復雜環境條件下深大基坑支護與降水技術

劉送送

（青島華創建設集團有限公司，山東 青島 266000）

1 工程概況

1.1 基坑工程概況

工程案例為修建電子商貿城，修建地點位于市中心附近，建筑結構為地下3層，地上塔樓結構為南北分列，均為38層。基坑開挖深度為15.0m，局部基坑開挖深度為16.0m。基坑邊坡側壁的安全重要性等級評估為一級，安全重要性系數評估為1.10。

1.2 基坑周邊情況

臨街的路牙石距離工程地下室的輪廓線東側為9.0m、東北側為18.5m。臨街地下結構中鋪設有雨水、污水、通訊和電力等管道工程，雨水和污水管道管頂埋深為3.5m，與基坑距離為6.5m，通訊電力管道管頂埋深為10.5m，與地下室輪廓線距離為8.5m。南側街路牙石距離工程地下室輪廓線為9.0m，污水和雨水管道與地下室輪廓線的距離為12.0m，通訊和電力管道與基坑的距離為6.0m。西側街路牙石距離工程地下室的輪廓線為13.0m，地下管道工程為雨水、給水、電力和通訊，其中給水和雨水管道與地下室輪廓線距離為9.0m和11.0m，通訊管道與地下室輪廓線距離為7.5m，電力管道與工程基坑距離為6.0m。工程西側方向分別有兩棟6層建筑、一棟28層建筑。北側街路牙石距離工程地下室輪廓線為5.5m，路中建有一座高架橋，橋墩與工程地下室輪廓線細小距離為18.0m。

本工程的周邊環境較為復雜，基坑的3倍范圍內含有大量的地下管道工程，還有高架橋建設，基坑的1倍范圍內人流量和車輛流量密集范圍度較高。

1.3 工程水文地質條件

1.3.1 土質情況

第一層雜填土地層，深度0.3～1.5m，平均厚度0.74m,濕度和密度稍高；第二層粉土地層，深度1.2～4.4m，平均厚度2.21m，濕度和密度稍高；第三層粉土地層，深度3.6～7.0m，平均厚度2.45m，濕度和密度稍高；第四層粉土地層，深度89.5～93.2m，平均厚度2.75m，濕度和密度稍高；第五層粉土地層，深度8.2～15.4m，平均厚度2.73m，濕度更高，密度稍高；第六層粉砂土層，深度9.4～20.6m，平均厚度4.1m，濕度飽和，密度中等，主要位于場地中部，小礫石和原生鈣質結核在土層中分布較多；第七層粉土地層，深度17.2～26.0m，厚度5.10m，濕度稍高，密度中等。

1.3.2 地下水情況

地下水情況為潛水類型，大氣降水為主要補給方式，地下徑流和人工開采為主要排泄方式，施工期間水位埋深為11.0～12.2m，2～3m為水位年度變幅范圍，10m為3～5年內最高水位埋深范圍，8.0m為歷史最高水位埋深范圍，8m為抗浮設防水位埋深。由于15m和16m為基坑的開挖深度和局部深度，超出5m的地下水位深度，需要進行地下水降低至基底標高1m以下的降水處理。

2 本基坑工程的重點和難點

由于工程位于市中心附近，工程周邊的地上和地下具有較多的建筑、管道、人流和車流量，環境的復雜程度極高，基坑開挖邊線與周邊環境的距離也非常近，導致基坑嚴重變形。基于面積和深度較大的基坑開挖需求，對地質情況進行了詳細勘察，在基坑開挖范圍內，還有兩處被廢棄的防空洞，已經局部坍塌。一處位于基坑的中東位置，向南延伸，5m埋深；另一處位于基坑的西北邊線位置，55°斜角于基坑側壁，9m埋深。對基坑周邊土體水平和垂直位移的控制難度較大，地下水的降低處理，可能會造成周邊水位降低后，由于土體變形導致周邊地面下沉。

