劉紅衛(wèi)，裴友安

LIU Hong-wei,PEI You-an

（中鐵工程設計院有限公司，北京 100038）

（ChinaRailwayEngineeringDesignInstituteCo.Ltd.,Beijing 100038,China）

復雜場地條件下的深基坑支護設計

劉紅衛(wèi)，裴友安

LIU Hong-wei,PEI You-an

（中鐵工程設計院有限公司，北京 100038）

（ChinaRailwayEngineeringDesignInstituteCo.Ltd.,Beijing 100038,China）

結合工程實例,介紹了樁錨等多種支護結構在復雜環(huán)境條件下的深基坑支護中的應用。設計中根據基坑周邊建（構）筑物對變形控制要求的不同對支護設計參數進行了優(yōu)化,在確保支護結構及基坑周邊環(huán)境安全的前提下，使支護設計方案更加經濟合理。

深基坑；樁錨支護；微型樁；變形監(jiān)測

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.040

1 引言

城市建設的快速發(fā)展，中心城區(qū)的建設用地隨之日益緊張，為了充分利用有限的土地資源，許多新建工程除了向地上尋求發(fā)展空間外，也不斷向縱深發(fā)展，希望通過開發(fā)地下空間來解決地面上日益緊張的停車問題。狹小場地內已有建筑物和場地周邊各種管線、道路的影響以及到新、舊建筑使用功能上的互通設計等問題使得深基坑的支護設計面臨諸多難題。本文結合北京某工程綜合樓深基支護設計，介紹了在復雜環(huán)境條件下，采用樁錨支護與微型樁支護相結合，并根據基坑周邊建筑對變形控制要求的不同對支護設計參數進行優(yōu)化,以確保基坑工程的安全使用。

2 工程概況

本工程位于北京市海淀區(qū)西三環(huán)中路，擬建建筑物由主樓及裙房組成，整體呈“L”型分布，總建筑面積4.45×104m2，主樓地上17～18層，高63.9m，框架剪力墻結構，筏板基礎；裙房地上3～4層，高15.3～22.5m，框架結構，獨立基礎。均設4層地下室，基礎埋深18.56～19.46m。

3 場地工程地質及水文地質條件

擬建場地勢平坦，地貌屬永定河沖洪積扇的中上部，地面標高為52.39～53.01m。根據勘察報告，場地地層主要由人工填土和一般第四紀沉積的黏性土、碎石類土組成，與基坑工程有關的各地層分布特征及物理力學性質指標見表1。

根據勘察報告，場地地表下25m范圍內未見地下水。

表1 地層分布及支護設計參數

4 場地周邊環(huán)境條件

場地北側緊鄰已有教工住宅樓，南側、西側緊鄰市政道路，東側依次靠近學員餐廳、圖書館、辦公樓，辦公樓與基坑之間分布12#化糞池。教工住宅樓地上18層，筏板基礎，基底標高-4.81m；學員餐廳地上2層，獨立柱基，基底標高-2.70m；圖書館地上3層，獨立柱基，基底標高-2.70m；辦公樓地上6層，基底標高-4.10m；化糞池基底標高-6.40m（± 0.00=53.10m），詳見圖1所示。

圖1 建筑物平面位置圖

5 基坑支護設計

5.1 本基坑工程特點

1）本工程主體基坑開挖深度19.16m，屬深大基坑，基坑側壁安全等級為一級?；訓|側1#坡道開挖深度10.00m，1#人防通道開挖深度10.00m、局部深6.30m，基坑側壁安全等級為二～三級。支護工程正常使用期限為12個月。

2）基坑南、西兩側緊臨市政道路，北、東兩側緊臨已有建筑，東側1#坡道與1#人防通道間有熱力管線通過。其中，北側2#人防通道地下室外墻距教工住宅7.73m，新、舊兩樓在-4.81m設聯絡通道；東側基坑主體部分距圖書館9.76m，1#人防通道外墻距圖書館2.9m，東南角環(huán)形汽車坡道地下結構距辦公樓9.79m，已有建（構）筑物對基坑變形要求嚴格。

3）本工程受用地紅線控制，土方需以內坡道方式外運，基坑支護設計要結合土方工程施工組織方案，在坑內挖土設備吊出地段采取加固設計措施。

4）本場地位于永定河沖洪積扇的中上部，地層以第四紀沉積的黏性土、碎石類土為主，工程地質條件較好。場地內潛水水位埋藏較深，基坑支護設計可不考慮地下水的影響。

5.2 支護方案選擇

基坑南、西兩側緊臨市政道路，北、東兩側緊臨已有建筑，四周不具備放坡條件。根據基坑開挖深度以及場地工程地質與水文地質條件、場地周邊環(huán)境條件，基坑主體部分采用樁錨支護。1#人防通道距圖書館較近，大型設備不具備作業(yè)條件，采用微型樁+錨桿支護；2#人防通道西側錯臺開挖，臺上采用懸臂樁支護、臺下采用樁錨支護。根據支護參數不同，全場共分為12個支護剖面。詳見圖2所示。

