鄔喜春

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心江蘇總隊，江蘇 南京 211135)

0 引言

近年來，隨著城市地下空間的迅速發(fā)展，各種大型基坑工程不斷涌現(xiàn)，隨之而來的是工程造價的急劇攀升，根據(jù)具體的工程條件，選擇合理的支護結(jié)構(gòu)變得尤為重要。因此，在大型基坑工程中出現(xiàn)了不少多種支護形式變剛度組合的應(yīng)用，也有工程技術(shù)人員對此做了一定的探討研究。

本文結(jié)合具體工程實例，介紹了放坡、混凝土懸臂排樁、雙排樁+錨桿、重力式擋墻以及重力擋墻+雙排樁這五種不同剛度的支護形式的組合在大型軟土深基坑工程中的應(yīng)用情況，通過設(shè)計方案必選，充分地發(fā)揮各種支護形式的優(yōu)點。

1 工程概況

1.1 項目概況

項目位于南京江東南路與友誼路交叉口東北角。建設(shè)用地約85 000 m2，總建筑面積約195 460 m2。該項目包括9棟1～20層建筑物。本工程±0.00 m相當(dāng)于絕對標(biāo)高+9.00 m，墊層底相對標(biāo)高-7.50 m?；娱_挖面積：基坑開挖面積約63 000 m2，支護周長約1 450 m?；哟蟛客谏顬?.5 m，局部7.1～9.75 m。

1.2 基坑周邊環(huán)境

基坑?xùn)|側(cè)：地下室外墻線距用地紅線最近處約3.80 m，紅線距圍墻約10 m，圍墻外為一寬約16 m的道路，路下埋有污水管、雨水管。

基坑南側(cè)：地下室外墻距用地紅線最近處3.30 m，紅線距圍墻約1.5 m，圍墻外為一寬約10 m的道路，沿路邊有小水溝，路下埋有少量管線。

基坑西側(cè)：地下室外墻線距用地紅線最近處約3.50 m，圍墻外有堆載及施工便道。

基坑北側(cè)：地下室外墻距用地紅線最近處約3.35 m，圍墻外有已澆底的基坑，距地下室外墻線最近處約15.0 m。

1.3 工程地質(zhì)概況

場區(qū)地貌屬長江漫灘地貌單元，場地地形總體較為平坦。

各土層特征自上而下描述如下：①雜填土，含有碎磚、灰渣、混凝土塊等，填齡一般小于5年，場區(qū)普遍分布。②1粉質(zhì)粘土，軟塑，場區(qū)局部分布，頂埋深0.30～4.20 m。②2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，流塑，局部夾有薄層粉砂，場區(qū)普遍分布，頂埋深1.40～6.20 m。②3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉砂，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土呈流塑狀態(tài)，粉砂為稍密狀，頂埋深5.80～21.50 m。②4粉砂，稍密～中密，局部夾粉土，頂埋深7.50～21.50 m。③1粉砂，中密，局部稍密，局部夾有薄層粉質(zhì)粘土，場區(qū)普遍分布，頂板埋深12.60～23.30 m。

1.4 水文地質(zhì)概況

場區(qū)內(nèi)地下水類型屬孔隙潛水和弱承壓水。潛水主要賦存于①雜填土及②層土中，該層透水性一般。地下水位埋深0.50～4.0 m，水位年變化幅度約0.80 m。

下部為弱承壓水，主要賦存于②-4層粉砂及③層細(xì)粉砂中，富水性好、透水性強。弱承壓水水位埋深 3.10～3.76 m。

表1 基坑支護設(shè)計參數(shù)一覽表

2 基坑支護設(shè)計方案

2.1 基坑特點

（1）基坑大部挖深較淺，挖深為5.5 m，局部較深，最大挖深9.95 m。

（2）基坑開挖深度內(nèi)主要為填土、粘性土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，透水性一般，但基坑底下存在②4粉砂承壓水層，該層層頂深度為7.50～21.50 m，且該層含水量大，透水性強，需驗算坑底抗突涌，如驗算不滿足，坑內(nèi)需進(jìn)行降水。

（3）基坑影響深度范圍內(nèi)土層主要以淤泥質(zhì)粘土為主，基坑開挖后土體的流變性、觸變性較為明顯。

（4）基坑形狀不規(guī)則，受力體系復(fù)雜。

（5）基坑周邊雖臨近道路，但有一定間距，環(huán)境條件不太苛刻。

2.2 支護設(shè)計原則

綜合考慮本基坑特點、周圍環(huán)境和土層特性，本著安全、經(jīng)濟、方便施工的原則進(jìn)行本基坑支護設(shè)計保護平面布置見圖1，主要支護設(shè)計的原則如下：

（1）有場地的地方進(jìn)行放坡，以減少造價；

（2）場地不足以放坡的地方盡量做重力式擋墻；

圖1支護平面布置

（3）部分場地已接近紅線，采用懸臂樁支護形式；

（4）坑中坑等深坑部位采用重力式擋墻和懸臂樁進(jìn)行支護。

2.3 支護形式

AB、DE、EF、HI及 NOPA 段挖深為 5.5 m，采用放坡支護形式，坡比根據(jù)計算情況和場地情況為1:1.8～1:2.5，采用二級坡形式，坡面掛網(wǎng)噴漿，坡體插竹筋，坡腳采用Φ700＠1 000的雙軸深攪樁進(jìn)行加固，坡頂為Φ650＠1 200的三軸深攪樁，典型放坡支護剖面如圖2所示。

