某深基坑支護工程實例分析

鄭付濤，夏繼宗

（常州市規劃設計院，江蘇 常州 213002）

1 工程概況

隨著城市地下空間開發利用的強度增加，基坑工程也面臨更多難題。基坑開挖更深，周邊環境更復雜。對支護設計要求也隨之提高。常州市某商業辦公樓位于常州市新北區，兩層地下室，基坑底長107m，寬93m。建筑物東側緊鄰市區主干道，其他三側為待開發空地。場地整平地面標高約黃海高程5.30m，地下室條形基礎底標高-4.15m，基坑開挖深度9.5m，坑內核心筒部位電梯井開挖深度12.5m，屬于典型深基坑工程[1]。

2 工程地質及水文地質條件

根據巖土工程勘察揭示的土層情況，場地內普遍分布常州地區正常沉積的Q3黏性土及粉土砂性土，整體土性較好。基坑開挖及支護影響范圍內的主要土層物理力學參數如表1所示。

表1 基坑開挖及支護影響范圍內土層物理力學參數表

場地內對基坑產生影響的主要地下水為上層滯水及淺層承壓水，上層滯水主要分布于填土層中，淺層承壓水分布于⑤1粉土夾粉砂層及⑤2粉砂層中。勘察期間淺層承壓水水位高程-5.0m，低于上隔水層底，屬層間無壓水[2]。

3 基坑周邊環境概況

場地周邊環境條件是基坑支護形式選擇的主要影響因素。場地東臨城市主干道，西側為將要開發的預留地塊，根據周邊條件，選擇合理的基坑支護形式，將直接影響基坑工程自身及周邊環境安全。場地環境條件如圖1～圖3所示。

圖1 基坑周邊環境示意圖

圖2 基坑東側環境因素示意圖

圖3 基坑西側環境示意圖

擬建場地北側及南側較為空曠，設有臨時施工道路；西側為規劃待建地塊地下室；東側緊鄰市政道路，基坑與道路之間分布有較多市政管線，其中最主要的管線為位于基坑頂部埋深約2m的燃氣管線，該管線供應周邊小區居民燃氣，無法停用且不能改道；另外在埋深約8.7m位置設計有一條污水頂管，距離基坑凈距約3.9m，將在地下室施工期間進行頂管施工。

4 基坑支護選型分析及設計

基坑東側環境復雜，其他區域則相對空曠，土層力學性質好，有利于基坑穩定。考慮到保證基坑周邊地下管線、道路的安全和正式使用，以及保證主體地下結構的施工空間，基坑東側采用樁錨的形式，其他部位采用土釘墻[3]。

基坑已開挖至承壓含水層，含水層以粉土粉砂層為主，應在基坑土方開挖前開始降水，綜合含水層滲透系數，選擇管井進行基坑降水。管井深度15m，成井直徑800m，管井采用透水混凝土管，管基坑西側徑275mm，井內填綠豆沙。

地下水位降低后，土層有效應力增加，將引起土層壓縮變形，即發生地表沉降。因此采用降水時，應充分考慮降水引起的基坑周邊沉降量。采用公式（1）估算基坑周邊因降水引起的沉降量。

基坑降水周期一般6個月左右，土層尚處于彈性釋水階段，因降水引起的沉降量遠小于長期降水沉降量。根據常州地區經驗，取沉降經驗系數Ψ w取0.1。計算沉降量約5mm，因降水引起的沉降量對周邊環境影響很小。在進行有效降水后，結合周邊環境條件，選擇基坑支護形式如表2所示。

表2 基坑支護選型表

圖4 基坑東側支護示意圖

場地西側基坑開挖時場地空曠，但緊鄰規劃地塊設有地下室，與本工程地下室距離僅2.0m。因此在設計該側基坑支護形式時，考慮支護結構體對鄰近地下室及基坑后續施工的影響。結合土層情況，在該側選擇采用土釘墻的支護形式。土釘采用直徑16mm鋼筋，設計抗拔承載力標準值最大約150kN。土釘墻可為地下室提供較為寬闊的施工空間，由于土釘抗拔承載力較小，不會對臨近地下室樁基施工產生較大影響。場地南北兩側場地較為空曠，工程地質條件較好，采用土釘墻支護形式。在選擇土釘墻坡比時，綜合考慮了土釘墻整體穩定性、土方開挖及回填、基坑開挖影響范圍及總體費用等因素。在分析上述因素的情況下，最終選擇土釘墻坡比為1:0.6，局部表層填土較厚區域，坡比增大至1:0.8。典型支護剖面如圖5所示。

圖5 土釘墻支護剖面圖

5 實際支護效果

基坑開挖及地下室施工過程中，對基坑周邊主要管線、樁錨、土釘墻等進行了變形監測。在施工過程中，通過網絡通信軟件實時分享監測結果，并根據變形情況分析判斷基坑穩定性，以此實現信息化施工。

根據本工程特點，通過以下幾部分監測數據結果分析評價支護效果，分別為場地東側管線變形、樁錨支護體變形、土釘墻頂水平變形。根據監測記錄值，上述幾點檢測值隨工程進展變化情況如圖8所示。

根據圖6，基坑開挖階段，坑邊燃氣管線變形增長較快，當挖至坑底后，變形基本穩定，最大值約16mm左右。管線變形值控制在規范允許范圍內，由于管線暴露在表層且設置明顯標識，施工中也未對其產生破壞，確保了施工安全及周邊住戶的正常生活。

由于樁錨結構外側污水頂管在基坑開挖過程中同步施工，因此對該側深層水平位移進行監測，監測結果如圖7所示。在污水頂管施工過程中，該側深層水平位移未發生明顯變化。

圖6 燃氣管線累計變形曲線

圖7 樁錨支護段深層水平位移曲線

圖8 土釘墻水平變形

圖9 土釘墻對樁基影響示意圖

基坑其他三側采用土釘墻支護，根據土釘墻頂部變形累計曲線，基坑開挖過程中變形變化速率較大，當基坑開挖至底后，變形基本不在增加。水平最終變形量約32mm，沉降量最終約17mm，均在允許值范圍內。場地西側土釘墻桿體雖然已進入臨近地下室范圍內，但由于土釘墻的抗拔力與壓樁力相比極小（如圖9所示），所以在該側樁基施工及基坑支護過程中，均未對施工產生明顯影響。

6 結語

（1）在周邊環境復雜的深基坑工程，采用樁式支護可有效保護周邊地下管線、道路等建（構）筑物；

（2）在選擇土釘墻坡比時，應綜合考慮土釘墻整體穩定性、周邊環境、土方開挖及回填量以及后期影響后選擇坡比，一般情況下選擇0.5～0.6坡比最為經濟合理；

（3）根據監測結果，當土層以可塑～硬塑狀粘性土及砂土為主時，降水引起的地表沉降量較小；

（4）相對于壓樁力，土釘墻抗拔承載力很小，對預制樁沉樁影響較小。