圖2 基坑支護平面圖

由于場地狹小，為提供必要的施工作業(yè)面，護坡樁從地面施作，樁頂標高同自然地面標高，坑底留1.00m肥槽。

5.3 支護結構設計

5.3.1 基坑北側（自然地面標高同±0.00）

基坑深度19.16m，北側西段地下結構外墻距職工住宅樓7.73m、東段相距14.50m，住宅樓地上18層，地下2層，基底標高-4.81m。

為確保住宅樓使用安全，設計采用護坡樁+4道預應力錨桿支護，北側西段（1-1剖面）樁長25.16m、樁徑800mm、樁間距1.50m、嵌固段6m，樁身通長配筋為16根25mm；北側東段（4-4剖面）樁長24.16m、樁徑800mm、樁間距1.60m、嵌固段5m，樁身通長配筋為14根25mm。在-4.50m、-8.50m、-12.50m、-16.00m設4道預應力錨桿，第一道錨桿3樁2錨，第二、三、四道錨桿1樁1錨，錨固體直徑150mm、入射角15°，錨桿長度及軸力鎖定值根據計算確定。受新、舊兩樓聯絡通道基礎埋深影響，第一道錨桿從-4.50m下移至-5.00m，詳見圖3所示。

圖3 基坑支護1-1剖面圖

2#人防通道西側（2-2剖面）基坑深6.90m，采用懸臂樁支護，樁長12.9m、樁徑800mm、樁間距1.50m、嵌固段6m，樁身通長配筋10根20mm。3-3剖面坑底標高-19.16m、坑頂標高-6.90m,采用護坡樁+3道預應力錨桿支護，樁頂標高-7.40m,樁長18.26m、樁徑800mm、樁間距1.50m、嵌固段6.50m，樁身通長配筋16根25mm。在-7.70m、-11.70m、-15.70m設三道預應力錨桿，采用1樁1錨，詳見圖4所示。

5.3.2 基坑東側（自然地面標高-0.60m）

主體基坑深18.56m。東側基坑中段距圖書館9.76m，圖書館地上3層，獨立柱基，基底標高-2.70m。設計采用護坡樁+4道預應力錨桿支護，樁長23.56m、樁徑800mm、樁間距1.60m、嵌固段5m，樁身通長配筋為13根25mm。在-4.60m、-8.60m、-12.60m、-16.60m設4道預應力錨桿，第一道錨桿3樁2錨，第二、三、四道錨桿1樁1錨。

圖4 基坑支護3-3剖面圖

東側北段基坑距學員餐廳19.0m，學員餐廳地上2層，獨立柱基，基底標高-2.70m；東側南段距辦公樓14.5m，辦公樓地上6層，基底標高-4.10m；辦公樓與基坑之間為12#化糞池，基底標高-6.40m。設計采用護坡樁+3道預應力錨桿支護，其中北段（5-5剖面）樁長22.56m、樁徑800mm、樁間距1.60m、嵌固段 4m，樁身通長配筋為14根25mm。在-5.10m、-10.10m、-14.60m設三道預應力錨桿，第一道錨桿3樁2錨，第二、三道錨桿1樁1錨。南段（9-9剖面）受12#化糞池基礎埋深的影響，第一道錨桿調至-6.60m，第三道錨桿調至-15.10m,護坡樁加長1.0m，即嵌固段為5m，采用1樁1錨。

1人防通道坑深6.30～10.00m，距圖書館外墻僅2.90m，大型施工設備無法就位且無放坡條件，采用微型樁+預應力錨桿支護。樁頂位于自然地面，微型樁樁徑200mm,水平間距0.75m、豎向間距1.50m，樁長10.30～12.50m，嵌固深度4.0～2.5m，樁身通長采用14#工字鋼，水泥漿灌注。設三～六道預應力錨桿，采用2樁1錨。見圖5所示。

東側圓弧錯臺上方（7-7剖面）坑深10.00m,設計采用護坡樁+1道預應力錨桿支護，樁頂位于自然地面，樁長15.00mm、樁徑800mm、樁間距1.60m、嵌固段5，樁身通長配筋12根20mm，在-4.10m設預應力錨桿,采用3樁2錨。錯臺下方（6-6剖面）坑底標高-19.16m，坑頂標高-10.60m，設計采用護坡樁+2道預應力錨桿支護，樁頂位于-11.10m，樁長13.06m，樁徑800mm、樁間距1.60m，嵌固段5m，樁身通長配筋為12根25mm，在-11.40m、-14.90m設兩道預應力錨桿，采用1樁1錨。

