基坑圍護設計實例概述

張蕓 俞劍龍

摘 要 本文通過含鄰近二～五層淺基礎磚混結構及混合結構民房（在用）及臨近河道的深基坑圍護的成功實例，介紹雙排樁在深基坑圍護的運用及采取的相關技術措施。

關鍵詞 淺基礎;磚混結構;混合結構

1工程概況

某住宅項目位于杭州市。地上建筑面積約35000平方米，地下建筑面約10000平方米。主樓高度均為47.5米，16層，地下室為地下一層，主樓范圍局部為地下二層。建筑物工程樁采用直徑600和700泥漿護壁鉆孔灌注樁（采用樁端后注漿或擴底工藝），以④-2礫砂層（樁端注漿）或③-1黏土（擴底）為持力層。

基坑邊坡上坎線周邊總長約 415延長米、平面呈矩形，長約120米，寬90米。本工程建筑室外地面相對標高-0.650米，基坑周邊地下室底板面結構標高主要為-5.450米，綜合考慮地下室底板、墊層厚度后，其坑底相對標高主要為-6.000米，開挖深度主要為5.350米。主樓電梯井區為“坑中坑”，其坑底相對標高-8.840米， 開挖深度為8.190米。

綜合確定基坑的重要性屬于一級基坑[1]。

2周圍環境及地質條件

2.1 基坑周邊條件

基坑南側、西側和北側周邊有2～5層磚、混結構民房（在用），局部民房與紅線緊貼，且西側北側的民房建造年代久遠。民房為磚混結構，淺基礎，基礎埋深約1.5米。東側基坑邊距河道最近為7.15米，河道寬約16.5米;南側基坑邊距民房最近為11.10米，距紅線最近約5.30米;西側基坑邊距民房最近為6.18米，距紅線最近約5.84米;北側基坑邊距民房最近為6.99米，距紅線最近約4.22米，詳見圖1。

2.2 地質條件

據本場地的地質條件，基坑影響深度范圍內相關各土層土性描述如下：

第①層：雜填土，雜色，稍濕，松散，主要以碎石、碎磚塊等以建筑垃圾回填而成，含少量粉土，層厚為0.40～1.30米[2]。

第②-1層：黏質粉土，灰黃色，濕，局部很濕，稍密，局部夾薄層狀黏土，含鐵錳質氧化斑點，干強度低，搖震反應迅速，韌性中等。層厚1.65～2.90m。

第②-2層：砂質粉土，灰色，濕，上部呈灰黃色，稍密～中密，局部夾粉質黏土，含鐵錳質氧化斑點及云母碎屑，干強度低，搖震反應迅速，韌性低。層厚4.40～7.60m。

第②-3層：砂質粉土，灰色，濕，中密為主，局部夾粉砂，偶夾貝殼碎片，干強度低，搖震反應迅速，韌性低。層厚5.40～9.70m。

第③-1層：淤泥質粉質黏土，灰色，流塑，飽和，厚層狀，切面光滑，含少量有機質及貝殼碎片，局部夾粉砂薄層，干強度高，搖震反應無，韌性中等。層厚11.80～17.05m。

根據基坑開挖深度以及土質情況，基坑開挖面位于②-2砂質粉土層。

各土層的主要物理力學性質指標見表1。

2.3 場地水文地質條件

場地上部土層內屬孔隙潛水，主要賦存于場區淺部粉、砂性土層內，其富水性和透水性具有各向異性，含水層厚度在14.8～18.7米。孔隙潛水受大氣降水豎向入滲補給及地表水體下滲補給為主，徑流緩慢，以蒸發方式排泄和向附近河塘側向徑流排泄為主，水位隨季節氣候動態變化明顯，據區域資料，動態變幅在1.0～2.0，米左右。據附近資料，豐水期時地下水位接近地表，本次實測潛水水位在地表下1.30～2.00m。

3圍護方案的選擇及方案說明

3.1 本工程的特點

綜合分析本工程的基坑形狀、面積、開挖深度、地質條件及周圍環境條件[3]，本基坑圍護具有如下特點：

（1）基坑設計開挖深度主要為5.350米。主樓電梯井“坑中坑” 開挖深度為8.190米。基坑開挖面積較大，約為120m×90m，圍護設計應對支護體系的整體平衡、基坑開挖對周圍環境的影響予以充分考慮。

（2）基坑影響深度范圍內的土層有①雜填土、②-1黏質粉土和②-2砂質粉土，搖震反應迅速，滲透性中～強，對基坑的整體穩定控制不利。

（3）基坑東邊以外距基坑東邊線約7.15米為麥廟港河道，水量補給充足，對基坑止水有一定影響。

（4）基坑北面、西面、南面為磚、混結構民房（在用），二層～五層，無地下室，距基坑邊線最近約6.18m，天然基礎，埋深約1.5米。房屋對基礎變形敏感、結構性能總體較差。開挖時應采取措施防止地下水位急劇下降，避免地面下沉。

（5）根據建設單位對施工工期的要求，在春節以前完成主體結構和圍護結構的樁基工程。計劃春節長假以后組織施工力量做地下室開挖，進行地下室施工。預計開挖期正當雨季，雨水補給較大。

