基坑支護設(shè)計方案選擇與應(yīng)用探析
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摘要：基坑支護設(shè)計方案是綜合考慮多方面因素而確定的，文章結(jié)合工程實例，詳細(xì)介紹了方案的選擇及需要考慮的因素，方案實施后取得了良好的效果，可為其他同行在方案設(shè)計選擇中提供借鑒和參考。
關(guān)鍵詞：基坑；支護設(shè)計；城市化建設(shè)
0前言
隨著我國城市化建設(shè)的加快，城市上層空間日趨飽和，向地下延伸則成為城市空間發(fā)展的方向之一，因此大量的基坑工程隨之出現(xiàn)。基坑支護作為“為保護地下主體結(jié)構(gòu)施工和基坑周邊環(huán)境安全，對基坑采用的臨時性支擋、加固、保護與地下水控制的措施[1]”隨著城市地下空間的不斷發(fā)展也越來越復(fù)雜，而基坑支護設(shè)計的首要工作是合理選擇基坑支護體系[2]，選擇時不僅要考慮：基坑支護安全等級、地質(zhì)條件、基坑深度、主體結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)型式、周邊環(huán)境、基坑平面尺寸及形狀、施工場地條件、施工工藝的可行性、經(jīng)濟指標(biāo)和施工工期等眾多因素，而且還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)水平，習(xí)慣與偏愛等。現(xiàn)在在大城市中心區(qū)進行基坑設(shè)計已變成了一個系統(tǒng)工程，工程問題、安全問題、環(huán)境問題和社會問題等都要考慮[3]。目前常用的支護型式主要有：放坡開挖，土釘墻與復(fù)合土釘墻、樁墻式支護（排樁、多排樁、地下連續(xù)墻、型鋼水泥土墻）、逆作拱墻和逆作與蓋挖等[3]。實際工程應(yīng)用中可以選擇應(yīng)用其中1種，亦可2~3種支護結(jié)合使用[4]。而當(dāng)基坑深度較大或周邊環(huán)境要求較高時，還會增加一道或多道支撐以保證基坑支護滿足使用要求。本文結(jié)合工程實例，介紹了基坑支護設(shè)計方案的選擇，希望能為從事基坑設(shè)計工作的同行提供借鑒和參考。
1基坑工程概況
場地位于天津市河北區(qū)，為擬建學(xué)校內(nèi)一層地下車庫，無地上結(jié)構(gòu)，地庫完工回填后，地上為學(xué)校操場。地下車庫為管樁基礎(chǔ)，車庫頂板頂標(biāo)高-0.80m，基礎(chǔ)底標(biāo)高-5.40m。基坑長93.9m，寬37.7m，周長282m，開挖面積約3656m2，開挖深度5.40m?；游鱾?cè)及南側(cè)為空地，西側(cè)于基坑邊設(shè)施工道路；該場地原來為工廠廠房，現(xiàn)有圍墻為原廠房外墻，基礎(chǔ)埋深1.0m，基礎(chǔ)外挑1.1m，圍墻內(nèi)皮距基坑最近處北側(cè)為2.8m，東側(cè)為3.1m；東側(cè)及北側(cè)圍墻外為現(xiàn)有老舊的住宅小區(qū)，六層，淺基礎(chǔ)，北側(cè)距圍墻最近為17m，東側(cè)距圍墻最近為7.9m；基坑西北角處施工臨時使用高壓變電箱已施工完畢。場地周邊環(huán)境狀況見圖1。
2工程地質(zhì)概況
根據(jù)勘察報告，擬建場地地勢平坦，現(xiàn)地表為建筑±0.00m，基坑開挖影響范圍內(nèi)的地層自上而下分別為：①1雜填土：層厚3.5m左右，呈雜色，松散狀態(tài)，由雜土石子、爐灰、建筑垃圾等組成。④1粉質(zhì)黏土：層厚1.0m左右，呈灰黃色，可塑狀態(tài)，無層理，含鐵質(zhì)，屬中壓縮性土，該層土局部為黏土。④2粉土：層厚2.5m左右，呈灰黃色，稍密～中密狀態(tài)，無層理，含鐵質(zhì)，屬中(偏低)壓縮性土。⑥3粉土：層厚2.4m左右，呈灰色，中密狀態(tài)，無層理，含貝殼，屬中(偏低)壓縮性土。⑥4粉質(zhì)黏土：層厚5.4m左右，呈灰色，軟塑狀態(tài)，有層理，含貝殼，屬中壓縮性土。⑦粉質(zhì)黏土：層厚1.0m左右，呈黑灰～淺灰色，可塑狀態(tài)，無層理，含有機質(zhì)、腐植物，屬中壓縮性土?；臃秶鷥?nèi)土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1，土層分布情況見圖2。該場地勘探期間場地初見水位埋深2.20～2.70m，靜止水位埋深1.40～1.90m，地下水屬潛水類型，水位年變幅在0.50～1.00m。
3基坑支護設(shè)計方案
3.1基坑支護方案應(yīng)考慮的問題
