復(fù)雜市域環(huán)境逆錯層式深基坑支護(hù)案例探討

湯文崗，袁梓瑞，王 浩

(江蘇省巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院，江蘇 鎮(zhèn)江 212021)

1 工程概況

某擬建項(xiàng)目由7棟住宅樓和3棟商業(yè)樓組成，下設(shè)2層大底盤地下室。該項(xiàng)目場地位于某市中心，周邊環(huán)境復(fù)雜，場地北側(cè)、東側(cè)及西側(cè)紅線外均存在已建5～6層磚混結(jié)構(gòu)居民樓，場地南側(cè)紅線外為內(nèi)城河，地理位置示意見圖1。

圖1 地理位置圖

場地整平標(biāo)高7.50 m，地下室2層底標(biāo)高為-2.50 m，基坑挖深10.00 m；地下室1層底標(biāo)高為1.30 m，基坑挖深6.20 m；基坑周長約740 m，基坑面積約22 500 m2。基坑形狀不規(guī)則，地下室2層平面與地下室1層平面不統(tǒng)一，存在錯層。基坑開挖需考慮對地下水的控制及對既有民房的保護(hù)，嚴(yán)格控制基坑開挖變形。

2 場地工程地質(zhì)條件

2.1 場地巖土工程地質(zhì)特征

據(jù)鉆孔揭露，場地上覆土層為第四系全新統(tǒng)人工填土、粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土夾粉土，上更新統(tǒng)粉質(zhì)黏土，下伏基巖為白堊系(K2)砂巖。

開挖涉及土層描述如下：①層素填土:黃色、黃褐色、灰色、雜色，濕、很濕至飽和狀態(tài)，土質(zhì)松散～稍密狀態(tài)，分布不均勻，層厚3.20～6.00 m，土的工程性能差，不能利用。②層粉土：黃色～灰色，稍密，很濕，有微層理，夾薄層黏性土，黏粒含量較高，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)較松散，干強(qiáng)度和韌性低，搖振反應(yīng)中等，無光澤，層厚0.70～3.20 m。③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土：灰色，飽和，流塑，頂部夾薄層泥炭質(zhì)土，有層理，含大量有機(jī)質(zhì)，夾薄層粉土，呈“千層餅”狀，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)松散，干強(qiáng)度和韌性中等，無搖振反應(yīng)，稍有光澤。層厚0.70～9.40 m。④層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，飽和，流塑狀態(tài)，夾薄層泥炭質(zhì)土，有層理，含大量有機(jī)質(zhì)，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)松散，干強(qiáng)度中等，韌性高，無搖振反應(yīng)，稍有光澤，層厚0.60～12.20 m。⑤粉質(zhì)黏土夾粉土：灰色～灰褐色，可塑，局部為軟塑狀態(tài)，飽和，夾薄層粉土，粉粒含量高，有微層理，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)較松散，干強(qiáng)度中等，韌性中等，無搖振反應(yīng)，稍有光澤，層厚1.80～8.40 m。⑥粉質(zhì)黏土：灰褐色～黃褐色，可塑，飽和，見鐵錳質(zhì)氧化浸染，含少量高嶺土，土質(zhì)較均勻，結(jié)構(gòu)較致密，干強(qiáng)度中等，韌性中等，無搖振反應(yīng)，切面稍有光澤，層厚1.80～13.00 m。

地下室1層坑底主要位于①素填土層，地下室2層坑底主要位于③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土層。

2.2 地下水

根據(jù)地下水的賦存、埋藏條件，本場地的地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙水。孔隙潛水主要賦存于①層素填土、②層粉土、③層和④層淤泥質(zhì)土中，含水介質(zhì)為黏性土和粉土，其滲透性上存在較大差異。含水層厚度較大，對工程施工影響很大；基巖裂隙水，賦存于下伏基巖的風(fēng)化裂隙和節(jié)理裂隙中，但其透水性、富水性差，水量較貧乏，對工程影響小。基坑支護(hù)設(shè)計(jì)按地表下1.0 m考慮地下水位埋深。

2.3 相關(guān)巖土參數(shù)

根據(jù)勘察報(bào)告，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)相關(guān)土層計(jì)算參數(shù)見表1。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)

3 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

3.1 本基坑工程特點(diǎn)

1)場地周邊環(huán)境復(fù)雜。場地三面為已建5～6層居民樓，一面為內(nèi)城河，若基坑開挖導(dǎo)致周邊較大變形，危及居民樓安全；若地下水未控制合理，內(nèi)城河中水將滲進(jìn)基坑內(nèi)，坑外水位下降較大，引起周邊沉降，危機(jī)居民樓安全。

2)地下室形狀不規(guī)則，施工用地緊張，導(dǎo)致基坑開挖邊線不規(guī)則，需考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的適用性，同時支護(hù)結(jié)構(gòu)存在陽角，需對陽角進(jìn)行有效處理。

3)地下室2層平面與地下室1層平面不統(tǒng)一，存在錯層，需考慮地下1、2層相對高差支護(hù)形式；若采取支撐結(jié)構(gòu)體系，需明確支撐換撐與地下室底板施工順序。

