福建某基坑圍護方案設計及監測預警研究

何文謀

(福建省平潭綜合實驗區城鄉建設與交通運輸服務中心，平潭 350401)

1 引言

隨著我國城鎮化的不斷推進， 地下空間開發與利用越來越受到人們的重視， 而受場地制約、 地層巖性的影響，準確把握基坑開挖的應力、應變特征對保障基坑的施工安全性至關重要[1-5]。

劉振中等[6]采用強度折減法和極限平衡法，對太原某基坑的穩定性進行了計算， 計算實例具有一定的參考價值。黃啟舒等[7]結合長株潭城際鐵路麓谷站基坑的實際工況， 采用Midas GTS 有限元分析軟件， 建立了鄰近站房的基坑開挖模型，并總結出了不同支護方案的利弊。陸勇翔等[8-13]以實際工程案例為依托，對某基坑施工過程進行了設計。

本文對福建某基坑進行工程地質分析， 提出了基坑圍護結構設計的重、難點，隨后進行圍護結構設計方案比選，在確定了最終設計方案的前提下提出監測措施建議，并明確了監測臨界值。 本論文研究成果有望對同類工程提供一定的參考價值。

2 研究區概況

2.1 工程簡介

擬建物由1 棟18 層酒店及2～3 層商業裙房和地下車庫組成，設有2 層地下室，均采用樁筏基礎。 基坑大致呈矩形， 東西向約191.0 m、 南北向約120.5 m， 面積25500 m2，場地總平面及周邊環境見圖1。

圖1 基坑總平面及周邊環境示意圖

通過調查， 發現場地內平均絕對標高為+4.35 m，北側滬南公路路面中心處標高約為+5.84 m，基坑與滬南公路之間20 m 綠化帶標高約為+4.20 m； 西側楊輝路路面標高約為+4.60 m，現有圍墻距離基坑約17 m，圍墻內場地標高已整平至+4.35 m。 因此基坑周邊20 m 范圍內標高可取場地平均標高+4.35 m。

地下室底板面標高-11.90，板厚800 mm，砼墊層厚度200 mm，基坑大面積開挖深度為10.9 m。

2.2 工程地質概況

擬建場地地貌屬濱海平原。場地總體地勢較為平坦，局部有較高堆土，孔口標高3.67～4.99 m。 開挖范圍內主要為松散的粉性土和飽和的淤泥質土。

場地內揭露的巖性層序與主要力學參數取值見表1。

表1 場地內巖性層序與主要力學參數取值

場地淺表層主要受地表徑流、大氣降水補給影響。潛水位埋深0.10～1.80 m。 福建地區潛水高水位埋深平均值為地表下0.50 m， 低水位埋深平均值為地表下1.5 m，綜合這2 方面考量，設計時按埋深0.50 m 考慮。

2.3 基坑抗突涌安全性分析

經過現場復核、計算，認為工點不需要考慮承壓含水層突涌問題。

整個基坑范圍內開挖至基底時均能滿足抗微承壓水滲流穩定性要求。

2.4 基坑主要特點分析

2.4.1 基坑特點本工程基坑面積約25500 m2，開挖深度達到10.9 m，屬超大面積深基坑工程。

2.4.2 環境特點

主體地下結構距離用地紅線(河道藍線)較近，施工場地狹小；同時，基坑周邊鄰近民房及市政道路，對沉降較為敏感， 基坑支護設計和施工中必須做好對管線及河道的保護工作， 將管線沉降及建筑物變形控制在允許范圍之內。

2.4.3 地層特點

(1)地面線以下20.0 m 范圍內為粉性土、淤泥質土及粉質粘土層。

(2)地面線以下3.5～7.5 m 范圍內分布有砂質粉土層，透水性較強，可能對工程安全性構成威脅。

3 圍護方案設計與監測預警研究

3.1 圍護方案設計

根據福建省類似工程的實施經驗， 認為板式支護結構體系具有較好的適用性， 下面對各種工法進行可行性分析。

3.1.1 地下連續墻

地下連續墻具有環境友好型、剛度大的特點，但是這種工法具有2 個非常明顯的缺點，一是工程經濟性較差，造價很高；二是這種工法對施工的要求也非常高，因此，否決了這一方案。

3.1.2 SMW 工法

SMW 工法樁雖然治理效果非常良好，但是鋼材使用量非常大， 且是在項目對施工時間要求不嚴格的情況下才比較適用， 同時， 這種方法可能會對基坑造成不利擾動，影響穩定性，因此對其進行否決。

3.1.3 鉆孔灌注樁結合止水帷幕

鉆孔灌注樁支護結構可以彌補其不足之處， 其優勢體現在以下幾個方面：①工程經濟性好；②施工便捷、快速，這對本項目的動工工期目標非常有利。 因此，從工程造價與施工效率這2 個重要方面進行綜合考量， 認為本工點使用鉆孔灌注樁結合三軸水泥土攪拌樁加止水帷幕的圍護體系更好。

3.1.4 小結

在完成了支護結構體系的選擇后， 本小節對各種施工工法的優缺點進行了比較， 認為本項目對施工效率和造價要求較高， 因此否決了地下連續墻與SMW 工法，采用了鉆孔灌注樁這種工法，這種工法不僅施工周期短，而且造價相對較低，可以很好地契合本項目的特征，因此最終作為采納方案。

3.2 監測預警研究

3.2.1 監測內容分析

結合本工點的設計方案，設置以下幾種監測內容：(1)水平垂直位移的量測；(2)測斜；(3)支撐軸力的測試；(4)地下水位的觀測；(5)基底隆起。

3.2.2 臨界閾值分析

結合福建省標準《基坑工程施工監測規程》，確定本工程的監測報警值如表2 所示。

表2 臨界閾值

4 結論

本論文在完成了對場地的地質條件調查的基礎上，充分考慮了各方面因素，選定了最終的施工方案，并提出了監測預警建議，在這個過程中，主要形成了以下2點結論：

(1)根據對基坑穩定性、圍護墻體位移及基坑開挖對周邊環境的影響分析綜合考慮，明確了采用鉆孔灌注樁+止水帷幕＋二道砼支撐的圍護方案，這種方案可滿足基坑自身的穩定性及對周邊環境的保護要求。

(2)對圍護結構進行了監測方案設計，并提出了臨界預警指標，指標對同類工程具有一定的參考意義。