復雜環(huán)境逆錯層式深基坑支護案例分析

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摘要:復雜市域環(huán)境限制基坑支護結(jié)構(gòu)選型，需選用規(guī)模小、安全性高的支護形式;地下室存在逆錯層，支護形式及工況需合理安排，提高基坑整體安全性;基坑開挖邊線不規(guī)則，可采用內(nèi)支撐處理陽角等支護薄弱區(qū);采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)形式滿足復雜市域環(huán)境逆錯層式深基坑要求，可以有效控制支護結(jié)構(gòu)變形，確保支護結(jié)構(gòu)安全。

關(guān)鍵詞:復雜市域;逆錯層;深基坑;鉆孔灌注樁;內(nèi)支撐

1工程概況

某擬建項目由7棟住宅樓和3棟商業(yè)樓組成，下設2層大底盤地下室。該項目場地位于某市中心，周邊環(huán)境復雜，場地北側(cè)、東側(cè)及西側(cè)紅線外均存在已建5～6層磚混結(jié)構(gòu)居民樓，場地南側(cè)紅線外為內(nèi)城河，地理位置示意見圖1。場地整平標高7．50m，地下室2層底標高為－2．50m，基坑挖深10．00m;地下室1層底標高為1．30m，基坑挖深6．20m;基坑周長約740m，基坑面積約22500m2?；有螤畈灰?guī)則，地下室2層平面與地下室1層平面不統(tǒng)一，存在錯層?；娱_挖需考慮對地下水的控制及對既有民房的保護，嚴格控制基坑開挖變形。

2場地工程地質(zhì)條件

2．1場地巖土工程地質(zhì)特征

據(jù)鉆孔揭露，場地上覆土層為第四系全新統(tǒng)人工填土、粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土夾粉土，上更新統(tǒng)粉質(zhì)黏土，下伏基巖為白堊系(K2)砂巖。開挖涉及土層描述如下:①層素填土:黃色、黃褐色、灰色、雜色，濕、很濕至飽和狀態(tài)，土質(zhì)松散～稍密狀態(tài)，分布不均勻，層厚3．20～6．00m，土的工程性能差，不能利用。②層粉土:黃色～灰色，稍密，很濕，有微層理，夾薄層黏性土，黏粒含量較高，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)較松散，干強度和韌性低，搖振反應中等，無光澤，層厚0．70～3．20m。③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土:灰色，飽和，流塑，頂部夾薄層泥炭質(zhì)土，有層理，含大量有機質(zhì)，夾薄層粉土，呈“千層餅”狀，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)松散，干強度和韌性中等，無搖振反應，稍有光澤。層厚0．70～9．40m。④層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土:灰色，飽和，流塑狀態(tài)，夾薄層泥炭質(zhì)土，有層理，含大量有機質(zhì)，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)松散，干強度中等，韌性高，無搖振反應，稍有光澤，層厚0.60～12.20m。⑤粉質(zhì)黏土夾粉土:灰色～灰褐色，可塑，局部為軟塑狀態(tài)，飽和，夾薄層粉土，粉粒含量高，有微層理，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)較松散，干強度中等，韌性中等，無搖振反應，稍有光澤，層厚1．80～8．40m。⑥粉質(zhì)黏土:灰褐色～黃褐色，可塑，飽和，見鐵錳質(zhì)氧化浸染，含少量高嶺土，土質(zhì)較均勻，結(jié)構(gòu)較致密，干強度中等，韌性中等，無搖振反應，切面稍有光澤，層厚1．80～13.00m。地下室1層坑底主要位于①素填土層，地下室2層坑底主要位于③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土層。

2．2地下水

根據(jù)地下水的賦存、埋藏條件，本場地的地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙水?？紫稘撍饕x存于①層素填土、②層粉土、③層和④層淤泥質(zhì)土中，含水介質(zhì)為黏性土和粉土，其滲透性上存在較大差異。含水層厚度較大，對工程施工影響很大;基巖裂隙水，賦存于下伏基巖的風化裂隙和節(jié)理裂隙中，但其透水性、富水性差，水量較貧乏，對工程影響小?；又ёo設計按地表下1．0m考慮地下水位埋深。

2．3相關(guān)巖土參數(shù)

根據(jù)勘察報告，基坑支護設計相關(guān)土層計算參數(shù)見表1。

3基坑支護方案設計

3．1本基坑工程特點

1)場地周邊環(huán)境復雜。場地三面為已建5～6層居民樓，一面為內(nèi)城河，若基坑開挖導致周邊較大變形，危及居民樓安全;若地下水未控制合理，內(nèi)城河中水將滲進基坑內(nèi)，坑外水位下降較大，引起周邊沉降，危機居民樓安全。2)地下室形狀不規(guī)則，施工用地緊張，導致基坑開挖邊線不規(guī)則，需考慮支護結(jié)構(gòu)的適用性，同時支護結(jié)構(gòu)存在陽角，需對陽角進行有效處理。3)地下室2層平面與地下室1層平面不統(tǒng)一，存在錯層，需考慮地下1、2層相對高差支護形式;若采取支撐結(jié)構(gòu)體系，需明確支撐換撐與地下室底板施工順序。

