曾寶珍

（福建安瀾水利水電勘察設計院有限公司,福建 龍巖 364000）

1 工程概況

葫蘆溪位于龍巖中心城區(qū)西北部,自僑中新校區(qū)以下河段兩岸居民密集,河道狹窄。近年來,葫蘆溪下游河段常受到洪水的威脅,為解決葫蘆溪下游河段防洪安全問題,擬在僑中新校區(qū)下游、愛亭路與葫蘆溪交會處興建一座箱涵進行分洪。經(jīng)分析計算,分洪箱涵過流孔口尺寸為7.5 m×3.9 m（寬×高）,為有壓泄洪,最大過流能力152 m3/s。工程實施后,葫蘆溪下游河段能滿足50 年一遇洪水的防洪要求。

受愛亭路、龍巖大道東側(cè)的幼兒園、龍巖大道地下通道影響,分洪箱涵樁號0+000～0+090 m段施工無法采用放坡開挖,需采取基坑支護措施,以確保工程施工及周邊環(huán)境的安全。基坑為條形基坑,基坑深度7.80 m～10.5 m,根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ 120-2012）[1],本工程基坑安全等級為二級。

圖1 特殊地段位置示意圖

根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料顯示,樁號0+000～0+025 段表層為人工堆積的素填土①,厚約7 m～8 m,下部為殘坡積粉質(zhì)粘土③（Qeld）；0+025～0+090 段地表大部分殘坡積粉質(zhì)粘土出露,局部表層為淺薄的填土層。

根據(jù)附近工程類比及現(xiàn)場原位試驗,本場地各類巖土主要工程地質(zhì)參數(shù)值見表1。

表1 各類土層主要工程地質(zhì)參數(shù)值

2 特殊施工主要存在問題

2.1 地形地質(zhì)問題

工程場地地處城區(qū)中心,兩側(cè)建筑物密集,人員活動頻繁,施工場地有限,場地已征整平,該特殊地段基坑開挖上部主要為填土層及殘坡積土,下部殘坡積粉質(zhì)粘土層土,土層飽水易軟化,施工支護的可行性和安全性顯得尤為重要。

2.2 施工技術問題

樁號0+000～0+090段排洪箱涵橫穿愛亭路,需考慮工程施工期間愛亭路交通阻斷時間長短的問題,左側(cè)臨近幼兒園,右側(cè)緊鄰已建地下人行通道及龍巖大道施工場地,邊墻距排洪箱涵側(cè)墻2.53 m,工程施工需確保不能影響兩側(cè)建筑物的安全,該地段開挖深度較高,工程施工還需有安全的施工環(huán)境。

2.3 生態(tài)環(huán)境問題

施工期對環(huán)境的影響,主要為箱涵的土方開挖、棄渣、建材堆放等對施工區(qū)的地表土壤、植被破壞,使工程區(qū)域內(nèi)的土壤直接裸露,造成的水土流失,施工期各種施工機械、車輛運輸?shù)茸鳂I(yè)產(chǎn)生的噪聲和粉塵對施工及城市周邊居民產(chǎn)生不利影響。

3 基坑支護設計

針對上述存在問題,在有限的場地內(nèi)施工,開挖后其支護型式的選擇是后續(xù)工程順利開展及安全施工的先決條件?；又ёo結構設計應遵循“安全可靠,經(jīng)濟合理,技術可行,方便施工”,確?；庸こ碳爸苓叚h(huán)境的安全；基坑支護結構的選擇應考慮場地狹窄施工條件的限制,盡可能選用較少的支護結構形式以提高施工工效；在保證基坑及周邊環(huán)境安全穩(wěn)定的前提下充分考慮節(jié)約工程造價,根據(jù)不同地質(zhì)條件及周邊環(huán)境,按照每段的最不利荷載計算,避免統(tǒng)一按照整個基坑最不利效應組合計算造成投資浪費。

