陳永進(jìn)

（福建省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察研究院，福建漳州363000）

隨著城市開(kāi)發(fā)建設(shè)和地下空間的發(fā)展，深基坑越來(lái)越深，但地面空間越來(lái)越受限，基坑周邊環(huán)境復(fù)雜且基坑不規(guī)則，如緊鄰老舊小區(qū)、主干道等，使得深基坑工程在設(shè)計(jì)及開(kāi)挖過(guò)程中面臨諸多復(fù)雜問(wèn)題。

基坑工程屬于危險(xiǎn)性較大的工程，巖土理論多，跟個(gè)人從事巖土工作的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)性較強(qiáng)，是一個(gè)較為綜合性的學(xué)科。因此，在做基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，尤其在復(fù)雜環(huán)境、不規(guī)則深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，保證基坑支護(hù)和施工安全，選擇一個(gè)安全可靠、性價(jià)比較高且可實(shí)施性較強(qiáng)的方案尤為重要[1]。

本文以福建漳州市薌城區(qū)某基坑支護(hù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，對(duì)該項(xiàng)目基坑設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析研究，為類似工程提供借鑒作用。

1 環(huán)境條件

該工程位于漳州市薌城區(qū)，擬建四幢高層建筑物，地上二十一層，地下兩層，地下室建筑面積約15700m2，基坑開(kāi)挖深度在8.10~16.90m。

基坑為不規(guī)則形狀，現(xiàn)有場(chǎng)地標(biāo)高在14.50~22.70m，高低差較大，擬建基坑與周邊建筑物距離較近，詳見(jiàn)圖1。

圖1 基坑及周邊建筑物位置圖

（1）東北側(cè)為萬(wàn)新大廈，距離3.30m，地上6層，無(wú)地下室，為淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約2.5m；

（2）西北側(cè)為福龍?jiān)沸^(qū)，距離在1.70~4.60m，地上7~8層，無(wú)地下室，為淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約3.0m；

（3）東南側(cè)為原海事學(xué)校，距離在1.90~3.20m，地上2~4層，無(wú)地下室，為淺基，基礎(chǔ)埋深約1.5m。

（4）西南側(cè)為軍分區(qū)干休所，距離一條擬建道路，距離約12m。

2 工程地質(zhì)條件

基坑支護(hù)影響范圍內(nèi)巖土分層如下：①雜填土，②粉質(zhì)粘土，③淤泥質(zhì)土，④中砂，⑤殘積粘性土，⑥全風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖，⑦土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖，其主要參數(shù)詳見(jiàn)表1。

邊坡支護(hù)影響范圍內(nèi)巖土分層如下：①雜填土，②粉質(zhì)粘土，⑤殘積粘性土，其主要參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 巖土層參數(shù)表

擬建場(chǎng)地地下水主要為松散巖類孔隙承壓水、風(fēng)化帶孔孔隙裂隙承壓水和基巖裂隙水。松散巖類孔隙承壓水賦存于中砂中，屬?gòu)?qiáng)透水層，但由于中砂呈透鏡體狀分布，所含地下水不豐富。風(fēng)化帶孔孔隙裂隙承壓水，賦存于散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中，由于上部全風(fēng)化花崗巖及殘積粘性土層屬相對(duì)隔水層，所以該層的地下水有一定的承壓性，但因埋藏較深且有上部相對(duì)隔水層阻隔，對(duì)基坑開(kāi)挖和地下室施工影響不大。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

本工程基坑支護(hù)開(kāi)挖范圍大，深度較深，場(chǎng)地周邊高差較大，環(huán)境條件復(fù)雜,對(duì)基坑變形控制要求高。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的主要思路是“周邊建筑物及施工過(guò)程安全、節(jié)約成本、便于施工、合理利用現(xiàn)有支護(hù)、工法成熟”。經(jīng)研究確定,本方案采用了“多標(biāo)高+降臺(tái)階+多參數(shù)”的樁錨支護(hù)體系。

3.1 設(shè)計(jì)選型

本基坑支護(hù)設(shè)計(jì)造型是基于基坑周邊環(huán)境特點(diǎn)，同時(shí)保證施工周期較短,結(jié)合本工程地質(zhì)、環(huán)境、挖深等諸多因素進(jìn)行。

（1）本場(chǎng)地北高南低、西高東低，周邊涉及到多個(gè)產(chǎn)權(quán)單位，場(chǎng)地正負(fù)零零15.50m，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地標(biāo)高22.70~14.30m，AD和AJ段存在永久支護(hù)的問(wèn)題，因此本工程即涉及到永久邊坡支護(hù)，又有臨時(shí)性的基坑設(shè)計(jì)，需分別予以設(shè)計(jì)支護(hù)。

