基坑支護設計方案選擇與應用探究
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摘要：基坑支護設計方案是綜合考慮多方面因素而確定的，文章結合工程實例，詳細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計選擇中提供借鑒和參考。
關鍵詞：基坑；支護設計；城市化建設
0前言
隨著我國城市化建設的加快，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)?；又ёo作為“為保護地下主體結構施工和基坑周邊環(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)展也越來越復雜，而基坑支護設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、地質條件、基坑深度、主體結構及基礎型式、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)濟指標和施工工期等眾多因素，而且還要結合當?shù)氐募夹g水平，習慣與偏愛等。現(xiàn)在在大城市中心區(qū)進行基坑設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]。實際工程應用中可以選擇應用其中1種，亦可2~3種支護結合使用[4]。而當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。本文結合工程實例，介紹了基坑支護設計方案的選擇，希望能為從事基坑設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)，為擬建學校內一層地下車庫，無地上結構，地庫完工回填后，地上為學校操場。地下車庫為管樁基礎，車庫頂板頂標高-0.80m，基礎底標高-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?；游鱾燃澳蟼葹榭盏?，西側于基坑邊設施工道路；該場地原來為工廠廠房，現(xiàn)有圍墻為原廠房外墻，基礎埋深1.0m，基礎外挑1.1m，圍墻內皮距基坑最近處北側為2.8m，東側為3.1m；東側及北側圍墻外為現(xiàn)有老舊的住宅小區(qū)，六層，淺基礎，北側距圍墻最近為17m，東側距圍墻最近為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粉質黏土：層厚1.0m左右，呈灰黃色，可塑狀態(tài)，無層理，含鐵質，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，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、腐植物，屬中壓縮性土。基坑范圍內土層主要物理力學性質指標見表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基坑支護設計方案
3.1基坑支護方案應考慮的問題
通過基坑周邊環(huán)境條件及工程地質狀況可以看出該基坑在設計與施工方面主要應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，應在安全的前提下盡量節(jié)省工程造價；②基坑北側及東側環(huán)境較復雜，相鄰住宅小區(qū)老舊，基礎形式為淺基礎，尤其東側距住宅樓最近處僅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，不僅耽誤工期，增加費用，還會造成不良社會影響；③由地質情況來看，基坑范圍內表層為平均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西側設施工道路，施工車輛荷載會對支護結構產(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、東兩側距淺基礎住宅樓較近，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，鋼筋混凝土結構；基坑范圍內，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；基坑降水采用坑內大口井結合明溝排水降水，開挖前提前將坑內水位降至坑底以下1.0m?；又ёo及止水平面布置見圖3。
3.3基坑支護計算及應用
基坑北、東兩側6層淺基礎住宅按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、西兩側施工荷載20kPa考慮，SMW工法樁支護，φ850@1200三軸攪拌樁內插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?，因此不考慮拆撐工況，計算結果如表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)），結合地質條件、施工場地要求等，對基坑支護設計方案做出了合理的選擇，并取得了良好的效果。
參考文獻
[1]JGJ120-2012,建筑基坑支護技術規(guī)程[S].
[2]王宗鳴.基坑支護施工技術在某綜合樓建筑工程中的應用[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計中的組合應用[J].巖土工程學報,2014,36(S2):198-204.
[4]李玉甫.深基坑支護方案的選擇與應用[J].價值工程,2012,31(05):91-92.
[5]DB29-202-2010,建筑基坑工程技術規(guī)程[S].
作者:張晶晶 單位:天津華北工程勘察設計有限公司