易春榮 袁春輝

（1.中國(guó)建筑第五工程局有限公司，廣東 東莞 523000；2.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

1 工程概況

工程位于東莞市萬(wàn)江區(qū)萬(wàn)道路旁，場(chǎng)地內(nèi)將擬建建筑物包括1號(hào)科教綜合樓、2號(hào)急救中心及3號(hào)地下室，基礎(chǔ)形式為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，本項(xiàng)目擬建兩層地下室?；觾?nèi)邊線周長(zhǎng)約1 027 m，占地面積約為34 424 m2，車(chē)庫(kù)進(jìn)出口坡道區(qū)域開(kāi)挖深度為5.40 m（未包括承臺(tái)厚度），基坑電梯井區(qū)域開(kāi)挖深度為11.50～14.25 m，地鐵出入口電梯井區(qū)域開(kāi)挖深度為11.85 m，地鐵出入口電梯集水井區(qū)域開(kāi)挖深度為13.611～13.820 m，其余區(qū)域開(kāi)挖深度為9.80～11.15 m（未包括承臺(tái)厚度）。

2 周邊環(huán)境

場(chǎng)地為人民醫(yī)院正大門(mén)主要出入?yún)^(qū)域及停車(chē)場(chǎng)，場(chǎng)地基本平整，周邊環(huán)境復(fù)雜，并且分布有較多的地下管線。

基坑西北側(cè)緊鄰萬(wàn)道路，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)外緣與軌道交通1號(hào)線人民醫(yī)院地下車(chē)站結(jié)構(gòu)外緣水平凈距最近為17.6 m，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)外緣與軌道交通1號(hào)線隧道結(jié)構(gòu)外緣水平凈距最近為21 m?；舆吀浇芫€較多，有10 kV供電線、國(guó)防光纜、移動(dòng)及電信光纖、路燈線及監(jiān)控線、雨水管等。基坑邊最近處距離供電線不足2 m、距離移動(dòng)光纖不足1 m。因此，距離基坑較近的管線在施工前將進(jìn)行遷改?；优c軌道交通1號(hào)線相對(duì)位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 基坑與軌道交通1號(hào)線相對(duì)位置關(guān)系（單位：m）

基坑西南側(cè)靠近河涌，基坑內(nèi)邊線距離河道邊約27 m。管線主要有燃?xì)夤埽―N160）、10 kV供電線、雨水管及污水管、路燈、監(jiān)控線等。基坑邊距離燃?xì)夤茏罱幖s15 m，距離10 kV供電線最近處不足10 m。

基坑?xùn)|南側(cè)靠近已經(jīng)修建的門(mén)診大樓，基坑內(nèi)邊線距離門(mén)急診醫(yī)技樓（地上5層、地下1層，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)）約14.7 m。

基坑?xùn)|北側(cè)靠近已經(jīng)修建的健康體檢中心，基坑內(nèi)邊線距離健康體檢中心（地上3層、基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)）約8.5 m；該側(cè)分布的管線主要為供水管（DN150）低壓供電線、路燈線、電信光纖等，其中基坑邊距離供水管最近處不足5 m。

基坑內(nèi)管線分布復(fù)雜，普遍分布有供水管、雨水及污水管、監(jiān)控及路燈線、移動(dòng)及電信光纖等管線，施工前會(huì)進(jìn)行遷改。

3 地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地在勘探深度范圍內(nèi)的巖土可分為第四系填土、沖積土及白堊系基巖。

3.1 填土層

素填土<1-1>：灰黃、灰褐色、夾淺紅，填料以黏性土為主，局部為填巖塊、砼塊等建筑垃圾，最大粒徑20 cm，上部10 cm為砼地板，濕～飽和，松散狀。揭露層厚2.30～6.00 m，平均厚度3.25 m。場(chǎng)地各個(gè)鉆孔均有該層。該層為人工填土，未經(jīng)壓實(shí)，密實(shí)程度不均勻。

3.2 沖積土

淤泥質(zhì)土<2-1>：灰色～深灰色、灰黑，成分以淤質(zhì)粉黏粒為主，夾含粉細(xì)砂，滑感強(qiáng)，有微腥臭味，飽和，結(jié)構(gòu)流塑。揭露層厚9.80～14.30 m，平均厚度12.44 m。場(chǎng)地各個(gè)鉆孔均有該層。

中砂<2-2>：灰色～淺灰、灰黃，飽和，石英質(zhì)，顆粒以中砂為主，粉細(xì)砂為次，分選性尚好，稍密。揭露層厚1.40～7.00 m，平均厚度4.02 m。場(chǎng)地大部分鉆孔有該層。