3．2支護方案選型原則

1)根據(jù)本工程的實際情況和周圍環(huán)境條件，在充分分析、研究擬建場地周圍工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合本工程的具體特點和類似工程經(jīng)驗，按照現(xiàn)行有效規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定及標準的有關(guān)條文要求，精心設計，力求科學、經(jīng)濟、合理。2)保證圍護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全。3)在保證安全的前提下，重點突出圍護結(jié)構(gòu)快(縮短工期)、省(節(jié)約造價)、易(方便施工)的特點，在安全、工程造價和工期之間達到一個最優(yōu)的平衡點。

3．3支護方案選型

1)方案1:水泥攪拌樁擋土墻。水泥攪拌樁擋土墻是重力式圍護墻，采用深層攪拌機就地將土和輸入的水泥漿強行攪拌，形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。該方法便于機械化快速挖土;具有擋土、止水地雙重功能;一般情況下較經(jīng)濟，施工中無振動、噪音小、污染少、擠土輕微。因本基坑挖深較大，采用水泥攪拌樁擋土墻墻寬較大，基坑邊線距建筑物距離較近，且考慮到基坑周邊施工道路占用空間，因此，不建議選用水泥攪拌樁擋土墻作為本基坑的圍護結(jié)構(gòu)。2)方案2:型鋼水泥攪拌樁(SMW工法)加支撐。型鋼水泥土攪拌墻即在水泥土攪拌樁中內(nèi)插H型鋼，構(gòu)成復合的擋土止水圍護體。該工法具有對周圍環(huán)境影響小，防滲性能好，環(huán)保節(jié)能，適應土層范圍廣，工期短以及投資省等優(yōu)點?？紤]到基坑的周邊環(huán)境和基坑挖深，型鋼水泥攪拌樁擋土墻法支護結(jié)構(gòu)位移一般較大，并且需考慮打拔振動對周邊居民樓的影響，因此，不建議選用SMW工法作為本基坑的圍護結(jié)構(gòu)。3)方案3:鉆孔灌注樁加支撐。灌注樁是指在工程現(xiàn)場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。鉆孔灌注樁施工時無振動、無噪音等環(huán)境公害，無擠土現(xiàn)象，對周圍環(huán)境影響小;墻身強度高，剛度大，支護穩(wěn)定性好，變形小，該法適用于各種地層的深基坑施工。該方法有如下優(yōu)點:①工藝成熟，樁徑可靈活調(diào)整;②剛度較大，變形較小，受力可靠;③施工期間對周邊環(huán)境影響較小;④施工工藝比較成熟，施工速度較快，施工質(zhì)量較易保證。因場地環(huán)境條件復雜，基坑北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)臨現(xiàn)有小區(qū)居民樓，需考慮支護結(jié)構(gòu)對地下管線的影響;場地空間小，位移變形范圍小，因此，建議選用鉆孔灌注樁作為本基坑的圍護結(jié)構(gòu)。綜上所述，本次設計確定主要采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐形式。

3．4支護設計方案

通過理正深基坑設計軟件計算，最終確定采用如下支護形式。基坑東側(cè)、西側(cè)及北側(cè)按2層地下室挖深10．00m設計，頂部0．5m放坡，坡面掛網(wǎng)噴漿處理;底部采用鉆孔灌注樁+兩道混凝土支撐支護+坑內(nèi)暗墩加固?；幽蟼?cè)按1層地下室挖深6．20m設計，頂部0．5m放坡，坡面掛網(wǎng)噴漿處理;底部采用鉆孔灌注樁+兩道混凝土支撐支護+坑內(nèi)暗墩加固。為使第二道支撐傳力至鉆孔灌注樁，此處第二道支撐需位于地下1層底板頂上適宜位置，待地下1層底板澆筑完成且達到強度要求后方可拆除第二道支撐。地下1層與地下2層相對挖深支護形式采用雙軸深攪樁重力式擋墻支護形式。止水措施:本次基坑設計采用三軸深攪樁止水，止水帷幕進行④層土不小于1m，形成封閉止水。降排水措施:坑內(nèi)采用管井疏干降水，坑邊設置明溝+集水井進行排水，坑中坑輔以封閉輕型井點降水。支護結(jié)構(gòu)平面布置及典型剖面分別如圖2～3所示。

4結(jié)論

1)復雜市域環(huán)境下，支護方案選型受到一定限制，采用排樁+內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)形式可以有效控制支護結(jié)構(gòu)變形，確保支護結(jié)構(gòu)安全，減小基坑開挖對周邊環(huán)境的影響。2)基坑開挖邊線不規(guī)則，可利用內(nèi)支撐對陽角區(qū)進行加固處理，提高了支護結(jié)構(gòu)整體安全性。3)地下室存在逆錯層，且支護結(jié)構(gòu)采用支撐體系，二道撐宜布設至地下1層樁邊，采用地下1層底板對二道撐進行換撐，若采用地下2層底板對二道撐換撐，剛性角未持力至鉆孔灌注樁上，存在安全隱患。

參考文獻:

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［4］劉國彬，王衛(wèi)東．基坑工程手冊［M］．2版．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009．

作者：湯文崗 袁梓瑞 王浩 單位：江蘇省巖土工程勘察設計研究院