3.1 基坑支護型式的確定

目前,工程中常用的基坑支護類型主要有：放坡、土釘墻、重力式水泥土墻、支擋結構。樁號0+000～0+090 m段分洪箱涵橫穿愛亭路（交通主干道）,左側(cè)為緊鄰新建僑中附屬幼兒園,箱涵側(cè)墻距幼兒園教學樓最小距離僅11.0 m,右側(cè)緊鄰龍巖大道地下通道,邊墻距排洪箱涵側(cè)墻僅2.53 m。若采用放坡開挖或土釘墻結構型式,所需的臨時占地較大,均會破壞周邊建筑物；重力式水泥土墻適用于基坑開挖小于7 m的淤泥土質(zhì)或淤泥基坑,且該支護型式位移相對較大,墻體厚度也大[2],本地段箱涵基礎開挖深度為7.8 m～10.5 m,周邊建筑鄰近且較為重要,不適合該種支護方式；錨拉式支擋結構,工程場地主要為素填土及粉質(zhì)粘土,錨固力小,所需錨固范圍大,且工程與周邊建筑物鄰近,影響周邊建筑物地基安全。

根據(jù)工程現(xiàn)場周邊環(huán)境及支護結構計算分析,樁號0+000～0+090 m段分洪箱涵的施工圍護結構采用如下三種支護型式：

（1）樁號0+000 m～0+015 m段排洪箱涵橫穿愛亭路,基坑設計開挖深度約為7.8 m,施工期間,道路交通不能大范圍中斷。排洪箱涵基坑左、右兩側(cè)各布一排Φ1500 mm混凝土強度等級為C30 的沖擊成孔灌注樁,灌注樁采用密排樁,左、右兩側(cè)各布9 根,共18 根,樁長22.80 m～22.83m,進入基坑底部15.0 m,樁頂設冠梁,尺寸為1500 mm×1000 mm（寬×高）。在保證工程施工安全的情況下,采用該方案對交通道路的破壞最小,該段工程實施完成后便可恢復道路的施工。

（2）樁號0+025 m～0+090 m段排洪箱涵左側(cè)為幼兒園的圍墻,圍墻內(nèi)緊鄰幼兒園教學樓,基坑的設計開挖深度為8.2 m～10.5 m,建筑物的重要性要求較高,該段基坑支護采用Φ1200 mm混凝土強度等級為C30 的沖擊成孔灌注樁,共設56 根,樁長23.2 m,進入基坑底部15.0 m,上部約2.0 m采用1∶1.25放坡開挖,樁頂設冠梁,尺寸為1200 mm×1000 mm（寬×高）,沿基坑深度與對側(cè)的鋼板樁設一道對撐；樁號0+015 m～0+025 m段排洪箱涵右側(cè)為在建龍巖大橋施工場地,左側(cè)為幼兒園的圍墻,基坑設計開挖深度為8.2 m,兩側(cè)各布置一排Φ1200 mm混凝土強度等級為C30 沖擊成孔灌注樁作為本段基坑的支護型式,左、右兩側(cè)各布8 根,共16 根,樁長23.2 m,進入基坑底部15.0 m,樁頂設冠梁,尺寸為1500 mm×1000 mm（寬×高）。

圖2 灌注樁橫剖面圖

（3）樁號0+025 m～0+090 m段排洪箱涵右側(cè)緊鄰龍巖大道地下通道,邊墻距排洪箱涵側(cè)墻僅2.53 m,工程施工場地有限,設計基坑支護采用沿線布置一排FSP-Ⅳ型拉森鋼板樁,壁厚15.5 mm,樁長12 m,埋入基坑底部4.0 m。鋼板樁支護由FSP-Ⅳ型拉森鋼板樁、鋼圍檁、橫向內(nèi)支撐及托架等組成,鋼圍檁采用40 a工字鋼,樁頂下2.2 m設一道間距3.0 m的Φ300 mm×10 mm的鋼管支撐。

圖3 鋼板樁橫剖面圖

圖4 特殊地段基坑支護平面布置圖

3.2 基坑支護結構分析計算

根據(jù)現(xiàn)場地形、地質(zhì)及周邊環(huán)境,該特殊地段基坑開挖支護主要采用混凝土灌注樁及鋼板樁兩種型式, 其中樁號0+000 m～0+025 m混凝土灌注樁為懸臂式支擋結構,結構設計通過計算嵌固深度的穩(wěn)定性、結構最大位移情況判定結構能否滿足支擋要求,結構采用平面桿系結構彈性支點法進行分析；樁號0+025 m～0+090 m右側(cè)為拉森鋼板樁,計算包括內(nèi)力、變形及整體穩(wěn)定性的計算,結構分析采分為擋土結構及內(nèi)支撐結構。作用于樁基的外力主要為土壓力及其附加荷載,樁號0+000 m～0+015 m段,考慮二級公路車輛的附加荷載按20 kPa計算,其余樁號段不考慮附加荷載。

