某城區(qū)建筑物三級基坑支護設(shè)計

陳曉

(上海中星志成建筑設(shè)計有限公司，上海200092)

由于城市建設(shè)用地的局限性，周邊環(huán)境的嚴峻性以及深基坑在開挖過程中所涉及場地地質(zhì)條件的復(fù)雜性和不確定性，城區(qū)建筑物基坑工程仍然是一項極具挑戰(zhàn)性、高風(fēng)險性、高難度的巖土工程技術(shù)熱點課題。本文以某城區(qū)建筑物三級基坑支護工程為例，詳細闡述該基坑支護設(shè)計情況，以供同類工程設(shè)計參考。

1 工程概況

某城區(qū)建筑物基坑?xùn)|面為錦馨苑，西側(cè)為錦江汽車服務(wù)有限公司，北鄰錦江汽車服務(wù)有限公司停車場，南面為吳中路，吳中路為本工程基坑圍護施工期間主要的進出市政道路，東側(cè)錦馨苑小區(qū)14層小高層住宅樓是基坑圍護中周邊環(huán)境相對比較復(fù)雜的部位，其它部位環(huán)境相對比較寬松，圍護施工期間主要控制鄰近吳中路及東側(cè)錦馨苑小區(qū)14層小高層住宅樓部位的基坑穩(wěn)定及變形。該基坑總面積約4 855 m2，圍護總長度約281 m，呈梯形，基地范圍內(nèi)場地比較平整，±0.000=5.100 m，自然地面絕對標高一般約3.6 m，地下室基礎(chǔ)面標高－6.300 m，板厚1.0 m，基坑坑底標高為－7.500 m，開挖深度為6.0 m，局部靠近基坑邊上的集水井落深1.5 m，其對應(yīng)的落深區(qū)基坑開挖深度為7.5 m，基坑南側(cè)靠近基坑邊上的電梯井落深1.7 m，其對應(yīng)的基坑開挖深度分別為7.7 m，基坑中部的電梯井落深1.6 m，集水井落深3.1 m，其對應(yīng)的基坑開挖深度分別為7.60 m、9.10 m，基坑內(nèi)的深坑距坑邊距離均超過8 m。基坑地質(zhì)情況見表1。

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2 圍護體系設(shè)計

考慮到基坑場地內(nèi)第③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土砂性較重，易產(chǎn)生流砂、管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象;第④層灰色淤泥質(zhì)粘土物理力學(xué)性能較差，開挖后易發(fā)生蠕變變形，處于基坑開挖范圍內(nèi)及坑底以下位置，厚度較大，是基坑圍護和開挖階段需要重點考慮的軟弱土層;基坑面積較大，地下室施工周期較長，如開挖流程控制不好，開挖后易發(fā)生蠕變變形。

坑形狀為梯形，近似長方形，需要可靠的支撐控制基坑的變形等特點以及SMW工法具有防滲性能好、結(jié)構(gòu)強度可靠、對周邊環(huán)境影響小、施工周期短、污染少、且H型鋼可以回收，成本相對較低等優(yōu)點?；涌拷鼌侵新芳板\馨苑側(cè)采用φ850SMW工法圍護，水泥攪拌樁采用φ850@600SMW三軸水泥攪拌機成樁，套接一孔法施工，形成水泥土攪拌墻，確保防滲可靠性。水泥攪拌樁水泥摻量20%，在水泥攪拌樁成樁完成30 min內(nèi)插入H700×300×13×24型鋼，采用插一跳一的布置形式，即型鋼間距為1200 mm，型鋼插入坑底以下8.4 m。為確保H型鋼的有效插入，水泥攪拌樁較型鋼底落深0.5 m，有效樁長13.8 m。在考慮一道支撐的情況下，圍護樁插入坑底以下深度約為基坑挖深的1.4倍。

基坑西側(cè)及北側(cè)區(qū)域采用φ850@600SMW工法圍護，H700×300×13×24型鋼采用插一跳一的布置形式，即型鋼間距為1200mm，型鋼插入坑底以下7.8m，為確保H型鋼的有效插入，水泥攪拌樁較型鋼底落深0.5 m，有效樁長13.2 m，在考慮一道支撐的情況下，圍護樁插入坑底以下深度約為基坑挖深的1.3倍。

集水井靠邊區(qū)域型鋼間距為900 mm。所有坑底落深區(qū)周邊均采用雙軸水泥攪拌樁進行加固，同時采用水泥攪拌樁進行封底。為保護周邊環(huán)境及控制變形，坑內(nèi)間隔一定距離設(shè)置雙軸水泥攪拌樁暗墩。

混凝土圍檁截面1200 mm×800 mm，混凝土設(shè)計強度C30，支撐采用φ609×16鋼管支撐控制圍護樁的變形;支撐立柱采用兩根φ850SMW工法攪拌樁作為立柱承載樁，坑底以上采用H400×400型鋼作為鋼立柱，攪拌樁插入坑底以下不少于15 m，定長12m型鋼作為鋼立柱，型鋼立柱在穿越底板的范圍內(nèi)需設(shè)置止水片;混凝土支撐立柱采用4 L140×14型鋼格構(gòu)立柱，截面為440mm×440mm，其下設(shè)置立柱樁，立柱樁為φ750鉆孔灌注樁，型鋼格構(gòu)立柱在穿越底板的范圍內(nèi)需設(shè)置止水片。

3 圍護樁計算

圍護樁計算是對圍護體的變形、內(nèi)力和各項穩(wěn)定性進行驗算，保證圍護體的安全。基坑圍護體的計算采用規(guī)范推薦的豎向彈性地基梁法，圍護樁變形、內(nèi)力計算和各項穩(wěn)定性驗算均采用水土分算原則。計算工況為:(1)施工坑內(nèi)外圍護樁、加固樁及立柱樁;(2)開槽施工混凝土圍檁及鋼支撐;(3)待混凝土圍檁達到設(shè)計強度并在施加鋼支撐預(yù)應(yīng)力后，分層開挖至坑底;(4)澆筑快硬混凝土墊層;(5)待墊層達到設(shè)計強度的80%以后，進行電梯井、集水井等局部落深區(qū)的開挖;(6)澆筑混凝土底板及傳力帶;(7)待底板及傳力帶達到設(shè)計強度的80%后，結(jié)合監(jiān)測情況拆除支撐。計算模型見圖1～圖4，計算結(jié)果見表2。

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圖1 圍護結(jié)構(gòu)計算

4 結(jié)論

考慮某城區(qū)建筑物基坑工程開挖面積大，地質(zhì)條件較差，周圍環(huán)境保護要求高等特點，該基坑支護設(shè)計采用了SMW工法圍護體系;施工中基坑施工管線垂直、水平位移，建筑物沉降，圍護墻體測斜，圍護頂垂直、水平位移，立柱垂直位移，坑外水位，坑外地表土體位移，支撐軸力等監(jiān)測結(jié)果及竣工后跟蹤觀測結(jié)果表明，該基坑支護設(shè)計是合理的，可供同類工程設(shè)計參考。

圖2 整體穩(wěn)定性計算

圖3 基底抗隆起驗算

圖4 抗管涌驗算

［1］夏明耀，曾進倫．地下工程設(shè)計施工手冊［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999

［2］劉建航，侯學(xué)淵．基坑工程手冊［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997

［3］楊國祥．大型超深基坑工程信息化施工研究－上海外環(huán)隧道的浦西基坑工程［J］．巖土工程學(xué)報，2003，25(4):483－487