（2）AB、CD、JM段現(xiàn)場(chǎng)已有砌石擋墻及圍墻，但AB段距離基坑線較近且較高，考慮再做一個(gè)擋墻邊坡支護(hù)，以給基坑支護(hù)留足空間。在保證質(zhì)量和安全的前提下，本著節(jié)約造價(jià)成本的原因，其余地段邊坡石砌擋墻可以重復(fù)利用。

（3）本工程邊坡設(shè)計(jì)原則：高于正負(fù)零零以上采用永久邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)，低于正負(fù)零零以下采用基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，AD和AJ段存在永久邊坡支護(hù)，CD、JM可利用原有砌石擋墻，共需在AB段、BC段、AM新建7.7m、5.7m、5m高的建筑邊坡，并與原有石砌擋墻銜接。

（4）由于本基坑位于市中心位置，基坑面積超大且存大量的陰陽(yáng)角，這對(duì)于基坑支護(hù)及其不利，一般在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中是最忌諱出現(xiàn)陽(yáng)角的,其特點(diǎn)是角度拱向坑內(nèi),根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可知其受力極差。但是在不規(guī)則基坑中,陽(yáng)角有時(shí)又是避免不了的,則必須對(duì)其進(jìn)行處理。常用的方法是有兩種：一是通過(guò)在陽(yáng)角的兩條直角邊上分別設(shè)置對(duì)撐將其頂牢；另一種方法是設(shè)置板平面和拉梁[2]。

（5）本基坑周邊建筑物對(duì)位移沉降比較靈敏，對(duì)基坑變形要求較高，考慮到鄰近坑邊有重點(diǎn)保護(hù)的交通及老舊小區(qū),為確保安全,以“位移變形”控制設(shè)計(jì)，以內(nèi)支撐設(shè)計(jì)為主，基坑坑頂場(chǎng)地標(biāo)高為14.50~16.00m，基坑底高程約5.80m，開(kāi)挖深度在8.70~10.20m，屬于開(kāi)挖較深的基坑，因基坑形狀不規(guī)則，采用圓形內(nèi)支撐不理想，根據(jù)基坑形狀，考慮對(duì)直角地方采用排樁加內(nèi)支撐形式支護(hù)形式，內(nèi)支撐設(shè)計(jì)基本原則：①上下各層支撐的軸線盡量在同一豎向平面內(nèi)，豎向相鄰支撐間距不應(yīng)小于3m，當(dāng)采用機(jī)械下坑挖土及運(yùn)輸時(shí)不應(yīng)小于4m。②支撐頂面與樓板底面凈距不小于300mm，支撐底面與樓板頂面不小于600mm。最下面一道支撐在不影響底板施工的前提下盡量降低。同時(shí)內(nèi)撐需換撐，工況多，復(fù)雜，負(fù)二層頂板標(biāo)高10.48m，離底板底4.68m，考慮內(nèi)撐換撐一般設(shè)置在負(fù)二層頂板位置，則最底下內(nèi)支撐應(yīng)在負(fù)二層頂板以上，一般為了拆除方便，最底下內(nèi)支撐底離負(fù)二層頂板頂在1.4m左右，內(nèi)支撐厚0.8m,則最底下內(nèi)支撐頂標(biāo)高在12.70m。負(fù)一層頂板頂標(biāo)高14.40m，最底下內(nèi)支撐中心點(diǎn)離負(fù)一層頂板頂2.1m左右，如再設(shè)置一層混凝土內(nèi)支撐，對(duì)于采用機(jī)械下坑挖土及運(yùn)輸及其不利，不具備在設(shè)置一道內(nèi)支撐的條件，考慮在上部在設(shè)置一道錨索支撐[3]。

3.2 設(shè)計(jì)方案

（1）AB段、BC段、AM新建7.7m、5.7m、5m高的建筑邊坡，由于場(chǎng)地限制以及地質(zhì)情況，可選用坡度較大的邊坡支護(hù)形式，選用0.1坡度的錨索混凝土擋墻支護(hù)形式，分別采用分別采用暗梁板+錨索和排樁+錨索支護(hù)形式，新建永久邊坡場(chǎng)地底標(biāo)高設(shè)在15.00m，低于正負(fù)零零0.5m，保證擋墻底有充足的埋深，詳見(jiàn)圖2。

圖2 邊坡典型支護(hù)剖面圖

（2）根據(jù)地質(zhì)情況，排樁深度范圍土質(zhì)主要為殘積土、全風(fēng)化花崗巖及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，管樁比較不適應(yīng)，采用直徑1200mm的鋼筋混凝土灌注樁。樁頂設(shè)置一道現(xiàn)澆混凝土冠梁，基坑直角邊或門字型采用排樁+內(nèi)支撐，冠梁層根據(jù)周邊建筑物及土層壓力計(jì)算是否設(shè)置一道預(yù)應(yīng)力錨索，非直角邊直線段采用常規(guī)樁錨設(shè)計(jì)，沿基坑開(kāi)挖深度方向分層設(shè)置水平向預(yù)應(yīng)力錨索。