3.2 圍護方案的確定

綜合分析場地地理位置、土質條件、基坑開挖深度及周圍環境等多種因素，土釘墻支護、水泥土重力式擋墻方案因不易滿足設計變形的控制要求故不適合本工程;大放坡方案以及樁加外支撐（錨桿）支護則因有河道、周圍場地狹小等影響而不能滿足施工要求。采用帶撐樁墻式支護結構，因基坑開挖深度不算太大，坑周圍和坑底土層物理力學性質尚可，基坑平面面積較大并呈方形，從而造成部分支撐平面計算的變形值遠大于支擋樁的變形值，變形協調性差，造成支撐多余現象，經濟性較差。且甲方對于施工工期要求較緊，帶撐樁墻式支護結構影響地下室開挖、地下結構施工，增加了拆除內支撐的工序，對工期有很大的影響故未采用。

雙排樁式支護結構在工程中正逐步推廣，施工質量容易保證。為了確保周圍建筑物的正常使用以及保證本工程地下室施工能夠順利進行，在“安全可靠、技術先進、經濟合理、方便施工”的設計原則下，經過計算分析比較，確定采用Ф600@900的鉆孔灌注樁作為前排樁，采用Ф600@1800的鉆孔灌注樁作為后排樁，前后排樁之間設鋼架梁的支護方案，形成平面剛架結構模型。計算表明，該方案圍護結構本身的剛度大、穩定和變形可以得到保證，圍護結構與主體結構相對獨立。基坑中間完全留出空間，便于土方開挖，并節省了支撐構件。與單排懸臂樁相比，雙排樁為剛架結構，其抗側移剛度遠大于單排懸臂樁結構，其內力分布明顯優于懸臂結構，在相同的材料消耗條件下，雙排樁式支護結構的樁頂位移明顯小于單排懸臂樁。因此采用雙排樁式支護結構方案適合本工程[4]。

3.3 方案特點

雙排樁剛架支護結構優點：①抗側力剛度、樁頂點變形遠小于單排懸臂樁結構，安全可靠性、經濟合理性優于單排懸臂樁;②在基坑面積很大、開挖深度不大的情況下造價低于支撐式支擋結構;③施工工藝簡單，不與土方開挖交叉作業，方便施工，縮短工期。

為減小長期降水對四周道路和建筑物產生的不利影響，坑外不考慮降水。基坑沿周邊在前排樁的外側設置一排套接一孔法施工的三軸水泥攪拌樁（樁徑及間距φ650@450）作為基坑的擋土止水帷幕，結合坑內布置自流式深管井降水。

基坑平面的四個角部局部布置單排排樁加水平角撐;基坑內主樓電梯井區“坑中坑”范圍邊坡采用水泥土攪拌樁加固結合放坡開挖噴射混凝土護面的方式處理。

由于圍護體中鉆孔灌注樁為基坑的受力構件，三軸水泥攪拌樁作為基坑的擋土止水帷幕，因此鉆孔灌注樁和三軸水泥攪拌樁的施工質量，是該方案成功與否的關鍵。并且挖土施工時及時澆筑坑邊墊層對于控制變形值亦尤其重要，詳見圖2。

4施工監測情況

為確保基坑挖土施工的安全和開挖的順利進行，整個地下室開挖施工過程應進行全過程監測，實行動態管理和信息化施工。通過現場監測工作，可以及時掌握開挖過程中圍護結構的受力與變形情況以及基坑開挖對周圍環境的影響，有效地指導施工，采取適當措施，確保周邊道路、建筑物和地下管線的絕對安全。

本基坑主要監測內容：①基坑開挖過程中基坑周邊深層土體的水平位移監測;②基坑周邊及內部水位監測;③支撐內力監測;④周圍環境監測：主要包括周圍建筑物、道路及管線的沉降監測、有無裂縫及其發展情況[5]。

5結束語

（1）通過對場地地理位置、土質條件、基坑開挖深度及周圍環境等多種因素的分析計算及優化，透水性砂質粉土的深基坑圍護采用雙排樁（采用鉆孔灌注樁作為前后排樁，前后排樁之間設鋼架梁的支護方案，形成平面剛架結構模型）的方案經現場施工及監測表明基坑變形被控制在允許范圍內，該設計方案切實可行。

（2）雙排樁中間的土體采用攪拌樁加固，即增加了雙排樁的綜合剛度，還起到了止水帷幕的作用，有效地減少降水對鄰近建筑的不利影響。

參考文獻

[1] 建筑基坑支護技術規程：JGJ 120-2012[S].北京：中國標準出版社，2012.

[2] 龔曉南.基坑工程實例.1[M].北京：中國建筑工業出版社，2006：171.

[3] 建筑基坑工程技術規程：DB 33/T1008-2000[S].北京：中國標準出版社，2000.

[4] 型鋼水泥土攪拌墻技術規程（SMW工法）：JGJ/T199-2010[S].北京：中國標準出版社，2010.

[5] 龔曉南.深基坑工程設計施工手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1998：39.

作者簡介

張蕓（1998-），女，浙江湖州人;大學本科在讀，研究方向：巖土工程。

俞劍龍（1981-），男，浙江金華人;碩士，高級工程師，研究方向：巖土工程。