軟土地區鄰近既有建筑物的深基坑設計與施工分析

周廉政

湖南省第四工程有限公司 湖南 長沙 410119

引言

本文以某地區建筑工程為例，在該建筑工程深基坑設計過程中，運用適合的支護技術建立深基坑支護系統，并配合使用有限元數值方法，建立深基坑模型，在模型中計算相關數據，使深基坑施工按照數據正常進行，一方面減少對周圍既有建筑的影響，另一方面在軟土地區中，有效提升建筑施工的穩定性。

1 概述

（1）工程概況。該工程作為某企業生產用房，屬于四期廠房項目，在廠房項目中會建設兩棟建筑，一棟樓層為7層，另一棟樓層為8層，在兩棟樓的地下，設有兩層停車場。在該建筑基礎施工過程中，要求基礎與車庫和坡道相連，建設成整體性的建筑基礎。兩棟建筑的地下基礎施工時，根據設計要求，基礎建筑面積為1.1萬平方米，基礎周長為502米，坡道基礎建筑面積為258平方米。在兩棟建筑的周圍，已經存在許多既有建筑，其中一棟建筑的基礎外部開挖線，與既有建筑的最短距離為12米，坡道基礎外部開挖線與既有建筑最短距離為6.8米。此外既有建筑屬于磚混結構，在基礎位置已經出現嚴重的破損情況，同時既有建筑的傾斜度為0.22%。

（2）工程地質。該工程的地質情況如下：第一，地質成分較多，在第一層中含有較多的水泥結構，在第二層中含有較多的植物根莖和碎石；第二，在第三層中，含有較多的黃色黏土，并且在暗浜位置存在嚴重的缺土問題；第三，在第四層中，含有較多的灰色淤泥，淤泥具有高壓縮性等特點，并且呈現出流塑形態；第四，在第五層中和第六層中，含有較多塑狀的粉性土，并且粉性土的總厚度超過15米。

（3）水文地質。該工程水文地質情況如下：第一，在中部區域含有潛水，潛水水深在1.2～1.5米范圍內；第二，在潛水多數來自地表水；第三，底板開挖深度設定在3米左右，以便底板承受荷載；第四，在開挖深基坑過程中，深基坑的深度應小于13.85米，才能解決承壓降水問題[1]。

（4）不良地質。該工程地質結構中含有不良地質結構，其中暗浜寬度在10～15米范圍內，浜底深度在2.9～3.1米范圍內。此外在第一層地質結構中，含有較多的碎石和建筑垃圾，最深厚度為3.35米，平均厚度為1.55米。

2 支護方案

（1）圍護措施。由于該工程周圍存在既有建筑，并且在軟土地區進行深基坑施工，施工企業實施的圍護措施如下：第一，采用鉆孔灌注排樁方法，在地下基礎位置建立擋土結構，配合使用止水帷幕，在止水帷幕位置使用攪拌樁，在擋土結構出開挖圍護樁；第二，每個圍護樁的直徑為900毫米，每個圍護樁的間距為1100毫米；第三，在既有建筑附近建立擋土結構時，要求圍護樁的直徑為1000毫米，圍護樁的間距為1200毫米；第四，在既有建筑的基礎位置，使用SMW方法建立圍擋結構，在圍擋結構位置設置圍護樁，要求圍護樁的直徑為850毫米，圍護樁的間距為1200毫米；第五，在既有建筑基礎的裙邊位置，設置三軸攪拌樁，要求攪拌樁的直徑為850毫米，攪拌樁的間距為1850毫米；第六，在其他位置設置攪拌樁，攪拌樁的直徑為850毫米，間距為1850毫米。

在地下車庫基坑施工過程中，基坑圍護設計參數如下：第一，黏土重度為18.2kN·m3，黏聚力為19kPa，內摩擦角為15°，滲透系數為4.0×10-6；第二，淤泥質粉質黏土重度為17.2kN·m3，黏聚力為12kPa，內摩擦角為16°，滲透系數為3.0×10-6；第三，淤泥質粉土重度為16.7kN·m3，黏聚力為13kPa，內摩擦角為11°，滲透系數為4.0×10-6；第四，I黏土重度為17.6kN·m3，黏聚力為16kPa，內摩擦角為14.5°，滲透系數為6.0×10-6。

根據地下車庫基坑圍護剖面示意圖，在結構中會設置混凝土圍檁、第一道混凝土支撐、第二道混凝土支撐以及灌注樁，上述結構可以使既有建筑周圍的土質結構更加穩定。

（2）支撐平面布置。在支撐平面位置施工時，施工企業設置兩道混凝土結構，作為水平支撐的基礎，在支撐平面上，采用對稱布置方式，配合使用對撐桁架、角撐桁架以及邊桁架。

3 數值計算及實測結果對比

（1）計算模型簡述。在土體結構計算過程中，建立土體結構模型，采用HSS應變本構模型，建立起具有硬化特點的支撐體系，在支撐體系中維護樁和梁樁是重要的組成部分，其中梁樁具有線彈性特點，可以提升模型的延展性。在圍護結構中，會在梁體和土體之間，使用止水帷幕，并設置成不連續的帷幕結構，可以獲得良好的擋水效果。在設置本構模型時，要求本構模型的強度應為原狀土強度的60%。

（2）計算結果。計算結果如下：第一，在基坑坑底位置，設置的圍護樁會出現較為明顯的移動情況，并且下部位移距離要大于上部位移距離，實際計算最大位移距離為28.5毫米；第二，在基坑的豎向位置，坑底會出現較為明顯的隆起情況，使豎向位移距離不斷增加；第三，在既有建筑附近，會出現較為明顯的沉降情況，最大沉降量為19毫米。

（3）實測結果。在對現場施工情況進行檢測，檢測結果如下：第一，在圍護結構的頂部，出現的最大位移為4.10毫米；第二，在圍護結構的底部，出現的最大位移為24.50毫米。通過對現場情況進行實際測量，測量區域如下，一是建筑周邊、二是場地圍墻、三是周邊道路、四是圍護樁，在上述位置設置測量點，采用全過程信息化監測技術，從而獲得上述測量數據。

4 結束語

綜上所述，在軟土地區以及既有建筑深基坑設計和施工過程中，采用鉆孔灌注樁和鋼筋混凝土混合方式，構建的深基坑內支撐體系，可以使既有建筑保持在穩定狀態，同時提升深基坑的支護能力。施工企業在軟土地區進行深基坑施工過程中，不僅可以提升深基坑施工質量，還能減少在建建筑和既有建筑之間的影響，使既有建筑的沉降量控制在合理的范圍內。