粗砂<2-3>：灰白～淺灰，飽和，石英質(zhì)，顆粒以中粗砂為主，底部含5%碎礫石，分選性一般，中密。揭露層厚為0.60～4.50 m，平均厚度2.55 m。場(chǎng)地部分鉆孔有該層。

3.3 基巖

強(qiáng)風(fēng)化泥巖<3-1>：深灰色—灰色，巖石組織結(jié)構(gòu)大部分破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體極破碎，巖芯呈半巖半土狀、碎塊狀、餅狀，敲擊易碎，遇水易崩解軟化。揭露層厚0.70～7.40 m，平均厚度2.59 m。場(chǎng)地各個(gè)鉆孔均有該層。該巖石屬極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類(lèi)。

中風(fēng)化泥巖<3-2>：深灰色、灰黑，巖石組織結(jié)構(gòu)部分破壞，裂隙發(fā)育，巖體較破碎～破碎，巖芯上部餅狀、碎塊狀為主，下部呈短柱狀，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)狀構(gòu)造，巖質(zhì)較軟。揭露層厚2.00～8.00 m，平均厚度3.73 m；場(chǎng)地各鉆孔均有該層，但未揭穿其底板。該巖石屬軟巖，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ類(lèi)。

各土層物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。

表1 各土層物理力學(xué)指標(biāo)

擬建場(chǎng)地地下水屬于上層滯水、孔隙潛水基巖裂隙水類(lèi)型，賦存于第四系各土層孔隙及巖石風(fēng)化裂隙中。地下水受大氣降水滲入的影響，以蒸發(fā)方式排泄。場(chǎng)地中砂、粗砂為強(qiáng)滲水層，填土滲水一般、淤泥質(zhì)土層為相對(duì)隔水層。

4 基坑支護(hù)方案

基坑呈多邊形且側(cè)壁土質(zhì)為力學(xué)性質(zhì)較差的素填土、淤泥質(zhì)土，基坑底為淤泥質(zhì)土，因此本基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)的土為軟弱土層?？紤]到基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，對(duì)基坑變形控制要求較高，采用地下連續(xù)墻+兩道鋼筋砼支撐和咬合樁+兩道鋼筋砼支撐支護(hù)的形式?；余徑壍澜煌?號(hào)線側(cè)（包括地鐵隧道區(qū)間側(cè)和地鐵車(chē)站側(cè)）以及門(mén)急診醫(yī)技樓側(cè)采用地下連續(xù)墻支護(hù)，地下連續(xù)墻外側(cè)設(shè)置三軸攪拌樁成槽保護(hù)，三軸攪拌樁規(guī)格為Ф850 mm@600 mm，入強(qiáng)風(fēng)化巖面以下1 m，且在靠近地鐵隧道區(qū)間側(cè)三軸攪拌樁內(nèi)插熱軋普通工字鋼20b，隔一插一，工字鋼長(zhǎng)度與三軸攪拌樁等長(zhǎng)，以降低靠近地鐵隧道區(qū)間側(cè)土體的擾動(dòng)，其他側(cè)則采用咬合樁。

地下連續(xù)墻厚度1 000 mm，咬合樁中葷樁規(guī)格Ф1 200 mm@1 500 mm，素樁規(guī)格Ф1 000 mm@1 500 mm，素樁和葷樁搭接長(zhǎng)度為350 mm；坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)均采用大直徑攪拌樁進(jìn)行加固處理，攪拌樁規(guī)格為Ф850 mm@700 mm，寬度6 m，深度5 m，采用格柵式布置。

綜合周邊環(huán)境特征、工程地質(zhì)條件以及基坑深度變化等[1]，本基坑共分20個(gè)區(qū)，1-1區(qū)～18-18區(qū)、3'-3'區(qū)和6'-6'區(qū)。

1-1區(qū)、2-2區(qū)、3'-3'區(qū)、5-5區(qū)、6'-6'區(qū)采用咬合樁+兩道鋼筋砼內(nèi)支撐支護(hù)，咬合樁素樁和葷樁樁長(zhǎng)要求入強(qiáng)風(fēng)化巖面以下不少于3 m。

11-11區(qū)以及13-13區(qū)采用咬合樁+三道鋼筋砼內(nèi)支撐支護(hù)，咬合樁素樁入強(qiáng)風(fēng)化巖面以下不少于3 m，咬合樁葷樁入強(qiáng)風(fēng)化巖面以下不少于4 m。