3 基坑工程支護與降水方案

3.1 基坑支護設計方案選型

基坑支護是為了提高基坑的穩定和安全程度，必須針對基坑和周邊環境的實際情況，根據對基坑穩定和安全造成不利影響的因素，采取具有防范作用的處理措施。影響因素主要包括地質條件、工程要求、氣候條件、施工技術、基坑開挖深度、周邊地下管道等。本工程中，由于較大的基坑開挖深度，周邊的地上建筑物和地下管道較多，基于諸多因素的考量，基坑支護設計方案選型可采取內支撐、斜支撐和樁錨，或內支撐與樁錨相結合的方式。當選定可行的基坑支護設計方案后，還需要根據工程其他情況，如工程工期、施工技術水平、成本經濟限制等，選擇最適宜的基坑支護設計方案。在本工程中，出于施工周期較短、便于后續施工銜接、施工技術水平較高和成本費用較低等情況考量，以樁錨的基坑支護設計方案最為適宜。選定適宜的基坑支護設計方案后，需制定具體的基坑支護設計方案。本工程中，土釘墻、預應力錨索和鋼筋混凝土排樁作為支護設計方案的具體形式，在進行具體實施時，基于前期勘察結果，由于東西兩側基坑開挖深度內的粉砂地層厚度僅為0～1.2m，可利用短構筑土釘與樁錨支護結合的方式；中部南北兩側基坑12.0～17.5m深度下的粉砂地層厚度為3～8m，可在樁錨支護的同時，利用較長的密集土釘對坑壁砂層進行補強加固；東部基坑需要根據工程的使用要求進行更早地開挖和澆筑等主體施工，因此，在施工時會形成東西兩側坑中坑的情況，對于臨時邊坡就可以利用天然放坡的支護設計方案。

3.2 基坑設計與施工

3.2.1 樁錨支護體系

以預應力錨索、鋼筋混凝土排樁聯合短土釘掛網噴面作為具體的支護形式。首先，在地面-1.5m處設置1.0m寬的1∶0.2放坡平臺；然后，將0.8m的混凝土排樁以1.5m的間距在放坡平臺上設置一排，具體排樁情況為27m樁長、HRB335樁縱筋、HRB235螺旋箍筋、φ16φ20配筋、φ16·2000加強筋、φ8·200箍筋。預應力錨索為φ15.2有黏結型鋼絞線，23～27m長度，200mm孔徑，20°成孔傾斜角度，上為兩束，下為四束；土釘需要在預應力錨索中間打入，1.0m的橫向和縱向間距，土釘長度為2.0m、φ20配筋、0°傾角；配制純水泥漿為0.5的水灰比，P·C32.5級的水泥強度，注入土釘孔中；將12加強筋焊接于錨索端部；φ8·250 鋼筋網掛于樁間土，40mm厚度和C20強度的混凝土噴射。

3.2.2 樁錨結合土釘支護體系

粉砂土層在地面下12.5～17.8m處分布為3～8m厚度，需要在樁錨支護的同時，利用密集構造土釘墻對12～16m的坑壁砂層進行補強加固，土釘6～9m長度、φ20配筋、20°傾角、1.5m的水平間距和垂直間距；同樣，將配置0.5水灰比、P·C32.5級水泥強度的純水泥漿打入土釘孔中。12加強筋焊接于錨索端部；φ8·250 鋼筋網掛于樁間土，40mm厚度和C20強度的混凝土噴射。

3.2.3 放坡支護體系

本工程中的邊坡屬于階段性成因邊坡，是由于施工順序造成的坑中坑，側壁的安全等級評估為二級，支護方式可利用放坡支護結合素噴。放坡比為1∶1，二層平臺位置處于地表-4.0m，1.0m的平臺寬度。進行40mm厚度、C20強度、13.5m的剖面垂直高度的混凝土素噴。

3.2.4 基坑降水設計

根據前期勘察結果可知，地表-11.1m深度的地下水位埋深，需要采取降水措施達到大于基底深度1.0m的降水深度。在基坑降水設計方案過程中，根據實際工程情況，由于開挖場地的限制、含水層的特征、施工技術水平等情況，將管井降水作為基坑降水設計方案。以20～50m間距布置管井，嚴格按照市政降水工程設計要求進行具體施工。

3.2.5 變形監測結果

對于基坑開挖引起的周圍土體應力變化和坑壁土體、支護結構的位移與變形變化，需要精確監測，以免對基坑穩定性和安全性造成影響。在本工程中，通過對地下水位變化、支護結構位移、錨索內力和周圍建筑物沉降等情況的監測，存在27.8mm的坡頂水平最大位移、39.4mm的最大深層水平位移和22.6mm的最大沉降量，均未超過基層監測預警允許范圍。

4 結語

建筑工程周邊環境的復雜性需要選擇適宜的基坑支護和降水技術，才能有效確保基坑支護和降水的效果，確保基坑的穩定性和安全性。并隨著對基坑支護和降水技術的實踐應用，不斷積累更多的工程經驗，促進基坑支護和降水技術的不斷完善與提高，更好地解決其他建筑工程周邊環境的復雜性難題，使城市化建設得以更加高效率和高質量推進。