地下室軟土深基坑支護控制范文

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摘要：軟土普遍具有含水量高，力學性質差，地基承載力低等特點，在軟土地基中開挖深基坑、樁基施工至土方回填等各工況下均會產生明顯變形，故在周邊環境復雜的情況下變形控制設計和開挖過程中對基坑實時監測顯得尤為重要。本文介紹了杭州市某四層地下室軟土深基坑支護設計、施工、監測等情況，分析了若干變形控制措施及棧橋的應用，結果表明，在支撐上設置棧橋較好地處理了施工場地布置及土方開挖、運輸等問題，同時該基坑支護方案取得了較好的變形控制效果，對該地區類似工程有一定參考意義。

關鍵詞：變形控制；深基坑；深厚軟土地基；棧橋

基坑工程具有臨時性、區域性、時空效應和環境效應等特點，是與眾多因素相關的綜合性巖土工程課題，如場地勘察、基坑設計、施工、監測、現場管理、相鄰場地施工的相互影響等。由于基坑工程具有很強的個性及區域性，給設計及施工都帶來了較大難題，不同支護工程的特點及設計側重點均不同，需要因地制宜考慮。隨著城市建設發展，基坑工程開挖深度和面積不斷增加，規模越來越大，周邊環境越來越復雜，這些都對基坑變形提出了更高控制要求，在這種情況下，基坑工程的安全可靠與否常常取決于變形控制。目前基坑開挖的主要變形控制措施主要有土體加固、降水降壓、土方開挖分區、圍護體系剛度、支撐體系剛度及平面布置、拆撐流程、施工進度控制等，但缺乏系統的理論研究。現有研究成果大多是通過數值模擬、神經網絡等方法計算、預測基坑變形，或通過現場監測數據分析基坑變形機理，而結合變形控制措施進行研究的則相對較少。本文通過杭州市拱墅區一個典型軟土深基坑支護工程實例，分析了基坑開挖全過程的變形控制設計思路和施工措施，監測結果顯示，各項措施取得了較好的變形控制效果，可為該地區類似工程的設計、優化及變形控制提供借鑒。

1工程概況

某深基坑項目位于杭州市城北地區橋西板塊，設四層大底盤地下室，基坑開挖面積約17000m2，開挖深度約17m，局部電梯井位置開挖深度達18.7m。基坑開挖影響范圍內土質情況復雜，地表以下約2~3m厚硬殼層，硬殼層以下為約11~14m厚的淤泥質粘土層，淤泥質粘土層以下為粘性土，其中③層和⑤層淤泥質土呈流塑狀，全場分布。基坑周邊環境復雜，場地東側為已建2層磚木結構建筑物（淺基礎）；南側為游步道及河道；西側為市政道路，道路下市政管線密布；場地北側為已建博物館、展示區及園區道路，道路下管線密布。

2基坑支護設計思路

本工程基坑支護設計需考慮如下因素：基坑開挖面積較大，開挖深度深，故工程施工工期長，基坑暴露時間久；基坑周邊環境復雜，東側和北側為已建建筑物，南側為游步道及河道，西側為已建市政道路，施工階段對變形控制要求高；基坑邊線距離用地紅線較近，且用地紅線外側均為市政道路或需保護建筑物，現場施工場地布置、土方開挖、運輸等較困難；基坑形狀不規則，陽角多，對基坑變形控制不利；基坑開挖影響范圍內場地土質條件較差，以淤泥質粘土為主，該層土厚度大，含水量高，土力學性質差。

針對上述情況采用圍護體系及變形控制措施如下：

（1）豎向圍護體：本工程基坑豎向圍護體可選擇大直徑鉆孔樁或者地下連續墻，經對兩個方案在技術上、經濟上、工期上進行對比，Φ1100@1350或者Φ1200@1450的大直徑鉆孔樁與900厚地下連續墻在剛度上基本相同，但在經濟上和工期上有明顯優勢，故選擇大直徑鉆孔樁作為豎向圍護體。

（2）支撐體系：本工程豎向支撐體系原則上考慮選擇4道鋼筋混凝土內支撐，但結合本工程地質勘察報告，基坑坑底位置基本坐落于粘性土層中，該層土呈軟可塑狀，土力學性質相對較好，在坑底起到天然的弱支撐作用，故在支撐豎向體系上，選擇了3道鋼筋混凝土內支撐；支撐系統平面布置上，綜合考慮場地形狀特點，在場地東、西側設置大角撐，其余位置設置對撐，并采用邊桁架形式，將角撐及對撐連成整體，增加支撐整體性；另外根據計算結果，在支撐軸力及變形較大位置，增設板帶，增加支撐剛度。

（3）止水帷幕：考慮到在深厚軟土中，普通單軸或雙軸水泥攪拌樁的施工質量較難保證，為確保擋土止水帷幕的可靠性，本工程采用Φ850@1200的三軸水泥攪拌樁做擋土止水帷幕，三軸水泥攪拌樁樁長22.75m。