（3）本工程北高南低、西高東低，東面場(chǎng)地標(biāo)高在14.50m，且坡頂周邊荷載較小，此處冠梁頂標(biāo)高可與內(nèi)支撐頂標(biāo)高一致（12.70m)，內(nèi)支撐可直接頂在冠梁上，無(wú)需再做混凝土腰梁，節(jié)省成本，上層采用放坡支護(hù)形式即可。西面及北面場(chǎng)地標(biāo)高較高且周邊荷載較大，冠梁頂標(biāo)高設(shè)在正負(fù)零零以下0.5m（15.00m)，冠梁頂處增加一道預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，且在負(fù)二層頂板以上1.4m采用內(nèi)支撐支護(hù)。北面和東面以及西面和東面中間冠梁頂標(biāo)高設(shè)置在14.30m，以起到過(guò)渡的作用。因此本基坑支護(hù)設(shè)計(jì)采用“多標(biāo)高+降臺(tái)階+多參數(shù)”設(shè)計(jì)，采用排樁+內(nèi)支撐及排樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)。

（4）排樁上的冠梁起到整體效果，本工程采用降臺(tái)階設(shè)計(jì)，即冠梁標(biāo)高不一致，通常直角邊或者門字型形狀標(biāo)高應(yīng)一致，以使同一標(biāo)高上的冠梁產(chǎn)生整體效果后，兩側(cè)土體的壓力能相互抵消，提高整體支護(hù)的效果，詳見(jiàn)圖3。

圖3 基坑典型支護(hù)剖面圖

3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算

本工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)采用理正深基坑7.0PB5進(jìn)行計(jì)算，基坑側(cè)壁安全等級(jí)一級(jí)，重要性系數(shù)1.1。邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)采用理正巖土計(jì)算6.5PB4版，邊坡工程安全等級(jí)一級(jí)。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，開(kāi)挖深度最大值14.70m，基坑最大位移14.25mm，滿足一級(jí)基坑變形要求。邊坡計(jì)算最小安全系數(shù)1.423，滿足一級(jí)永久邊坡安全系數(shù)要求。

4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工效果分析

本工程于2018年10月10日開(kāi)始進(jìn)場(chǎng)施工，先進(jìn)行邊坡支護(hù)，再整平至場(chǎng)地標(biāo)高進(jìn)行基坑支護(hù)施工，至2019年12月4日基坑土方開(kāi)挖完成，歷時(shí)419d，施工過(guò)程順利，施工進(jìn)度快慢主要受天氣和材料供應(yīng)影響。整個(gè)基坑支護(hù)和土方開(kāi)挖期間正好經(jīng)過(guò)當(dāng)?shù)氐挠昙荆?jīng)建設(shè)單位委托的第三方監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，從基坑土方開(kāi)挖至2020年7月基坑回填期間，基坑支護(hù)變形和周邊建（構(gòu)）筑變形均未超過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)警值，基坑位移很小，最大水平位移為15mm，最大豎向位移為12mm，基坑側(cè)壁沒(méi)有出現(xiàn)滲、漏水現(xiàn)象（見(jiàn)圖4、圖5）。

圖4 基坑支護(hù)平面示意圖

圖5 基坑現(xiàn)場(chǎng)圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文以漳州市薌城區(qū)某基坑設(shè)計(jì)為例,敘述了支護(hù)方案選型設(shè)計(jì)、復(fù)雜周邊建（構(gòu)）筑物條件下的設(shè)計(jì)方案及參數(shù)選取,利用理正深基坑計(jì)算軟件對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、基坑位移等進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算,對(duì)實(shí)際實(shí)施監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行了分析探討，主要結(jié)論如下：

（1）深基坑周圍場(chǎng)地復(fù)雜，高差較大時(shí)，可適當(dāng)采用降臺(tái)階設(shè)計(jì)，選擇分區(qū)支護(hù)方案，充分利用現(xiàn)場(chǎng)已有條件，采用多參數(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“多標(biāo)高、降臺(tái)階、多參數(shù)”的設(shè)計(jì)理念，在保證基坑支護(hù)安全的同時(shí)，節(jié)省工程造價(jià)。同時(shí)在確定支護(hù)方案的時(shí)候，應(yīng)優(yōu)先考慮基坑后續(xù)支護(hù)及開(kāi)挖的難易程度，盡可能方便地下室施工，真正實(shí)現(xiàn)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，施工方便[4]。

（2）深基坑設(shè)計(jì)應(yīng)采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),對(duì)于臨近建筑物的預(yù)應(yīng)力錨索及樁基等施工時(shí)，應(yīng)注意對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行及時(shí)跟蹤，依據(jù)施工反饋數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，變更設(shè)計(jì)方案。