吳連祥 賈 華

(啟東市建筑設(shè)計院有限公司，江蘇啟東 226200)

1 工程概況

啟東市東辰公寓二期工程由2棟高層住宅和沿街商業(yè)建筑組成，建筑面積21870 m2，地下室一層，建筑面積5780 m2。該工程采用直徑500 mm的PHC管樁，樁長40 m，整體樁筏基礎(chǔ)，基坑平面呈矩形，南北向長92 m，東西向?qū)?0 m，基坑周長324 m，基坑面積約6500 m2?！?.00對應(yīng)于85高程3.07 m，自然地面整平后標高約為2.47 m，相對標高-0.60 m，基坑挖深5.6 m，擬建高層住宅樓處挖深6.3 m，坑中坑挖深7.6 m。

1.1 場區(qū)環(huán)境條件

建設(shè)場地位于啟東市人民路北側(cè)，建設(shè)路東側(cè)，原建筑經(jīng)拆除后場地平坦?；幽蟼?cè)地下室基礎(chǔ)邊線距用地紅線6.7 m，距人民路邊線9.07 m;西側(cè)為建設(shè)路，地下室基礎(chǔ)邊離用地紅線最近處3 m，用地紅線與道路邊線相距6 m;北側(cè)為正在施工的住宅區(qū)，地下室基礎(chǔ)邊線距用地紅線6.7 m，距北側(cè)住宅區(qū)車庫8.2 m，車庫條形基礎(chǔ)，埋深0.8 m，施工至粉刷階段;基坑東側(cè)為住宅區(qū)，地下室基礎(chǔ)邊線距用地紅線2.5 m，距2#住宅樓8.7 m，距一層車庫3.8 m。住宅樓均為11層，無地下室，剪力墻結(jié)構(gòu)，PHC管樁承臺梁基礎(chǔ)，埋深2.2 m，一層車庫為砌體結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，埋深0.8 m。環(huán)境平面圖如圖1所示。

圖1 環(huán)境平面圖

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)該工程的巖土工程勘察報告，基坑影響深度范圍內(nèi)，各土層情況描述如下：

①填土：褐黃色，土質(zhì)不均勻，主要成分為粉質(zhì)黏土，含碎磚、混凝土塊和植物根莖，結(jié)構(gòu)松散，力學性質(zhì)較差。

②淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，流塑，土質(zhì)不均勻，夾淤泥質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土，屬高壓縮性土。

③粉土：灰色，很濕，稍密，土質(zhì)不均勻，夾淤泥質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土，含云母碎片，屬中壓縮性土。

④粉砂：灰色，飽和，稍密，土質(zhì)不均勻，含貝殼碎屑片、云母片，屬中—低壓縮性土。

⑤粉土：灰色，很濕，稍密，土質(zhì)不均勻，夾淤泥質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土，含云母碎片，屬中壓縮性土。

場地地下水類型為孔隙潛水，埋藏較淺，為自然地面下0.5～1.8 m左右。

地基土分層特性見表1。

表1 各土層特性表

2 支護方案選擇與設(shè)計

本基坑工程特點分析：

1)基坑規(guī)模不大，周長300多米，面積約6500 m2;

2)基坑平面形狀規(guī)整，基本呈長方形;

3)挖土深度淺，地下室一層，挖深6 m左右;

4)場地地質(zhì)條件尚可，除第2層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚度1.45 m外，其余土層均以粉土粉砂為主;

5)地下水位較高，基坑深度范圍內(nèi)粉土、粉砂層滲透系數(shù)較大，滲透性好;