3.2 支護(hù)方案選型原則

1)根據(jù)本工程的實(shí)際情況和周圍環(huán)境條件，在充分分析、研究擬建場地周圍工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合本工程的具體特點(diǎn)和類似工程經(jīng)驗(yàn)，按照現(xiàn)行有效規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)條文要求，精心設(shè)計(jì)，力求科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理。

2)保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全。

3)在保證安全的前提下，重點(diǎn)突出圍護(hù)結(jié)構(gòu)快(縮短工期)、省(節(jié)約造價(jià))、易(方便施工)的特點(diǎn)，在安全、工程造價(jià)和工期之間達(dá)到一個最優(yōu)的平衡點(diǎn)。

3.3 支護(hù)方案選型

1)方案1：水泥攪拌樁擋土墻。水泥攪拌樁擋土墻是重力式圍護(hù)墻，采用深層攪拌機(jī)就地將土和輸入的水泥漿強(qiáng)行攪拌,形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。該方法便于機(jī)械化快速挖土；具有擋土、止水地雙重功能；一般情況下較經(jīng)濟(jì)，施工中無振動、噪音小、污染少、擠土輕微。

因本基坑挖深較大，采用水泥攪拌樁擋土墻墻寬較大，基坑邊線距建筑物距離較近，且考慮到基坑周邊施工道路占用空間，因此，不建議選用水泥攪拌樁擋土墻作為本基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

2)方案2：型鋼水泥攪拌樁(SMW工法)加支撐。型鋼水泥土攪拌墻即在水泥土攪拌樁中內(nèi)插H型鋼，構(gòu)成復(fù)合的擋土止水圍護(hù)體。該工法具有對周圍環(huán)境影響小，防滲性能好，環(huán)保節(jié)能，適應(yīng)土層范圍廣，工期短以及投資省等優(yōu)點(diǎn)。

考慮到基坑的周邊環(huán)境和基坑挖深，型鋼水泥攪拌樁擋土墻法支護(hù)結(jié)構(gòu)位移一般較大，并且需考慮打拔振動對周邊居民樓的影響，因此，不建議選用SMW工法作為本基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

3)方案3：鉆孔灌注樁加支撐。灌注樁是指在工程現(xiàn)場通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。鉆孔灌注樁施工時無振動、無噪音等環(huán)境公害，無擠土現(xiàn)象，對周圍環(huán)境影響小；墻身強(qiáng)度高，剛度大，支護(hù)穩(wěn)定性好，變形小，該法適用于各種地層的深基坑施工。該方法有如下優(yōu)點(diǎn)：①工藝成熟，樁徑可靈活調(diào)整；②剛度較大，變形較小，受力可靠；③施工期間對周邊環(huán)境影響較小；④施工工藝比較成熟，施工速度較快，施工質(zhì)量較易保證。

因場地環(huán)境條件復(fù)雜，基坑北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)臨現(xiàn)有小區(qū)居民樓，需考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)對地下管線的影響；場地空間小，位移變形范圍小，因此，建議選用鉆孔灌注樁作為本基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

綜上所述，本次設(shè)計(jì)確定主要采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐形式。

3.4 支護(hù)設(shè)計(jì)方案

通過理正深基坑設(shè)計(jì)軟件計(jì)算，最終確定采用如下支護(hù)形式。

基坑?xùn)|側(cè)、西側(cè)及北側(cè)按2層地下室挖深10.00 m設(shè)計(jì)，頂部0.5 m放坡，坡面掛網(wǎng)噴漿處理；底部采用鉆孔灌注樁+兩道混凝土支撐支護(hù)+坑內(nèi)暗墩加固。

基坑南側(cè)按1層地下室挖深6.20 m設(shè)計(jì)，頂部0.5 m放坡，坡面掛網(wǎng)噴漿處理；底部采用鉆孔灌注樁+兩道混凝土支撐支護(hù)+坑內(nèi)暗墩加固。為使第二道支撐傳力至鉆孔灌注樁，此處第二道支撐需位于地下1層底板頂上適宜位置，待地下1層底板澆筑完成且達(dá)到強(qiáng)度要求后方可拆除第二道支撐。地下1層與地下2層相對挖深支護(hù)形式采用雙軸深攪樁重力式擋墻支護(hù)形式。

止水措施：本次基坑設(shè)計(jì)采用三軸深攪樁止水，止水帷幕進(jìn)行④層土不小于1 m，形成封閉止水。

降排水措施：坑內(nèi)采用管井疏干降水，坑邊設(shè)置明溝+集水井進(jìn)行排水，坑中坑輔以封閉輕型井點(diǎn)降水。

支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置及典型剖面分別如圖2～3所示。

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖3 支護(hù)結(jié)構(gòu)典型剖面

4 結(jié) 論

1)復(fù)雜市域環(huán)境下，支護(hù)方案選型受到一定限制，采用排樁+內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)形式可以有效控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)安全，減小基坑開挖對周邊環(huán)境的影響。

2)基坑開挖邊線不規(guī)則，可利用內(nèi)支撐對陽角區(qū)進(jìn)行加固處理，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)整體安全性。

3)地下室存在逆錯層，且支護(hù)結(jié)構(gòu)采用支撐體系，二道撐宜布設(shè)至地下1層樁邊，采用地下1層底板對二道撐進(jìn)行換撐，若采用地下2層底板對二道撐換撐，剛性角未持力至鉆孔灌注樁上，存在安全隱患。

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