（4）棧橋設置：在場地南北向的兩組大對撐上設置一座棧橋（周長約370m，最大寬度17m），棧橋板厚300mm，施工控制荷載50kPa，該棧橋可循環聯通，并帶有回車場地，解決了施工場地布置、土方開挖、運輸等困難。

（5）拆換撐：除了在圍護樁與剪力墻之間采用板帶換撐外，考慮到本工程基坑開挖深度深，圍護換撐后，結構底板或樓板受力較大，被后澆帶劃分的各區塊底板或樓板剛度不夠，故在地下1~3層的樓板后澆帶內增設槽鋼，在底板后澆帶內增設H型鋼，增加底板、樓板的整體剛度。為減少支撐拆除時，振動對周邊環境造成影響，要求腰梁不鑿除。

（6）回填：考慮到本工程腰梁不鑿除，直接采用土方回填，回填土壓實系數較難保證，故要求采用細砂回填，確保回填質量，減少基坑后續變形。

（7）被動區加固：結合本工程地質勘察報告，基坑坑底位置基本坐落于粘性土層中，該層土土力學性質相對較好，故不考慮設置被動區加固。

3基坑監測結果分析

本工程基坑監測工期為17個月。在施工過程中共進行了深層土體水平位移（測斜孔19點，報警值為累計65mm）、樁頂位移（19點，報警值為沉降值累計15mm）、支撐軸力（每道支撐18組，共54組，報警值為累計10000/13000/15000kN）、水位（共23點）、沉降點（地面、周邊建筑物沉降，共44點，管線沉降，共20點，立柱沉降171點）等幾項監測內容。

3.1深層土體水平位移

各測斜孔土體水平位移累計變化值在41.90~59.58mm之間，均未達報警值。在施工過程中，各測斜孔變形較大處基本位于地面以下10~13m左右深度。土體最大水平位移為59.58mm，發生于CX6點地表以下12m處，在監測報警值以內，且最終趨于穩定。典型坑外深層土體水平位移－時間曲線如圖3所示。由測斜曲線圖可以看出，邊坡土體的水平位移-深度曲線形態大體呈弓形，并隨開挖深度的不斷增加，最大水平位移點的位置逐漸下移。底板澆筑完成之后，土體變形和最大位移點的深度趨于穩定。地下室施工期間，基坑上部土體變形隨著基坑暴露時間增加而增大，但最終位移量未超出控制指標，達到了預期控制變形的目標。

3.2支撐軸力

支撐軸力最大處發生在場地北側大陽角位置，即S9、S10監測點所在支撐，第一道支撐軸力最大值約6600kN；第二道支撐軸力最大值約7300kN，第三道支撐軸力最大值約7800kN，支撐軸力實測值明顯小于計算值。三道支撐中S9、S10、S11、S12點處支撐軸力監測值大于其他支撐，原因是在該處第一道支撐上設置了棧橋作為施工通道，挖機在第一道支撐上行走作業，豎向荷載較大，增加了支撐梁的撓度和軸力。三道支撐軸力呈現上小下大的特點，并相互影響，共同分擔土壓力。當施工下一道支撐時，上一道支撐軸力略微減小，隨著基坑開挖又逐漸增大，最終趨于穩定。在施工過程中基坑支撐內力變化曲線平穩正常，各支撐梁表面無裂縫發育，說明支撐梁對基坑起到了很好的保護作用。

3.3周邊建筑物、管線沉降

本工程從基坑開挖至施工至±0.00耗時17個月，該過程中，周邊建筑物沉降隨著時間推移，變形逐漸增加，基坑周邊建筑物最大沉降點位于距離基坑邊約10m處，最大沉降量約20mm，不均勻沉降差8mm，現場目測建筑結構無明顯裂縫，不影響建筑物使用。周邊市政管線最大沉降約45mm，主要位于場地西側市政道路下，該道路為本工程施工期間唯一與外界聯通的施工道路。

4總結

周邊環境復雜、開挖深度深、施工場地狹小的深厚軟土基坑，支護設計不僅要考慮基坑自身安全問題，還要滿足周邊環境變形控制要求，考慮施工場地布置。本工程周邊建筑物及市政道路對基坑變形相當敏感，且施工場地狹窄，施工場地布置難以展開，為控制基坑變形對周邊環境造成的影響及解決施工場地布置的問題，采用大直徑鉆孔樁增加圍護體剛度、在支撐上設置邊桁架和增設板帶增加支撐剛度、設置棧橋來增加整個圍護系統剛度、不拆除腰梁及細砂回填等措施控制基坑變形。實際施工情況及監測結果表明，該支護方案較好地達到了設計控制變形的要求，沒有對周邊環境造成不良影響。同時，在支撐上設置棧橋，較好地處理了施工場地布置及土方開挖、運輸等問題，對類似工程有一定參考意義。

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作者：岑仰潤；袁建標；李慧慧；張宏建 單位：杭州市勘測設計研究院