6)周邊環(huán)境條件差異較大，東側(cè)、北側(cè)有建筑物，保護要求高，西側(cè)、南側(cè)臨城市道路，保護要求一般。

針對本基坑工程的上述特點，如何在確?；影踩那疤嵯?，以最少的代價達到基坑支護的目的，這是基坑支護方案選擇與設(shè)計需要解決的主要問題。

2.1 自然放坡方案

自然放坡施工方便，造價低廉，支護方案選擇時，有條件放坡的地段應(yīng)優(yōu)先選用。

基坑南側(cè)，距人民路邊線9.07 m，路邊無壓力管線，具備自然放坡條件，支護安全等級三級[1]，故選用自然放坡方案，按計算要求，坡高5.6 m，坡寬6.3 m，坡面用細石混凝土掛網(wǎng)抹面，坡頂布置輕型井點設(shè)備降水。(見圖2)

圖2 自然放坡方案剖面圖（單位:mm）

2.2 土釘墻方案

基坑西側(cè)，基坑邊離用地紅線最近處3 m，用地紅線與道路邊線相距6 m，地下無壓力管線，支護安全等級三級，自然放坡距離受到限制，為減少放坡距離，采用土釘墻掛網(wǎng)噴錨支護方案，按計算：放坡坡高5.6 m，坡寬2 m，設(shè)置三道φ48 mm×3.2 mm鋼管土釘，面層為100 mm厚的噴射混凝土，內(nèi)設(shè)φ6.5@200×200鋼筋網(wǎng)，坡頂布設(shè)一排輕型井點設(shè)備降水，見圖3。

圖3 土釘墻方案剖面圖

2.3 重力式擋墻方案

基坑北側(cè)為正在施工的住宅區(qū)，距用地紅線圍墻尚有6.7 m距離，距建筑8.2 m，自然放坡、土釘墻方案均不能滿足對北側(cè)建筑物的保護要求，必須選擇垂直支護方案，比較經(jīng)濟和常用的是重力式水泥土擋墻方案，此類方案既擋土又擋水[2]。支護安全等級二級，根據(jù)挖土深度、土質(zhì)情況，通過計算：水泥土擋墻寬3.2 m，樁格柵式布置，采用樁徑700 mm深層攪拌樁，間隔0.5 m，縱橫向搭接200 mm，嵌入坑底深度7 m，采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比14%，每根樁頂插毛竹或鋼筋，重力式擋墻剖面見圖4。

圖4 重力式擋墻方案剖面圖

2.4 錨拉排樁方案

基坑東側(cè)：距紅線最近處僅剩2.5 m，采用放坡、土釘墻、重力式擋墻都不具備條件，支護安全等級二級，經(jīng)過多方案的比較，決定選用錨拉排樁的方案，排樁用PHC管樁，錨拉力由水泥土旋噴加筋錨提供，管樁外側(cè)設(shè)兩排φ700水泥土攪拌樁作止水帷幕的方案。管樁支護剖面圖見圖5，根據(jù)計算結(jié)果，設(shè)計細節(jié)如下：

1)選用PHC-500(125)B-C80管樁，間距1.6 m，樁頂位于地表下1.3 m，樁長11.0 m，單節(jié)樁，無接頭。

2)樁頂設(shè)置冠梁，加強支護結(jié)構(gòu)的整體性。冠梁頂面為自然地面下0.8 m，冠梁截面：600×500 mm，支護PHC管樁伸入冠梁100 mm，冠梁混凝土采用C30。

3)錨樁采用旋噴攪拌加勁水泥土樁，水泥摻入比20%，水平間距1.6 m，為減少對地面沉降的影響，錨樁的傾角35～45°，樁徑選定400 mm，擴大頭直徑650 mm，錨筋用2根φS12.7鋼絞線，抗拉強度設(shè)計值1320 MPa，錨樁長13 m。在冠梁及錨樁強度達設(shè)計強度70%后，施加預應(yīng)力，用錨具鎖定于管樁頂?shù)墓诹簜?cè)面。

4)管樁布樁盡量形成封閉，在轉(zhuǎn)角處加角撐。

5)止水帷幕用深層攪拌水泥土樁，樁徑700 mm，搭接長度200 mm，樁頂與自然地面平，樁長12 m;水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比14%。

