基坑支護工程方案淺析

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摘要：文中以昆明市某基坑支護工程方案為案例，首先介紹了研究區(qū)的地質概況，依次從設計標準、降排水方案、錨索試驗方案進行了詳細闡述。認為開挖過程中，應對施工過程中出現(xiàn)的異常情況及時整改，并合理調整施工組織設計和土方開挖方案。施工單位在進行施工組織設計時，需對支護結構施工方法、質量控制要求及土方開挖方案進行仔細研究，預先做好搶險預案并提前準備好搶險物資，確?；禹樌┕?。

關鍵詞：基坑支護；昆明市；設計標準；降排水方案；錨索試驗

0引言

隨著我國城市化發(fā)展進程的加快,城市居民數(shù)量持續(xù)增加,高層建筑工程項目施工規(guī)模與施工數(shù)量與日俱增,深基坑支護技術逐步被應用至項目施工環(huán)節(jié)中［1］。在大型水利工程中,需要開挖深基坑以提高基礎承載力,進而保障壩體穩(wěn)定。由于地質條件復雜、開挖深度較大,為保證現(xiàn)場作業(yè)安全和基坑施工質量,必須精確分析支護結構的受力特點［2］。深基坑支護工程是一項綜合性較強的系統(tǒng)工程,支護工程方案的選擇要考慮到各個方面,因此需從技術、安全、施工、環(huán)境等方面綜合考慮確定深基坑的支護形式,以便更好地保障深基坑支護工程的安全性［3］。譚道金和錢慧以實際工程為例,基于工程地質及水文地質條件提出了具體的基坑支護方案,并闡述了具體的設計方案內容［4］。張信貴等對整個支護系統(tǒng)劃分了相應的研究層次,從系統(tǒng)優(yōu)化的理論出發(fā),編制了深基坑支護系統(tǒng)優(yōu)化分析程序，并對工程實例進行了分析,驗證了計算機模擬系統(tǒng)的穩(wěn)定性和正確性［5］。