通過基坑周邊環(huán)境條件及工程地質(zhì)狀況可以看出該基坑在設(shè)計與施工方面主要應(yīng)注意及解決以下方面：①基坑面積及深度均不大，形狀規(guī)則，應(yīng)在安全的前提下盡量節(jié)省工程造價；②基坑北側(cè)及東側(cè)環(huán)境較復(fù)雜，相鄰住宅小區(qū)老舊，基礎(chǔ)形式為淺基礎(chǔ)，尤其東側(cè)距住宅樓最近處僅11m，且住宅樓與基坑間小區(qū)道路車輛來往較多，地下埋有管線，如果基坑開挖產(chǎn)生變形較大，容易造成居民維權(quán)，不僅耽誤工期，增加費用，還會造成不良社會影響；③由地質(zhì)情況來看，基坑范圍內(nèi)表層為平均3.5m厚雜填土，局部達到4m厚，之下為總厚度5m左右的粉土，透水性均較大，基坑施工過程中如果發(fā)生滲漏，可能誘發(fā)基坑周邊沉降變形；④西側(cè)設(shè)施工道路，施工車輛荷載會對支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響；⑤項目工期緊張，業(yè)主要求按計劃完工。
3.2基坑支護選擇及止水方案的確定
本基坑因周邊環(huán)境所限，場地用地較緊張不適合放坡開挖及土釘墻支護；基坑深度5.4m，該坑深條件下采用懸臂樁支護則變形很大，不能滿足周邊環(huán)境保護要求，且存在基坑安全隱患；鑒于此本基坑采用支護樁+一道支撐支護，支撐高于地庫頂板，地庫完工回填后拆除，最大限度避免變形產(chǎn)生?；用娣e及深度均不大，地下工程施工周期不會太長，該種情況下一般首選止水與支護兼顧的拉森樁樁或SMW工法樁支護，但在本基坑地質(zhì)條件下拉森樁相對SMW工法樁施工難度較大，且拉森樁咬合不嚴(yán)則容易在基坑施工過程中發(fā)生漏水進而增加沉降變形，引起不必要的糾紛，故此舍棄拉森樁支護。另外北、東兩側(cè)距淺基礎(chǔ)住宅樓較近，基坑回填完畢SMW工法樁型鋼拔除過程中的振動會對圍墻及小區(qū)道路、管線等造成一定影響，且型鋼拔除后所留空隙難以填實，對周邊環(huán)境存在工后變形隱患。經(jīng)綜合考慮，最終支護方案采用灌注樁與SMW工法樁組合支護型式，靠近小區(qū)側(cè)為灌注樁，以便較好地控制變形，保護臨近住宅樓及道路等。支撐選用便于施工且造價較低的對稱+桁架支撐，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；基坑范圍內(nèi)，淺部不良土層為雜填土及粉土，總厚度達8.5m左右，雙軸攪拌樁及φ650三軸攪拌樁實現(xiàn)良好隔水效果難度較大，因此采用φ850三軸攪拌樁封閉止水，并隔斷透水層；基坑降水采用坑內(nèi)大口井結(jié)合明溝排水降水，開挖前提前將坑內(nèi)水位降至坑底以下1.0m?；又ёo及止水平面布置見圖3。
3.3基坑支護計算及應(yīng)用
基坑北、東兩側(cè)6層淺基礎(chǔ)住宅按110kPa考慮，埋深1.5m，圍墻15kPa，埋深1.0m，小區(qū)道路荷載15kPa，灌注樁支護，φ700@900，嵌固深度7.2m；南、西兩側(cè)施工荷載20kPa考慮，SMW工法樁支護，φ850@1200三軸攪拌樁內(nèi)插500×300×11×18H型鋼，插一跳一，嵌固深度6.2m。雜填土計算參數(shù)按照經(jīng)驗取值，粘聚力c=5kPa，內(nèi)摩擦角j=15°，水土分算，其余土層c、j值參照天津市規(guī)范要求選用[5]，地下水位埋深1.5m?；踊靥詈蟛鸪危虼瞬豢紤]拆撐工況，計算結(jié)果如表2所示，均滿足規(guī)范要求且滿足該基坑周邊環(huán)境要求。目前該基坑已完成回填，施工過程中未發(fā)生較大變形及滲漏等險情，也未發(fā)生周邊居民投訴等社會事件，按計劃工期順利完成，支護效果良好。
4結(jié)語
基坑支護方案的確定需要綜合考慮多方面因素，不僅要考慮安全問題、經(jīng)濟問題、環(huán)境問題，有時還要考慮社會問題。本基坑綜合考慮以上因素，在基坑安全第一的前提下，針對基坑面臨的特殊情況（臨近老舊小區(qū)），結(jié)合地質(zhì)條件、施工場地要求等，對基坑支護設(shè)計方案做出了合理的選擇，并取得了良好的效果。
參考文獻
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[2]王宗鳴.基坑支護施工技術(shù)在某綜合樓建筑工程中的應(yīng)用[J].價值工程,2011,30(11):89-90.
[3]張玉成,楊光華,胡海英,等.多種支護型式在超大深基坑工程設(shè)計中的組合應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報,2014,36(S2):198-204.
[4]李玉甫.深基坑支護方案的選擇與應(yīng)用[J].價值工程,2012,31(05):91-92.
[5]DB29-202-2010,建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程[S].
作者:張晶晶 單位:天津華北工程勘察設(shè)計有限公司