圖5 錨拉排樁方案剖面圖

2.5 降排水方案

基坑降水采用管井與輕型井點相結(jié)合的方案?；痈羲氤ㄩ_式，北側(cè)、東側(cè)采用水泥土樁作止水帷幕，坑內(nèi)共布置管井24口，孔徑800 mm，無砂管井井徑400 mm，井深11 m，井距16 m左右。自然放坡段及土釘墻支護段沿坑周布置4組輕型井點，井點管管徑38 mm，間距1.5 m，成孔直徑300 mm，成孔深度大于過濾器底端埋深0.5 m，管壁上滲水孔按梅花狀布置，滲水孔直徑12 mm，滲水孔空隙率大于15%，滲水管長度大于1.5 m，管壁外設(shè)濾網(wǎng)。

地表水和大氣降水的排除采用截水溝加集水井的方案。沿坑頂和坑底周邊設(shè)置400 mm×400 mm截水溝，沿截水溝每隔30 m左右設(shè)置一口集水井，集水井截面600 mm×600 mm×800 mm(h)，及時排除地面積水和大氣降水，防止地表水流入坑內(nèi)。

各種支護方案的應(yīng)用范圍及銜接過渡關(guān)系見圖6。

圖6 支護方案平面布置圖

自然放坡段與土釘墻支護段之間按不同的坡比自然過渡，土釘墻支護段與重力式擋墻支護段通過重力式擋墻轉(zhuǎn)折后銜接，重力式擋墻支護段與錨拉排樁支護段設(shè)置支撐在壓頂梁上的鋼管角撐銜接，錨拉排樁支護段與自然放坡段在交接處增加水泥土攪拌樁的厚度來過渡。

本工程由于因地制宜采用不同支護技術(shù)，充分發(fā)揮各種支護技術(shù)的優(yōu)勢，因此，造價較為經(jīng)濟。本工程支護總造價近130萬元，綜合平均單價約4000元/延米。

3 施工中發(fā)生的問題及解決辦法

3.1 北側(cè)水泥土重力式擋墻開裂

基坑于2014年6月12日開始挖土，至2014年7月12日挖至坑底。2014年8月16日測得的北側(cè)重力式水泥土擋墻向坑內(nèi)方向的平均位移8 mm，最大水平位移16 mm，位移速率0.75 mm/d，北側(cè)重力式水泥土擋墻工作狀態(tài)正常。

2014年8月17日、18日連續(xù)大雨，19日凌晨北側(cè)重力式水泥土擋墻向坑內(nèi)方向水平位移顯著增大，19日上午最大水平位移已增加到207 mm，位移值為規(guī)范報警值的4倍，最大豎向位移19 mm，在擋墻的基坑內(nèi)側(cè)距擋墻頂1.6 m左右處局部出現(xiàn)多條水平裂縫，并且位移及裂縫仍然在發(fā)展、擴大，墻外側(cè)土體沉降明顯，地面硬化層嚴重開裂。

主要原因是：場地第①層為雜填土，由于施工場地較緊，雜填土硬化面上堆放了鋼筋等荷載，在連續(xù)陰雨的作用下，致使雜填土下沉、硬化面層開裂，雨水下滲，特別是電纜管溝檢查井及附近下沉嚴重，外網(wǎng)電纜管的水均匯集到此處，滲入水泥土擋墻外側(cè)的雜填土內(nèi)，水荷載增大，擋墻嚴重超載，引發(fā)水泥土擋墻中間部位水平位移迅速增大。

對嚴重變形的水泥土擋墻，采用斜撐應(yīng)急加固。在擋墻水平裂縫附近位置水平向設(shè)腰梁，斜撐上端頂住腰梁，斜撐下端傳力至工程樁，根據(jù)施工單位準備的應(yīng)急材料，斜撐、腰梁均采用16號工字鋼，斜撐間距3～6 m，斜撐水平方向用腳手鋼管設(shè)置側(cè)向拉桿。水泥土擋墻的變形及裂縫很快得到了有效控制，后期位移均在10 mm以內(nèi)。