1地質概況

研究區(qū)處于昆明湖積盆地中部地帶，屬湖積平原地貌。在場地東側有1棟14.2m×6.9m的兩層建筑物，南側有43.5m×9.0m的一層車庫。地下無管線通過，場地地面高程介于1888.96~1889.54m之間，相對高差約0.58m。場地內部平整，交通便利。擬建項目情況如表1所示，地下室規(guī)模：面積約1949m2，周長約178m?；颖眰龋罕眰葹槎陧椖块_發(fā)用地，現(xiàn)為停車場，北側緊鄰人民西路。本項目基坑邊線距人民西路人行道約為75.0m，人行道下布有地下管線（路燈電線、自來水管、雨水管、污水管、通信管線等），埋深約0.44~1.7m?；訓|側：基坑邊線距春城花園酒店建筑群3.0~8.0m，有1棟14.2m×6.9m的兩層建筑物。春城花園酒店10F建筑基礎型式為筏板基礎，兩棟3F建筑均為淺基礎，7F建筑基礎型式為樁基礎，樁型為振動沉管樁，樁長20m。東面房屋均為建設方自有建筑?；幽蟼龋涸趫龅貎扔?3.5m×9.0m的一層車庫，基坑邊線距春苑小區(qū)春風里的住宅樓約5.5~10.0m，該小區(qū)的住宅樓層高為6F，基礎型式部分為筏板基礎，部分為獨立柱基?；游鱾龋夯舆吘€距西苑東組團住宅小區(qū)建筑群約3.0~7.0m。該小區(qū)建筑物層高為7F，基礎型式為樁基礎，樁型為振動沉管樁，樁長20m。場地地層結構屬多層型，場地地表為人類近期活動形成的地層，其下為第四系沖洪積、沖湖積相地層。根據(jù)上述原則，場地內地基各巖土層的巖性特征自上而下按地質單元層代號可分述如下。①1雜填土（Qml）：褐灰、褐黃色，填料極不均勻，主要為碎石、磚塊、生活垃圾及建筑垃圾，少量黏性土充填。碎石、磚塊含量約占40%~60%，塊徑為5~20cm，局部地段為塊石?；靥顣r間約8~10年，未經分層壓實，結構松散，稍濕。層厚0.30~1.80m，平均厚度0.9m，整個場地均有分布。①2素填土（Qml）：褐灰、褐黃、褐紅色等，由黏性土混少量碎石及植物殘體組成，回填時間約8~10年，結構松散，稍濕，欠固結。層頂埋深0.30~1.80m，層厚0.30~2.00m，平均厚度1.10m，整個場地均有揭露。②黏土：褐紅、褐灰夾黃色，以硬塑狀態(tài)為主，局部可塑，稍濕。切面光滑，干強度及韌性中等。層頂埋深1.00~2.70m，層厚2.40~4.60m，平均厚度3.33m，整個場地均有揭露。③黏土：灰、蘭灰色，局部地段相變?yōu)榉圪|黏土，夾薄層粉砂，含少量礫石，可塑~硬塑狀態(tài)，稍濕。切面光滑，干強度及韌性中等。層頂埋深7.40~20.90m，層厚0.30~7.80m，平均厚度2.83m。整個場地均有揭露。③1黏土：褐灰、灰、深灰、灰夾黑色，軟塑~可塑狀態(tài)，局部含少量腐殖物殘體或有機質，高壓縮性，濕。呈薄層狀或透鏡狀夾于③層黏土或③2層粉砂中。層頂埋深4.20~18.80m,層厚0.60~3.80m，平均厚度1.81m。整個場地均有揭露。③2粉砂：褐灰、蘭灰色，局部地段夾薄層粉土，含少量圓礫、腐植物殘體及少量膠結塊，石英—長石質，局部相變?yōu)榈[砂，結構松散，局部稍密，飽和。該層曲率系數(shù)Cc=0.84~15.01，平均4.67；不均勻系數(shù)Cu=4.25~112.00，平均36.44，為級配不良的粉砂。層頂埋深6.20~19.00m，層厚0.30~1.90m，平均厚度1.00m，僅在ZK2、3控制地段未揭露。④粉土：灰、深灰色，局部地段相變?yōu)榉凵?，結構中密~密實，中壓縮性，無光澤反應，搖振反應中等，很濕。層頂埋深20.00~29.30m,層厚0.20~8.70m，平均厚度3.22m。該層在整個場地均有分布。④1黏土：灰、蘭灰、深灰色，可塑~硬塑狀態(tài)，濕。土質不均勻，含少量腐殖質。切面光滑，干強度及韌性中等。層頂埋深20.80~31.30m,層厚0.60~3.90m，平均厚度1.64m。該層在場地大部分地段有分布。⑤粉砂：灰、蘭灰色，含少量圓礫、腐植物殘體及膠結塊。石英—長石質，結構中密，飽和。該層曲率系數(shù)Cc=2.79~8.43，平均4.31；不均勻系數(shù)Cu=11.80~121.00，平均35.36，級配不良。層頂埋深28.50~46.00m,層厚0.50~5.70m，平均厚度2.35m。該層在ZK1~16控制地段有揭露。⑤1黏土：灰、蘭灰、深灰色，硬塑狀態(tài)為主，局部可塑狀態(tài)，稍濕。土質不均勻，局部含少量腐殖質。切面光滑，干強度及韌性中等。層頂埋深31.90~44.60m,層厚0.50~5.10m，平均厚度1.76m。在ZK1~8、10~16控制地段有揭露。⑤2泥炭質土：黑、灰黑色，局部地段夾薄層有機質土。可~硬塑狀態(tài)，濕。有機質含量6.70~35.60%，平均為14.49%。層頂埋深33.20~46.90m,層厚0.50~2.20m，平均厚度1.10m。在ZK1~8、10~12、14、16控制地段揭露。⑥1黏土：褐灰、蘭灰色，硬塑狀態(tài)，稍濕。切面光滑、稍有光澤、干強度及韌性高。層頂埋深44.30~66.80m，揭露厚度0.60~8.50m，平均揭露厚度2.56m，該層在ZK6~8、10~12控制地段有揭露。⑥2粉砂：灰、蘭灰色，局部夾膠結塊，石英--長石質，均粒結構，結構中密~密實,飽和。該層曲率系數(shù)Cc=1.63~12.03，平均3.53；不均勻系數(shù)Cu=6.50~133.00，平均34.93，級配不良。層頂埋深46.00~62.40m,層厚0.70~4.90m，平均厚度2.76m。該層在ZK6~8、10~12控制地段有揭露。水文地質條件如下：上層滯水：該層地下水以靜儲量為主，連通性較好，主要賦存于①層填土中。其含水量不大，無統(tǒng)一水位和明顯流向。其水位靠大氣降水及居民生產生活用水入滲補給，旱季時以蒸發(fā)為主，雨季時以滲流補給為主，對場地工程建設有一定影響?？紫缎蜐撍涸搶拥叵滤饕x存于③2層粉砂、④層粉土、⑤層粉砂、⑥2層粉砂中，根據(jù)鉆探揭露地層情況顯示，場地內孔隙水含水層其相互之間一般存在隔水層，含水層主要以連續(xù)分布、局部薄層狀存在，故深部孔隙型地下水具有一定的承壓性，承壓水頭高度相對較小。場地地層結構勘察結果表明，場地表部人工填土層中的上層滯水，其含水量不大，該層主要接受大氣降水和生活用水等地表水的補給。③2層粉砂呈薄層狀分布于③層黏土中，層位不連續(xù)，隔水層在部分地段缺失，使得④層粉土、⑤層粉砂直接連接，互為補給關系。場地表部含水層中地下水以滲流形式向下補給相鄰含水層。⑥2層粉砂分布于場地深部，與⑥1層黏土呈互層狀產出，深部黏性土隔水層被鉆孔揭穿，使得深部含水層與淺部含水層之間聯(lián)通性增強，深部含水層以越流形式向上補給相鄰含水層。地基土滲透性如表2所示：該場地內①1素填土、②黏土、③黏土、③1黏土、④1黏土、⑤1黏土、⑥1黏土屬微透水層；③2粉砂、④粉土、⑤粉砂、⑥2粉砂屬于中等透水層。擬建-1F地下室底板底標高預估為1880.55m，設計降水至地下室底板下1.00m，ZK23孔口標高為1889.18m，地下水位高程為1888.18m，預計開挖深度為-8.63m，設計降深為8.63m，取基坑面積2072.83m2來估算基坑涌水量，按潛水完整井公式估算基坑涌水量為588.27m3/d。