支擋結構計算工況分基坑開挖至各支撐施工面及開挖至坑底時內(nèi)力分析計算,計算方法采用“增量法”。擋土構件嵌固段基坑內(nèi)側(cè)土反力滿足Psk≤EPk的要求（Psk擋土構件嵌固段上的基坑內(nèi)側(cè)土反力標準值kN, EPk擋土構件嵌固段上的被動土壓力標準值kN）。

設計采用理正深基坑軟件進行分析計算,計算最不利工況下排樁穩(wěn)定、內(nèi)力、位移值,各支擋結構內(nèi)力位移包圖見圖5、圖6、圖7,成果見表2、表3。

圖5 Φ1500灌注樁內(nèi)力位移內(nèi)絡圖

圖6 Φ1200灌注樁內(nèi)力位移內(nèi)絡圖

圖7 拉森鋼板樁內(nèi)力位移內(nèi)絡圖

表2 混凝土灌注樁支護結構計算成果

表3 鋼板樁支護結構計算成果

本工程的安全等級為二級,抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)Ke≥1.2,整體抗滑穩(wěn)定系數(shù)Ks≥1.3,抗隆起穩(wěn)定系數(shù)Kb≥1.6,樁頂水平位移s＜H1/300（H1為開挖深度）,Q235型鋼抗拉強度設計值[f]≤215 N/mm2, 抗剪強度設計值[f]≤125 N/mm2[1]。由表2、表3計算的成果,各支護結構設計內(nèi)容均滿足規(guī)范要求。

3.3 基坑變形安全監(jiān)測

通過基坑變形安全監(jiān)測,可獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)及支護結構的變形情況,從而綜合分析判斷支護體及周邊環(huán)境的安全狀況?；又ёo結構完成后,采用基坑安全監(jiān)測在了解、掌握支護體及周邊環(huán)境的穩(wěn)定情況,指導工程安全施工,避免事故發(fā)生具有重要意義。

根據(jù)中心城區(qū)軟土地基基坑支護施工實踐總結,工程基坑支護安全監(jiān)測應注意以下幾點：（1）圍護樁或基坑邊坡沿支護結構頂部每隔15 m～20 m布置一個水平位移、豎向位移監(jiān)測點；（2）在支撐內(nèi)力較大或整個支撐體系統(tǒng)中起控制作用的桿件上每層支撐的內(nèi)力監(jiān)測點不少于3個,基坑周邊建筑一側(cè)墻體的不少于3個位移觀測點；（3）對有新裂縫出現(xiàn)或裂縫變寬部分,需及時增設觀測點。

3.4 基坑支護效果

特殊地段基坑施工問題復雜,通過分析各類問題,根據(jù)場地的周邊環(huán)境特點,設計采用多種不同的支護型式。通過基坑的支護,最大限度地減少工程的施工占地,減少工程區(qū)環(huán)境污染。且基坑支護技術成熟,可大大縮減工期,為工程的安全施工及周邊建筑物的安全提供保障,為城鎮(zhèn)化建設的快速發(fā)展爭取寶貴的時間。

4 結語

（1）目前,龍巖市葫蘆溪分洪箱涵工程已建設完成并投入運行,樁號0+000～0+090段排洪箱涵的施工過程中,支護結構及周邊環(huán)境未出現(xiàn)明顯變形情況,在施工過程中通過基坑變形安全監(jiān)測數(shù)據(jù),變形量均在允許范圍內(nèi)。

（2）基坑支護技術在城鎮(zhèn)化建設快速發(fā)展的今天,在工程建設中被廣泛運用,根據(jù)地形、地質(zhì)條件及周邊環(huán)境選用安全經(jīng)濟的支護方案,對工程的安全施工,確保施工質(zhì)量起到很好的作用,同時也對周邊環(huán)境及建筑起到保護作用。