隨后，在上述應(yīng)急加固方案的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計了斜撐方案。斜撐仍用16號工字鋼，間距3 m，腰梁以原16號工字鋼為依托，澆筑鋼筋混凝土梁，將工字鋼梁包裹在混凝土梁中，混凝土梁斷面400×500(h)，采用鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底板尺寸1400×1800，詳見圖7。

圖7 加固處理方案剖面圖

此外，用黃泥封堵外網(wǎng)電纜管與水泥土擋墻外側(cè)電纜管溝之間的接口，截斷外網(wǎng)電纜管水路通道，對開裂的硬化路面進行灌漿修補，并對下沉嚴重的電纜管溝檢查井及附近地面重新砌筑并澆混凝土。北側(cè)鄰近車庫最大沉降量未超過30 mm，由于當時處于施工粉刷階段，未作處理。

3.2 東側(cè)住宅樓底層車庫部分墻體開裂

東側(cè)住宅區(qū)，為11層住宅樓，剪力墻結(jié)構(gòu)，PHC管樁基礎(chǔ)，底層設(shè)獨立車庫。原設(shè)計二層陽臺下為懸挑開敞空間，但事后此空間已擴大為車庫的一部分，這部分的墻體基礎(chǔ)直接埋置于天然地基上。西側(cè)基坑降水、開挖對其肯定會產(chǎn)生一些影響，樁基部分沉降很小，天然地基部分沉降則較大，因此位于兩種基礎(chǔ)交界處的車庫墻體出現(xiàn)了明顯裂縫，在找出原因的基礎(chǔ)上對此裂縫及時進行了臨時修補，在地下室施工結(jié)束，降水停止后又進行了加固處理。

4 監(jiān)測結(jié)果

基坑在開挖過程中，監(jiān)測周圍土體及建筑物的動態(tài)變化，確保支護結(jié)構(gòu)及鄰近建筑物的安全。在坡頂每20 m設(shè)一監(jiān)測點[3]，觀測支護結(jié)構(gòu)的位移，并在隔水帷幕的外側(cè)，水泥土擋墻及錨拉排樁支護段的中間附近布置測斜孔，及時獲取支護結(jié)構(gòu)及深層土體位移變化信息。

監(jiān)測結(jié)果顯示：從基坑開挖至地下室施工結(jié)束，除基坑北側(cè)水泥土重力式擋墻開裂，及時采取措施，化險為夷外，其余三側(cè)支護結(jié)構(gòu)情況正常。

錨拉管樁支護的基坑東側(cè)：支護樁樁頂最大水平位移位于擋墻邊長的中點附近，位移值10 mm，4#住宅樓平均沉降5.65 mm，最大沉降10.15 mm，2#住宅樓平均沉降5.24 mm，最大沉降9.78 mm，車庫平均沉降32.5 mm。開挖后的現(xiàn)場見圖8。

圖8 基坑開挖后的現(xiàn)場照片

自然放坡的基坑南側(cè)：坑邊水平位移在10～25 mm之間，土釘墻支護的基坑西側(cè)：水平位移在20～30 mm之間。

實踐表明，該項目采用不同的支護技術(shù)，達到了預期的支護效果。

5 結(jié)語

1)該工程采用了自然放坡、土釘墻、水泥土重力式擋墻、管樁錨拉多種支護技術(shù)，解決了不同邊界條件的基坑支護問題，安全，經(jīng)濟，合理。

2)對于面廣量大、挖土深度在5～6 m的基坑工程，根據(jù)場地條件和工程地質(zhì)條件，因地制宜采用不同的支護方案，充分發(fā)揮各種支護技術(shù)的優(yōu)勢，是基坑支護結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟的關(guān)鍵。

3)基坑工程具有復雜性和特殊性，必須采用動態(tài)設(shè)計、信息化施工的方法，及時調(diào)整施工措施，有效解決施工過程中出現(xiàn)的問題，消除事故隱患。