圖5 基坑支護12-12剖面圖

5.3.3 基坑南側（自然地面標高-0.60m）

基坑深度18.56m，緊臨民族大學南路，路側分布有通信、電力等管線。設計采用護坡樁+3道預應力錨桿支護（10-10剖面），樁長22.56m、樁徑800mm、樁間距1.60m、嵌固段4m，樁身通長配筋為14根25mm。在-4.60m、-9.60m、-14.60m設 3道預應力錨桿，采用1樁1錨。東南角環(huán)形車道處由于考慮基坑施工后期汽車吊附加荷載的作用，對第二、第三道預應力錨桿進行加強設計。

5.3.4 基坑西側（自然地面標高同±0.00）

基坑深度18.86～19.46m，緊臨市政道路。設計采用護坡樁+3道預應力錨桿支護，樁長23.86m至24.46m，樁徑800mm、樁間距1.60m，嵌固段5.0m，樁身通長配筋為14根25mm。在-4.50m、-9.50m、-14.00m設三道預應力錨桿，第一道錨桿3樁2錨，第二、三道錨桿1樁1錨。

5.4 地下水控制設計

場地潛水水位位于槽底5m以下，基坑開挖時無需采取降水措施。

考慮到老舊小區(qū)管道滲漏的影響，在①素填土層、②砂質粉土-粉質粉土層可能存在上層滯水，因此，在該范圍內的護坡樁間適量設置長短結合的排水孔，孔距3～4m，插直徑50-100mm塑料管，短排水孔長300～400mm，長排水孔長3～4m，管壁帶孔，內填濾水材料。同時，在坑底四周設置排水溝，溝寬0.3m、深0.5m，每間隔20m設置集水井，井深1.5m，定期將坑底積水排出坑外。

6 基坑變形監(jiān)測

變形監(jiān)測可以提供實時動態(tài)觀測數據，為設計單位及時調整支護方案和基坑工程安全施工提供信息化的服務。本工程在主體基坑圍護結構頂部布置水平位移和沉降監(jiān)測點各26個、1#人防通道圍護結構頂部布置水平位移和沉降監(jiān)測點各3個、基坑周邊建（構）筑物沉降監(jiān)測點36個、基坑周邊道路沉降監(jiān)測點14個，布置護坡樁深層水平位移監(jiān)測點5個、錨桿軸力監(jiān)測點12個、鋼筋應力監(jiān)測點16個。

基坑工程從2012年6月12日開始土方開挖，至2014年1月18日基坑回填完成，共歷時20個月。根據第三方監(jiān)測單位提供的監(jiān)測報告，基坑四周變形監(jiān)測統(tǒng)計結果見表2。

表2 基坑變形監(jiān)測結果統(tǒng)計表

從表中看出，主體基坑圍護結構累積最大水平位移22.3mm、累積最大沉降6.74mm，1#人防通道圍護結構累積最大水平位移3.25mm、累積最大沉降5.01mm；基坑周邊建（構）筑物累積最大沉降8.82mm，基坑周邊道路累積最大沉降13.3mm。護坡樁深層最大水平位移7.54mm，錨桿軸力最大損失量17.9%，鋼筋應力變化不明顯。監(jiān)測結果表明，支護結構在基坑工程施工過程中處于安全可控狀態(tài)。

7 結語

1）基坑支護方案應結合場地工程地質與水文地質條件、周邊環(huán)境條件以及建（構）筑物對變形控制的要求進行設計。在城區(qū)復雜地帶，按照“經濟合理、安全可靠”的設計原則，通過采取多種支護方式相結合以及對樁錨支護體系設計參數的優(yōu)化，取得了技術與經濟效益的雙贏。

2）地下水的分布對基坑的穩(wěn)定性影響很大。本工程無需采取降水措施，但地下管道滲漏形成的上層滯水以及雨水下滲使基坑工程面臨潛在風險，通過在坑壁面層中設置長、短排水孔，可以起到未雨綢繆的作用。

3）基坑變形監(jiān)測不僅能檢驗支護設計方案，而且能為信息化施工提供指導，通過實時數據監(jiān)測，可及時發(fā)現和預報險情，為設計和施工采取防范措施提供可靠依據。

【1】JGJ120—2012建筑基坑支護技術規(guī)程[S].

【2】GB50497—2009建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范[S].

【3】龔曉南,高有潮.深基坑設計施工手冊[K].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.

Design of Deep Foundation Pit Support Under Complex Site Conditions

Combinedwithengineeringexamples,theapplicationofmultiplesupportingstructuresindeepfoundationpitsupportingunder complex environment is introduced.According to the different deformation control requirements of surrounding buildings,the supporting design parameters are optimized to ensure the safetyof the supporting structure and the surrounding environment and make the supporting designschememoreeconomicalandreasonable.

deepfoundationpit;pile-anchorsupport;mini-pile;deformationmonitoring

TU753.1;TU94+2

B

1007-9467（2016）06-0143-04

2015-12-23

劉紅衛(wèi)（1966～），男，陜西眉縣人，高級工程師，注冊土木（巖土）工程師，從事巖土工程勘察設計與研究，（電子信箱）1292507907@qq.com。