萬(wàn) 明 （合肥鈺豐建筑工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 232001）

1 工程概況

某工程為一幢23層辦公樓，設(shè)2層地下室（北部一跨為一層地下室），需做基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。該基坑工程開挖深度，從自然地坪算起為9.18m，基坑?xùn)|西長(zhǎng)約74.3m，南北寬約55.2m。基坑北側(cè)和西側(cè)各有1幢1層的鋼結(jié)構(gòu)廠房，離基坑邊距離約2～6m；南側(cè)為空地，可作施工區(qū)和生活區(qū)；東側(cè)為一條市政道路，距離基坑邊約4.5m。

2 工程地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地地形平坦，屬江淮丘陵地貌單元。地層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分布連續(xù)性較好，但層位變化較大。根據(jù)業(yè)主提供的勘察報(bào)告，開挖深度范圍內(nèi)地層主要由雜填土和粘土組成，各項(xiàng)相關(guān)巖土指標(biāo)見(jiàn)表1。

擬建場(chǎng)地在雜填土層中賦存有上層滯水型地下水，地下水補(bǔ)給主要來(lái)源于大氣降水及地表水滲入，其水位在不同季節(jié)變化幅度約為2m。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 工程特點(diǎn)

①基坑北側(cè)和西側(cè)均有一座廠房，距離基坑邊界很近，開挖期間要保證不影響其正常生產(chǎn)；

②主樓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用人工挖孔樁，基坑暴露時(shí)間較長(zhǎng)，要求支護(hù)結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性較高；

③基坑開挖面積不大，但開挖深度較深，屬深基坑范疇，業(yè)主對(duì)工程造價(jià)和工期要求均較高；

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表 表1

④南側(cè)雖有一塊空地，但面積不大，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮施工場(chǎng)地的大小。

3.2 設(shè)計(jì)原則

鑒于本工程的復(fù)雜性與特殊性，專家一致認(rèn)為：按一級(jí)基坑進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。在本工程中，我們運(yùn)用系統(tǒng)工程的觀念，采用定性類比、定量計(jì)算及綜合集成的科學(xué)方法，從系統(tǒng)整體出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)總體最優(yōu)化的原則，綜合考慮設(shè)計(jì)、施工、工期、造價(jià)、氣候等諸因素，采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法及信息化施工法，以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)、降低造價(jià)和縮短工期的目的。

3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)水文條件、周邊環(huán)境以及專家意見(jiàn)，最終確定以樁錨支護(hù)體系作為整體支護(hù)方案。本支護(hù)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于基坑的北側(cè)和西側(cè)，下面對(duì)北側(cè)和西側(cè)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)作以下闡述。

3.3.1 北側(cè)

圖1 基坑北側(cè)支護(hù)剖面圖

基坑北側(cè)廠房基礎(chǔ)埋深2.5m，距離坑邊較近為2.3m，坑邊到基礎(chǔ)外邊之間的土層采用壓密注漿加固土層3.5m深度。基坑最北側(cè)有一大約8m跨為一層地下室，為純地下室部分。綜合考慮造價(jià)和支護(hù)安全性，保留這一跨土層不進(jìn)行開挖，可以降低支護(hù)深度，節(jié)約成本。如圖1所示，采用直徑為800mm的鉆孔灌注樁進(jìn)行懸臂支護(hù)，錨固深度7m，坑底以下錨固深度3.3m，達(dá)到支護(hù)結(jié)構(gòu)安全性的目標(biāo)。保留的土層以放坡系數(shù)為0.6進(jìn)行放坡，坡面加設(shè)土釘鋼筋網(wǎng)片，等主體結(jié)構(gòu)擋土墻澆筑穩(wěn)固完畢后，放坡處用級(jí)配砂石進(jìn)行回填。

3.3.2 西側(cè)

基坑西側(cè)廠房距離坑邊約6.5m，埋深約2.5m。離坑邊1.5m處有排雨水管道經(jīng)過(guò)，且設(shè)置了3個(gè)管道檢查井，如圖2所示。為了保證管道的安全性，將直徑為800mm的鉆孔灌注樁樁頂坐標(biāo)設(shè)計(jì)為-2.000m位置。樁長(zhǎng)13m，設(shè)計(jì)錨固深度為5.5m，若在坑底遇到中風(fēng)化巖層，在保證錨固深度2.5m的基礎(chǔ)上入中風(fēng)化巖1m。由于支護(hù)樁懸臂較長(zhǎng)，樁體采用2道長(zhǎng)度為15m的錨索進(jìn)行錨固，以保證支護(hù)樁的穩(wěn)定性。

圖2 基坑西側(cè)支護(hù)剖面圖

3.3.3 北側(cè)和西側(cè)理正軟件分析

用理正深基坑設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行基坑北側(cè)和西側(cè)的支護(hù)剖面進(jìn)行校核，布置施工超載20kN/m2和廠房荷載30kN/m2，分3次進(jìn)行基坑開挖，分析得出各工況下支護(hù)剖面位移和受力曲線圖，如圖3～圖5所示。

從圖3～圖5中可以看出，在基坑開挖過(guò)程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)位移最大約為7mm,滿足規(guī)范要求；根據(jù)圖中的最大彎矩和剪力，可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)冠梁和支護(hù)樁配筋，以完善基坑支護(hù)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。

由于北側(cè)和西側(cè)均有原有建筑廠房，基坑開挖過(guò)程中對(duì)地面沉降要求較高，從圖6可以得出，拋物線法計(jì)算出的最大沉降量?jī)H為5mm，滿足規(guī)范要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

基坑工程是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，涉及強(qiáng)度與變形、土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用、時(shí)空效應(yīng)、施工工藝等諸多綜合性的巖土工程問(wèn)題。在進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮地層信息、周邊環(huán)境以及基坑本身特點(diǎn)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)。在本工程中，北側(cè)留一層地下室部分土體不進(jìn)行開挖，降低支護(hù)深度，節(jié)約了造價(jià)；關(guān)于西側(cè)和北側(cè)的支護(hù)設(shè)計(jì)，最終的地面沉降僅有5mm，保護(hù)了地面建筑物的安全。

圖3 開挖3.90m支護(hù)結(jié)構(gòu)位移與受力曲線圖

圖4 開挖6.70m支護(hù)結(jié)構(gòu)位移與受力曲線圖

圖5 開挖9.18m支護(hù)結(jié)構(gòu)位移與受力曲線圖

圖6 地面沉降圖

[1]JGJ120-2012,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.

[2]程良奎,范景倫,韓軍,等.巖土錨固[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.

[3]董明鋼,楊峰.我國(guó)深基坑工程的現(xiàn)狀和亟待解決的問(wèn)題[J].建筑技術(shù),2004(5).