和建筑物的安全，也實現了科學合理經濟的設計目標。

1 工程概況

某擬建地下車庫南側為已建成的11層32號、33號住宅，北側為已建成11層34號、37號住宅，上述4棟建筑為預應力管樁基礎，設1層自行車庫，基底高程為黃海標高1.17 m，地下車庫大底板底黃海標高-1.920 m，局部變電房位置最深為-5.200 m?；訉嶋H開挖深度與周邊建筑物的高差為3.09 m～6.37 m。

表1 場地地質情況表

地下車庫側墻板距離37號房不足4 m，距離34號房約8 m，距離32號房不足2.5 m，距離33號房不足7.5 m，周邊場地極為狹窄。

2 工程地質情況與基坑支護設計參數

根據勘察報告，本場地地質條件見表1。

基坑支護設計參數如表2所示。

表2 基坑支護設計參數

3 地下水情況

根據地勘報告，本場地地下水情況如下：

1)上層滯水潛水：該層地下水主要分布在①層素填土中，補給來源為大氣降水及地表滲漏，隨季節及氣候變化水位相應變化，年變化幅度1 m左右。

2)微承壓水Ⅰ：主要分布于④-1,④-2和④-3層粉土中的微承壓水，勘察期間測得穩定水位標高1.8 m～2.0 m，主要靠大氣降水和地表水體的側向補給，對本次基坑開挖有影響。

4 支護結構設計計算

4.1 基坑特點分析

本基坑深度一般，土質情況較好，常規情況下采用土釘墻支護完全可滿足設計要求。但是其南北兩側各有2棟高層住宅且距離很近。雖然4棟建筑采用樁基礎，但是管樁的抗側力較差，并且均縱向平行于基坑，因此進行科學合理的分析設計選擇最為適用的支護方案十分必要。

4.2 基坑支護方案總體思路

根據本項目特點及基坑情況，對本基坑支護設計方案總體概念把握要點如下：1)考慮到土質較好并且采用樁基礎，因此理論上土壓力不會太大，因此本基坑在總體支護方案上確定采用土釘墻形式。2)土釘墻由于是一種被動支護體系，其支護作用的發生需要邊坡發生一定的變形，這對于本基坑顯然不能許可，因此需采用預應力土釘，在分層開挖期間通過預先對每根土釘施加預應力預先控制土體變形，確保后期開挖時土體的側向變形可有效控制。3)土釘的長度除滿足計算要求外，還應有足夠的長度確保進入建筑物基底以下，使建筑物下土體與邊坡土體形成復合加筋體系。4)為防止發生深層滑動，在邊坡位置應通過施工木樁等措施加固坡腳。5)此外，施工前對本基坑風險源進行全面梳理并做好應急預案，在施工期間要根據現場實際情況做到動態管控，一旦發現問題及時啟動應急預案并通知相關單位調整方案，通過信息化施工進一步控制風險。

4.3 建筑物超載考慮

在計算模型的建立過程中，如何充分考慮11層建筑的超載至關重要。雖然采用樁基礎形式，但是如不適當考慮建筑物的荷載則風險較大，尤其是本工程為管樁基礎，需要確保側方土體不發生變形。因此本次設計，結合地區經驗對建筑物的超載按30%的上部總荷載考慮，即樁土分擔比為3∶7。

考慮到周邊建筑均為剛剛封頂，因此建筑物的沉降尚未完全完成，故基底土理論上尚未承擔較大荷載，所以按照3∶7分擔比是合理的。

4.4 基坑支護設計情況

本基坑采用土釘墻支護，計算情況如下：

首先根據地質報告中的計算參數及周邊條件取符合實際情況的地面超載，按照表2中選取參數進行建模。

其次結合本基坑的開挖深度確定邊坡及支護作法，本場地土釘的水平及豎向間距均控制在1.0 m，通過密集布置土釘形成復合支護體系。

然后進行分析計算，計算結果按照變形和強度雙控，即邊坡穩定性、土釘的抗拔及抗拉計算結果應滿足規范要求；計算結果得到整體穩定性系數為1.578，滑動破裂面通過坡腳，表明本邊坡發生深層滑移的可能性不大，但是需在坡腳采取進一步措施來切斷滑裂面；同時采用有限元分析軟件對地面沉降進行分析，得到沉降量不足10 mm，滿足設計控制要求。

最后開始施工圖設計，根據計算得到的結果確定作法見圖1。

4.5 施工控制措施

考慮到本基坑實際，對此邊坡采用以下處理措施：

1)坑邊超載應按照設計圖紙控制，坑邊1.5 m范圍內不超過5 kPa；地面標高不符合設計要求的應予以整平。2)選擇有資質的單位做好基坑監測，監測成果應當日提交各方。3)土釘施工期間做好預加力控制，并確保土釘注漿質量，應做好土釘承載力檢測工作。4)土方開挖應按照施工組織設計方案分塊分區對稱均衡開挖，開挖到底后及時封閉坑底。5)土釘應堅持隨土方開挖分層施工，養護時間不少于7 d，預加力施工做好施工記錄。由于采取了比較嚴格的施工控制要求及現場管理，基坑開挖到底后變形情況良好，實況如圖2所示。

5 結語

1)本基坑開挖到底后根據監測報告，相鄰高層建筑沉降量不足2 mm，基坑開挖過程中邊坡無開裂現象，高層建筑無裂縫產生，實踐證明本處理思路和方案是合適的。2)基坑支護的關鍵在于全面收集周邊環境情況后首先進行概念設計，然后充分考慮地面超載情況進行計算分析，本項目的成功實施證明了即使在緊鄰高層建筑位置只要認真分析，土釘墻方案也是可以保證邊坡及建筑安全的。3)無論周邊環境如何，建立符合實際的計算模型是確保復雜條件下基坑支護成功的第一步，從本實踐來看，采用合理的樁土分擔比是合適的。4)基坑開挖是一個綜合性的信息化管理工程，因此首先各方應高度重視，認真對待，做好設計、施工、監測工作；開挖到底后應盡快施工地下結構并回填減少基坑暴露風險。5)采用預應力土釘可有效解決基坑的邊坡變形問題，但是對于深大基坑是否可行應慎重對待。6)由于缺乏更多更深入的分析資料，如何更好的考慮樁土的分擔作用及其對基坑邊坡的影響尚需要進一步研究。

[1] GB 50007—2001,建筑地基基礎設計規范[S].

[2] JGJ 120—2012,建筑基坑支護技術規程[S].

[3] 陳肇元，崔京浩.土釘支護在基坑工程中的應用[M].北京：中國建筑工業出版社,2001.

On analysis of foundation pit support for underground garage close to high-rise buildings

Bie Xiaoyong1Qin Hailan2

(1.WuxiArchitecturalDesignInstituteCo.,Ltd,Wuxi214001,China; 2.WuxiMetropolisArchitecturalDesignCo.,Ltd,Wuxi214001,China)

Taking the design for the foundation pit design of the underground garage close to the existing high-rise buildings as the example, the paper analyzes and adopts the conceptual design, realizes the foundation pit excavation with the most economical scheme by ensuring the safety of the existing buildings, and proves by the practice that the effect is better with some extensive value.

foundation pit support, high-rise building, underground garage

1009-6825(2017)22-0057-02

2017-05-26

別小勇(1977- )，男，高級工程師

TU751.6

A