2設計標準

由于基坑深度較深，周邊環(huán)境條件較為復雜，支護難度較大，同時根據(jù)《關于基坑工程中限制使用錨桿（索）的通知》（昆建通[2011]363號）要求，北面1-1剖面為建設方二期用地，暫為待建空地，有足夠的放坡空間，擬采用放坡+鋼管土釘?shù)闹ёo形式；東北角2-2剖面為建設方自有建筑，可施工錨索。為減少東西向的對撐數(shù)量，方便出土，東北側采用樁+錨索支護體系；其余剖面紅線外為小區(qū)住宅，3~7層距離紅線較近，對沉降敏感，若采用常用的樁錨支護體系，協(xié)調難度很大，為保證基坑的安全，這三面擬采用樁+撐支護體系?；娱_挖后發(fā)現(xiàn)，坑壁透水土層主要有粉砂，但厚度比較薄，坑壁大部分為不透水的黏土層，擬采用直徑500mm的單軸深層攪拌止水樁。同時，為防止地表水入坑，在坑頂設置截水溝。在基坑開挖過程中，坑內采用隨挖隨降（挖坑集水、排水、抽水）的降水措施，基坑見底后，沿基坑周邊布置一定數(shù)量的集水井與排水盲溝。綜合考慮基坑周邊的環(huán)境和地質條件的復雜程度、基坑深度等因素，支護失效、土體多大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結構施工安全的影響嚴重的地段，基坑支護結構安全等級定為一級（三級）。

3降排水方案

環(huán)基坑壁頂施設300mm×300mm磚砌排水溝（空間不足處改為Φ300PVC管）?；娱_挖至基底后，沿基坑壁面挖設300mm×300mm排水盲溝，回填級配碎石形成盲溝。沿基坑底設集水井進行集水，集水井直徑為1000mm，深度為各剖面基坑底以下2m，采用人工挖孔樁施工工藝進行。集水井位置可根據(jù)施工情況適調，如基坑底部水量較大，應在基坑中部適當增設集水井、溝。沿基坑四周布設11口水位觀測井（兼作回灌井），回灌井直徑采用人工挖孔時為1000mm（采用長螺旋施工時為500mm），深度均為10m。在基坑東北側布設1座三級沉淀池，基坑降排水水體通過三級沉淀池沉淀后，方可排入城市污水管網(wǎng)。設置明溝、盲溝、回灌井、集水井的目的是，在保證基坑及基坑周邊建構筑物安全的前提下，保持坑內干燥，施工時須充分予以重視。對坑底匯水、基坑周邊地表水及降水井抽出的地下水，采用明溝排水；對坑底滲出的地下水，采用盲溝排水。磚砌排水溝（或Φ300PVC管）、三級沉淀池中泥沙須按時清理，以保證排水效果。集水井、回灌井、三級沉淀池數(shù)量、位置可根據(jù)現(xiàn)場實際情況做相應調整?？觾冉邓畷r，須加強對基坑周邊觀測井、建構筑物的監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)異常，須立即停止降水，馬上回灌并分析造成異常的原因，有針對性地進行處理。基坑底位置局部地段處于粉土、粉砂層，在進行坑底抽排水時，施工單位須做好反濾措施。

4錨索試驗方案

錨索試驗采用分級循環(huán)加、卸荷法，并應符合下列規(guī)定：每級荷載施加或卸除完畢后，應立即測讀變形量。在每次加、卸載時間內，錨頭位移檢測不少于3次，當錨頭位移不大于0.1mm時，可施加下一級荷載，否則需延長觀測時間，直至2h錨頭位移增量小于1.0mm時，方可施加下一級荷載，同時分別記錄每級荷載對應錨索的伸長量，繪制荷載—位移（Q-S）曲線。加、卸荷等級、測讀間隔時間宜按表3執(zhí)行。

5結語

本文以昆明市某基坑支護工程方案為例，介紹了研究區(qū)地質概況、設計標準、降排水方案、錨索試驗方案。在基坑開挖過程中，應對施工中出現(xiàn)的異常情況及時整改并合理調整施工組織設計和土方開挖方案。施工單位在進行施工組織設計時，需對支護結構施工方法、質量控制要求及土方開挖方案進行仔細研究，做好搶險預案和搶險物資的準備，確保基坑施工順利。

參考文獻

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［4］譚道金，錢慧.巖土工程深基坑支護的設計方案［J］.江西建材，2021（8）：70，72.

［5］張信貴，吳恒，易念平，等.深基坑支護工程方案推理機制與優(yōu)化設計［J］.巖石力學與工程學報，2004（5）：871-876.

作者:曹加喬 許招華 孫浩 單位:云南省有色地質局龍巖市永定區(qū)水利局 云南省有色地質局勘測設計院