圖2 典型放坡剖面

BC和FG段挖深為5.5 m，采用Φ900＠1100混凝土排樁懸臂式支護，樁頂標(biāo)高較地坪落低1 m到1.5 m，以減小樁長，節(jié)省造價，落低部分采用1:1放坡處理，坡面硬化，坡頂設(shè)置排水溝排明水。支護樁背為Φ650＠1 200的三軸深攪樁，封閉止水。典型單排樁懸臂式支護剖面如圖3所示。

圖3 典型單排懸臂樁支護剖面

CD段挖深9.7 m，采用Φ800＠1000前后排距為1.9 m的雙排樁+兩道錨桿的支護形式，樁頂標(biāo)高較地坪落低，以減小樁長，節(jié)省造價，落低部分采用1:1放坡處理，坡面硬化，坡頂設(shè)置排水溝排明水。前后排樁間為Φ650＠1 200的三軸深攪樁，封閉止水。典型雙排樁+兩道錨桿的支護剖面如圖4所示。

GG’、G’H 和 IJ 段 挖 深 5.5～5.9 m， 采 用Φ700＠1 000的雙軸攪拌樁重力式擋墻支護形式，重力式擋墻墻寬4.2 m，并在坑內(nèi)被動區(qū)布設(shè)兩排Φ700＠1 000的雙軸攪拌樁（寬度1 m）。重力式擋墻頂標(biāo)高較地坪落低1 m，以減小樁長，節(jié)省造價，落低部分采用1:1放坡處理，坡面硬化，坡頂設(shè)置排水溝排明水，擋墻頂設(shè)置壓頂板并用鋼筋固定，為增加墻體強度，在擋墻內(nèi)側(cè)和外側(cè)均布設(shè)插入鋼管。典型重力式擋墻支護剖面如圖5所示。

圖4 典型雙排樁+錨桿支護剖面

圖5 典型重力式擋墻支護剖面

JK、KL和LM段挖深7.45 m，采用Φ700＠1 000的雙軸攪拌樁重力式擋墻+雙排樁的支護形式，重力式擋墻墻寬4.2 m，坑內(nèi)臺階式被動區(qū)Φ700＠1 000的雙軸攪拌樁重力式擋墻墻寬7.4 m。重力式擋墻頂標(biāo)高較地坪落低1 m，以減小樁長，節(jié)省造價，落低部分采用1:1放坡處理，坡面硬化，坡頂設(shè)置排水溝排明水，擋墻頂設(shè)置壓頂板并與雙排樁連梁相連，為增加墻體強度，在擋墻內(nèi)布設(shè)混凝土雙排樁，樁徑700 mm，間距3.99 m，排距3.10 m。典型重力式擋墻+雙排樁支護剖面如圖6所示。

2.4 降水設(shè)計

地面下7.5～21.5 m以上主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，該層滲透系數(shù)很小，為不透水層；該層以下為②4粉砂層，透水性較好，其承壓水頭埋深為3.10 m。根據(jù)《南京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》抗突涌公式計算，K=0.62小于規(guī)范規(guī)定的1.2。說明坑內(nèi)如不采取降水措施，坑底會發(fā)生突涌現(xiàn)象。本設(shè)計沿基坑外圍東、北兩側(cè)采用三軸深攪樁進(jìn)行止水，西、南兩側(cè)采用雙軸深攪樁進(jìn)行止水，坑內(nèi)采用管井進(jìn)行降水減壓。

圖6 典型重力式擋墻+雙排樁支護剖面

3 設(shè)計計算與實測結(jié)果

3.1 設(shè)計計算

本工程基坑支護結(jié)構(gòu)計算嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范和規(guī)程進(jìn)行，設(shè)計充分考慮到各巖土層的透水性或不透水性以及場地的其它巖土工程條件。設(shè)計計算時取地面超載一般按均布超載20 kPa考慮，樓層每層為15 kPa，行車道路為30 kPa，并根據(jù)實際施工工況計算，按照最不利情況進(jìn)行設(shè)計，確?；拥陌踩８鞯湫推拭嬗嬎憬Y(jié)果如圖7～10所示。

圖7 典型單排懸臂樁支護內(nèi)力及變形結(jié)果

圖8 典型雙排樁+錨桿支護內(nèi)力及變形結(jié)果

圖9 典型重力式擋墻支護內(nèi)力及變形結(jié)果

圖10 典型重力式擋墻+雙排樁支護內(nèi)力及變形結(jié)果

3.2 實測結(jié)果

根據(jù)最終的基坑監(jiān)測結(jié)構(gòu)顯示，基坑支護結(jié)構(gòu)變形均滿足規(guī)范和設(shè)計要求，單排懸臂樁支護結(jié)構(gòu)最大樁體變形為20.3 mm，雙排樁+錨桿支護結(jié)構(gòu)最大樁體變形為18.2 mm，重力式擋墻支護結(jié)構(gòu)樁體最大變形為17.8 mm，重力式擋墻+雙排樁支護結(jié)構(gòu)最大樁體變形為4.4 mm。在各變形剛度的支護結(jié)構(gòu)連接處，部分變形差異較大的會出現(xiàn)細(xì)微裂縫，但整體變形值藕合、折中。

4 結(jié)論

（1）多種支護結(jié)構(gòu)形式的變剛度組合應(yīng)用在大型軟土基坑中是安全可行的。

（2）根據(jù)具體的地層條件，周邊環(huán)境和開挖深度等情況確定合理的支護形式，可以發(fā)揮各自的優(yōu)點。

（3）由于不同支護結(jié)構(gòu)的剛度不一致，在設(shè)計時應(yīng)注意考慮各分段之間的變形情況，避免交界處因變形差過大而產(chǎn)生細(xì)微裂縫。

（4）合理的布設(shè)基坑每段的支護形式，經(jīng)濟效益明顯，是大型基坑工程支護技術(shù)的發(fā)展趨勢。