7-7區(qū)（車(chē)庫(kù)進(jìn)出口坡道區(qū)域）采用咬合樁+一道鋼筋砼內(nèi)支撐支護(hù)，咬合樁素樁和葷樁樁長(zhǎng)要求入強(qiáng)風(fēng)化巖面以下不少于3 m。

3-3區(qū)、4-4區(qū)、6-6區(qū)、8-8區(qū)、9-9區(qū)、10-10區(qū)、16-16區(qū)、17-17區(qū)采用地下連續(xù)墻+兩道鋼筋砼內(nèi)支撐支護(hù)，3-3區(qū)、4-4區(qū)、6-6區(qū)地下連續(xù)墻入強(qiáng)風(fēng)化巖面以下不少于3 m，8-8區(qū)、9-9區(qū)、10-10區(qū)、16-16區(qū)、17-17區(qū)地下連續(xù)墻要求入強(qiáng)風(fēng)化巖面以下不少于3 m且入中風(fēng)化巖面以下不少于1 m雙控。

12-12區(qū)、14-14區(qū)、15-15區(qū)、18-18區(qū)采用地下連續(xù)墻+三道鋼筋砼內(nèi)支撐支護(hù)，地下連續(xù)墻要求入強(qiáng)風(fēng)化巖面以下不少于3 m且入中風(fēng)化巖面以下不少于1 m雙控。

5 計(jì)算分析

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012）及廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程相關(guān)規(guī)定》（DBJ/T 15-20—2016），本基坑環(huán)境等級(jí)與支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)均為一級(jí)[2-3]。

基坑坡頂2.0 m范圍內(nèi)不得堆載，且坡頂2.0 m范圍外地面堆載要小于20 kPa，出土口地面荷載小于40 kPa。

基坑重要系數(shù)γ=1.10，荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.25，整體穩(wěn)定安全系數(shù)取1.35，抗傾覆（對(duì)支護(hù)底取矩）穩(wěn)定性安全系數(shù)取1.25，采用理正巖土設(shè)計(jì)軟件“深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件7.0”和增量法內(nèi)力計(jì)算方法，對(duì)支護(hù)進(jìn)行受力、穩(wěn)定、抗傾覆及變形計(jì)算。經(jīng)計(jì)算分析，基坑周邊形成的止水帷幕能有效控制地下水位的下降幅度，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，不利區(qū)段將采取加強(qiáng)措施，保證基坑安全。

利用巖土類(lèi)有限元軟件Midas GTS NX進(jìn)行三維有限元數(shù)值模擬分析，針對(duì)基坑支護(hù)施工對(duì)軌道交通1號(hào)線的安全影響進(jìn)行評(píng)估。模型的土體范圍為474 m（X方向）×344 m（Y方向）×50 m（Z方向），X軸正向?yàn)轫樀罔F縱向方向，Z軸正向?yàn)榇蟮嘏R空面方向，Y軸正向根據(jù)右手法則確定。

結(jié)構(gòu)材料參數(shù)以設(shè)計(jì)文件及地鐵竣工圖資料為依據(jù)，場(chǎng)地各土層及巖層采用修正庫(kù)倫-摩爾本構(gòu)模型，其相關(guān)力學(xué)參數(shù)根據(jù)提供的巖土工程勘察報(bào)告取值。假定地鐵主體、各類(lèi)樁基等結(jié)構(gòu)始終處于彈性狀態(tài)，土體為彈塑性材料并采用修正摩爾-庫(kù)倫模型。假定支護(hù)結(jié)構(gòu)、地鐵車(chē)站、隧道結(jié)構(gòu)等與土體之間符合變形協(xié)調(diào)原理。

根據(jù)有限元模擬分析結(jié)果，在止水帷幕完全止水的情況下，地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)在縱向、橫向以及豎向的最大位移分別為0.18、-1.13、0.16 mm；隧道結(jié)構(gòu)在縱向、橫向以及豎向的最大位移分別為0.07、-0.83、0.28 mm，均滿足規(guī)范要求。本項(xiàng)目建設(shè)對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)以及運(yùn)營(yíng)安全的影響可控。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)地下空間進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用是城市發(fā)展的必然趨勢(shì)，文章結(jié)合工程實(shí)例對(duì)東莞某鄰鐵深基坑的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析說(shuō)明，在復(fù)雜環(huán)境下前期通過(guò)可靠支護(hù)設(shè)計(jì)，后期通過(guò)嚴(yán)格施工管理以及全方位信息化監(jiān)測(cè)施工能夠保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和地鐵結(jié)構(gòu)的安全，為類(lèi)似的鄰鐵基坑工程設(shè)計(jì)提供參考。